三安光电推动碳化硅技术破局AR眼镜光学瓶颈
AR眼镜作为AI技术在终端设备落地的重要载体，正在成为科技产业中的热点领域。随着人工智能与增强现实的深度融合，传统光学材料在光波导方案中逐渐显现出局限性，无法满足用户对更广视场角、更轻重量以及更长续航的期望，这种技术瓶颈不仅限制了产品性能的提升，也对用户体验产生了影响。
近年来，碳化硅因其在宽禁带半导体材料中的独特优势，被AR设备厂商广泛认可。它在新能源领域已表现出色，在提升能源转换效率方面具有显著成效；如今在光学显示领域，碳化硅被业界视为解决AR全彩显示核心问题的关键材料。当前，碳化硅、光波导与AR整机制造商正在通力合作，推进技术创新与实际应用的适配。这种跨领域协作不仅可能推动AR眼镜技术的实质性突破，也将为整个产业链带来新的增长点。
高折射率与高热导率：碳化硅助力AR显示技术提升
随着科技的不断进步，AR眼镜朝轻薄化方向发展，光波导技术凭借其优势逐渐成为主流。然而，不同光波导方案仍面临一定挑战：几何反射波导存在光损、扩瞳受限及工艺复杂等问题，而全息体光栅波导则因多层结构与高封装要求导致量产难度增加。相比之下，表面浮雕光栅波导方案在成本控制与工艺成熟度方面更具优势。
值得注意的是，该方案在应对色散与彩虹纹等显示问题上已取得实质性进展。而采用碳化硅作为衬底材料，能够进一步提升光学性能。高折射率与高导热率的碳化硅不仅增强了光波导的性能，还优化了AR眼镜的整体散热效果。综合考量技术成熟度与量产可行性，表面浮雕光栅波导方案被视为当前最具潜力的量产选择。碳化硅的引入为AR显示技术的突破提供了坚实基础，推动行业进入新的发展阶段。
三安光电技术中心总经理王笃祥指出，碳化硅材料的高折射率与高导热率为AR眼镜带来了四大显著优势：
- 碳化硅的折射率超过2.6，远高于普通树脂（约1.51）、高折射率树脂（约1.74）、普通玻璃（约1.5）及高折射率玻璃（约1.9）。在光波导结构中，材料的折射率直接影响视场角大小。与传统玻璃需三层堆叠才能实现约40度视场角相比，碳化硅镜片单层即可达到80度以上的视场角。
- 彩虹纹问题源于环境光在AR波导中产生的分光现象，本质是不同波长光在光栅上的衍射差异。碳化硅的高折射率可以压缩光在材料中的有效波长，从而缩小光栅周期，使环境光衍射角增大，超出人眼可视范围，从根本上解决了彩虹纹现象。
- 碳化硅的热导率约为490W/m·K，远高于玻璃（约1W/m·K）及树脂等传统材料。这种高导热性能有助于快速传导光机模块与计算单元产生的热量，避免局部高温导致的性能下降或器件损坏，满足5000尼特峰值亮度及长时间稳定运行的高规格需求。
- 传统AR眼镜依赖镜腿散热模块或主动冷却系统，增加了设备重量与结构复杂性。而碳化硅的高热导性能可实现光波导片的集成散热，仅通过被动散热即可满足需求。其优良的散热能力也为提升设备集成度和增加传感器配置预留了空间。
产业链协同推进碳化硅规模化应用
尽管碳化硅在功率半导体领域已较为成熟，但在AR眼镜光波导片中的应用仍需产业链共同突破。值得关注的是，中国在光学显示与宽禁带半导体领域的布局已初见成效，为碳化硅的规模化应用打下了良好基础。中国不仅是全球最大的显示面板生产与研发中心，其在宽禁带半导体领域也实现了器件规模稳步增长，装备国产化进程加快，衬底与晶圆制造产能持续提升。上下游产业的高效协同，正成为碳化硅在AR眼镜中大规模应用的关键动力。
三安光电全资子公司——湖南三安作为宽禁带半导体领域的重要供应商，已推出满足AR眼镜制造需求的高性能光学晶片，并具备充足的产能储备和持续增长的产量。目前，其6英寸与8英寸光学晶片已通过国际头部客户认证并实现小批量出货，12英寸晶片也已完成客户送样验证。同时，依托三安光电在Micro-LED领域的先进量产能力，湖南三安的SiC衬底与Micro-LED在AR眼镜应用中形成协同解决方案，有力推动国产技术的规模化落地。
王笃祥表示，目前碳化硅在AR眼镜领域的广泛应用仍受成本制约，需通过产业链协同与本地化配套加以解决。“8英寸和12英寸碳化硅晶片分别可切削4副和10副镜片，当前碳化硅镜片的成本仍高于玻璃与树脂材质。未来需通过碳化硅晶体生长、晶圆加工设备及原辅料的国产化，并结合大规模生产实现成本的大幅下降。”
凭借高折射率与高导热率的双重优势，碳化硅正成为破解AR眼镜视场角与散热瓶颈的核心材料。在这一技术变革过程中，三安等国内企业已展现出较强的技术与产业优势。湖南三安不仅实现了光学级碳化硅晶片的量产与客户认证，还通过自有的Micro-LED技术推动“碳化硅衬底+Micro-LED”一体化解决方案的落地，为产业链国产化与规模化提供了核心支撑。
展望未来，随着三安等企业持续推进大尺寸晶片的降本策略和产业链协同，碳化硅有望加速AR眼镜向高性能、轻薄化方向普及，助力中国在下一代人机交互技术领域抢占全球先机。
稿源：美通社