12英寸碳化硅衬底：会成为AR眼镜行业变革者吗？

电子发烧友网报道（文 / 梁浩斌）今年以来，各个厂商纷纷展示12英寸SiC产品，涵盖晶锭和衬底，大力推动12英寸SiC的产业化进程。近期，天成半导体宣称成功研制出12英寸N型碳化硅单晶材料；晶越半导体也宣布研制出12英寸SiC晶锭，正式跻身12英寸SiC衬底行列。

功率SiC市场在短短几年间竞争激烈，随着产能不断扩大，上游衬底价格持续走低。12英寸SiC未来能带来更高产能和更低单位成本。不过，SiC的应用不止于功率器件，SiC衬底的另一个用途正悄然兴起，有望成为SiC产业的下一片蓝海。

未来的AR眼镜，SiC会是关键技术吗？

去年Meta展示的Orion AR眼镜，首次采用碳化硅镜片搭配衍射光波导技术，实现了高达70度的视场角（FOV），超越以往所有AR眼镜。从那时起，SiC与AR眼镜的结合开始进入大众视野。

对于AR眼镜而言，衍射光波导是一项重要的显示技术。其原理基于光的衍射现象与波导结构的结合，核心是通过微纳米级光栅引导光线传播。应用在AR眼镜上，能将光机生成的图像通过镜片中的光栅传播，无需在镜片表面安装复杂光学器件，使镜片厚度接近普通眼镜，整体外观也更像普通眼镜。

此外，通过优化光栅结构，衍射光波导可扩展视场角，能超过50度，如Meta Orion原型机可达70度FOV。同时，它不影响镜片透光率，提升了AR眼镜的虚实结合体验。

然而，不同材料的光波导性能有差异，材料的折射率对光波导效率至关重要。常见的眼镜镜片材料中，普通树脂折射率约1.51，高折射率树脂可达1.74；普通玻璃折射率约1.5，高折射率玻璃可达1.9。

SiC的折射率轻松超过2.6，远高于玻璃和树脂等传统镜片材料。碳化硅材料的光波导镜片能更有效地约束光线传播，减少光能损失，提高显示亮度。其高折射率还显著扩大了视场角，例如单片碳化硅波导可实现的全彩视场角，而传统玻璃仅小于40度。同时，碳化硅通过优化光栅结构，可有效消除玻璃材料常见的彩虹效应。

除显示优势外，碳化硅材料热导率极高，是普通玻璃的数百倍，AR眼镜可通过碳化硅镜片为光机提高散热效率，增强性能释放能力。

在硬度方面，碳化硅镜片比普通玻璃镜片更硬、更耐磨，更适合用作眼镜镜片。

所以，在AI眼镜逐渐被市场认可的当下，在摄像、音频等基础上，AR显示必然是未来AI眼镜的“完全体”。要实现真正日常可用的AR眼镜，碳化硅光波导目前看来是可行的途径。

上下游积极合作，推动SiC光波导量产降本

尽管碳化硅光波导优点众多，但良率和工艺问题导致其短期内难以大规模量产。去年Meta展示Orion AR眼镜原型机时称，单机成本高达1万美元。据产业链人士推测，Meta Orion的碳化硅光波导镜片因工艺复杂、良率极低，单片成本就达1000美元。

根据Meta资料，目前最常见的6英寸SiC衬底仅能满足2副AR眼镜的生产。按面积估算，8英寸SiC衬底可使AR眼镜产量翻倍，达到3到4副；12英寸衬底表面积是8英寸的1.75倍，预计可满足约9副AR眼镜的需求。

AR眼镜镜片使用的SiC衬底是半绝缘型衬底，目前已有多家厂商成功研制12英寸产品。今年3月，天岳先进展出了12英寸高纯半绝缘型SiC衬底；烁科晶体去年12月宣布成功研制出12英寸高纯半绝缘碳化硅单晶衬底。而8英寸的半绝缘型SiC衬底，天科合达、同光股份、浙江晶锐等厂商都已推出相关产品，面向光学应用。

近期，下游光学厂商积极与上游衬底厂商、设备厂商合作，推动SiC光波导技术落地。7月14日，舜宇光学旗下专注于AR眼镜半导体光学领域的子公司舜宇奥来，与SiC衬底供应商天岳先进签订战略合作协议，并与半导体设备厂商中微半导体签订战略合作协议，启动国产集成电路设备在微纳光学领域的在地协作。

此外，天科合达与慕德微纳成立合资公司，共同推进AR衍射光波导镜片技术研发。XREAL与龙旗科技、晶盛机电、鲲游光电展开合作，其中晶盛机电是碳化硅生产设备和碳化硅衬底材料生产的领先企业。

今年4月，广纳四维与山西烁科晶体、国家纳米智造产业创新中心签署战略合作协议，围绕碳化硅基底刻蚀制备衍射光波导镜片的核心技术攻关与量产落地展开深度协同，共同推动碳化硅刻蚀衍射光波导产品的研发与量产。

最近成都光屿高维旗下品牌Coray发布的Coray Air2彩色智能AR眼镜，全球首次实现了碳化硅全彩光波导AR眼镜的量产，并首次将碳化硅光波导技术的AR眼镜价格压至5000元以内。

未来随着8英寸乃至12英寸半绝缘碳化硅衬底加速落地，AR眼镜将迎来新时代。碳化硅光波导技术随着材料成本降低，有望提升AR眼镜显示体验并实现大规模量产降本，真正激活AR眼镜市场需求。

更多热点文章阅读

点击关注 星标我们

将我们设为星标，不错过每一次更新！

喜欢就奖励一个“在看”吧！

本文仅代表作者观点，版权归原创者所有，如需转载请在文中注明来源及作者名字。

免责声明：本文系转载编辑文章，仅作分享之用。如分享内容、图片侵犯到您的版权或非授权发布，请及时与我们联系进行审核处理或删除，您可以发送材料至邮箱：service@tojoy.com