جزئیات وبلاگ

با پیشرفت سریع هوش مصنوعی (AI)، عینک‌های واقعیت افزوده (AR) به موضوعی داغ در زمینه دستگاه‌های هوشمند تبدیل می‌شوند. ادغام هوش مصنوعی و واقعیت افزوده به این عینک‌ها اجازه می‌دهد تا نه تنها تجربیات فراگیرتری را ارائه دهند، بلکه وظایف هوشمندانه‌تری را نیز انجام دهند. با این حال، با ادامه ادغام قابلیت‌های هوش مصنوعی و واقعیت افزوده، مواد نوری سنتی مانند شیشه و رزین با محدودیت‌های فزاینده‌ای مواجه می‌شوند، به‌ویژه از نظر میدان دید (FOV)، وزن، عمر باتری و کیفیت نمایشگر. برای غلبه بر این تنگناها،کربید سیلیکون (SiC), یک ماده نیمه‌رسانای با شکاف انرژی وسیع، به عنوان یک جزء اصلی برای عینک‌های AR ظهور کرده است و فرصت‌های نوآورانه‌ای را به ارمغان می‌آورد.

چالش‌ها و نیازهای عینک‌های AR

هدف عینک‌های AR ارائه یک تجربه بصری سبک وزن و در عین حال با کارایی بالا است. با این حال، بسیاری از عینک‌های AR موجود در بازار هنوز به مواد نوری سنتی، مانند شیشه یا رزین، برای فناوری موج‌بر متکی هستند. در حالی که این مواد می‌توانند نیازهای اولیه نمایشگر را برآورده کنند، با افزایش عملکرد دستگاه‌ها، به تدریج مشکلاتی را آشکار می‌کنند. مشکلاتی مانند میدان دید باریک، جلوه‌های رنگین‌کمانی، وزن سنگین‌تر و عمر باتری کوتاه‌تر با افزایش تقاضا برای ادغام هوش مصنوعی و واقعیت افزوده، برجسته‌تر می‌شوند.

یک مشکل به‌ویژه آزاردهنده، اثر رنگین‌کمانی در نمایشگرهای تمام رنگی است. این پدیده زمانی رخ می‌دهد که نور محیط از طریق موج‌بر AR عبور می‌کند و به نور رنگین‌کمانی تقسیم می‌شود. این اثر ناشی از پراش نور در طول موج‌های مختلف است و به شدت بر تجربه بصری کاربر تأثیر می‌گذارد و پتانسیل عینک‌های AR را محدود می‌کند.

کربید سیلیکون: یک راه‌حل پیشگامانه

کربید سیلیکون (SiC) به عنوان یک راه‌حل امیدوارکننده برای رفع این مشکلات ظاهر شده است، که به لطف ضریب شکست بالا و هدایت حرارتی عالی آن است. خواص منحصر به فرد SiC چندین مزیت قابل توجه را برای نمایشگرهای نوری AR ارائه می‌دهد.

1. میدان دید وسیع‌تر

کربید سیلیکون دارای ضریب شکست بیش از 2.6 است که بسیار بالاتر از مواد شیشه و رزین معمولی است. این ضریب شکست بالاتر به SiC اجازه می‌دهد تا میدان دید بسیار بزرگتری را در عینک‌های AR فعال کند. موج‌برهای سنتی معمولاً تنها یک FOV 40 درجه را ارائه می‌دهند، در حالی که یک لایه SiC می‌تواند به FOV بیش از 80 درجه دست یابد و تجربه بصری کاربر را تا حد زیادی گسترش دهد.

2. حل اثر رنگین‌کمانی

اثر رنگین‌کمانی، که ناشی از پراش نور از طریق موج‌برها است، یک نقطه ضعف اصلی در عینک‌های AR است. ضریب شکست بالای SiC به نور اجازه می‌دهد تا در داخل ماده فشرده شود و انتشار طول موج را کاهش دهد. این امر دوره پراش شبکه را به حداقل می‌رساند، که باعث می‌شود اثر رنگین‌کمانی برای چشم انسان نامرئی شود. در نتیجه، موج‌برهای SiC تجربیات بصری واضح‌تر و طبیعی‌تری را با تداخل کمتر از نور محیط ارائه می‌دهند.

3. عمر باتری طولانی‌تر و عملکرد پایدار

ماژول‌های پردازش و نمایشگر در عینک‌های AR مقدار قابل توجهی گرما تولید می‌کنند. مواد سنتی مانند شیشه و رزین در دفع این گرما کارآمد نیستند، که می‌تواند منجر به گرم شدن بیش از حد و کاهش عملکرد شود. هدایت حرارتی SiC، که حدود 490 W/m·K است، بسیار بیشتر از شیشه (حدود 1 W/m·K) و رزین است و به آن اجازه می‌دهد تا گرما را به طور موثر از اجزا دور کند. این امر عملکرد پایدار را حتی در زیر نمایشگرهای با روشنایی بالا، مانند آنهایی که دارای سطوح روشنایی اوج تا 5000 نیت هستند، تضمین می‌کند و با جلوگیری از گرم شدن بیش از حد، عمر باتری را افزایش می‌دهد.

4. طراحی حرارتی ساده شده

در عینک‌های AR سنتی، خنک‌سازی اغلب از طریق ماژول‌های اتلاف حرارت پیچیده یا سیستم‌های خنک‌کننده فعال مدیریت می‌شود، که وزن و پیچیدگی را به دستگاه اضافه می‌کند. هدایت حرارتی بالای SiC امکان اتلاف حرارت غیرفعال را مستقیماً از خود ماده موج‌بر فراهم می‌کند و نیاز به سیستم‌های خنک‌کننده حجیم را از بین می‌برد. این امر امکان کاهش وزن و پیچیدگی دستگاه را در عین افزایش یکپارچگی و کارایی کلی آن فراهم می‌کند.

نوآوری‌های فناوری داخلی: هموار کردن راه برای کاربرد SiC

با افزایش تقاضا برای عینک‌های AR با کارایی بالا، ادغام SiC در سیستم‌های نوری به یک حوزه اصلی تمرکز تبدیل شده است. با این حال، استفاده از SiC به عنوان یک بستر موج‌بر در عینک‌های AR مستلزم غلبه بر چندین چالش فنی است، به‌ویژه در مورد تولید و پردازش.

در حالی که SiC به طور گسترده در نیمه‌رساناهای قدرت استفاده شده است، کاربرد آن در عینک‌های AR هنوز در مرحله توسعه است. در سال 2020، زمانی که تیم Meta تصمیم نهایی خود را برای استفاده از موج‌برهای SiC برای عینک‌های AR خود اتخاذ کرد، با کمبود جهانی تجهیزات و فرآیندهای تولید «SiC با درجه نوری» مواجه شد. برای رفع این مشکل، آنها با شرکت‌های تولید ویفر همکاری کردند تا تجهیزات و فرآیندهای اچینگ مناسب برای تولید انبوه را توسعه دهند و یک خط تولید کامل برای آزادسازی پتانسیل کامل SiC ایجاد کنند.

در چین، حضور قوی این کشور در هر دو صنعت نمایشگر و فناوری‌های نیمه‌رسانای با شکاف انرژی وسیع، یک پایه محکم برای کاربرد گسترده SiC در نمایشگرهای AR ایجاد کرده است. چین به عنوان بزرگترین تولیدکننده پنل‌های نمایشگر در جهان و یک بازیگر کلیدی در توسعه دستگاه‌های نیمه‌رسانای با شکاف انرژی وسیع، در حال پیشبرد فرآیندهای تحقیق و تولید در این زمینه است. دانشگاه‌ها و شرکت‌های چینی در حال کار بر روی نوآوری‌های فناوری در سراسر طراحی، تولید و بسته‌بندی موج‌بر SiC هستند که به تسریع پذیرش آن در عینک‌های AR کمک می‌کند.

نتیجه‌گیری

کربید سیلیکون یک تغییر انقلابی در فناوری‌های نوری مورد استفاده در عینک‌های AR ایجاد کرده است. از گسترش میدان دید گرفته تا حل اثر رنگین‌کمانی، بهبود عمر باتری و ساده‌سازی طراحی حرارتی، SiC ثابت کرده است که یک تغییردهنده بازی در افزایش عملکرد و تجربه کاربری عینک‌های AR است. با ادامه تکامل فناوری‌های مرتبط، عینک‌های AR به زودی فراتر از داستان‌های علمی تخیلی خواهند رفت و به یک ابزار عملی و ضروری برای زندگی روزمره تبدیل خواهند شد.