Neden SiC'yi seçtik?
6 Mart'ta Meta (eski Facebook) resmi web sitesinde bir makale yayınladı,AR gözlük dalga kılavuzu teknolojisini geliştirirken çekirdek malzeme olarak silikon karbid seçmenin sürecini ve avantajlarını açıklayan.
Meta ekibi, yalnızca silikon karbid dalga kılavuzu teknolojisiyle AR gözlüklerinin görüş alanı, ağırlığı ve optik eserleri gibi kilit engelleri çözmekle kalmadı, aynı zamanda bir"oyun değiştirici"AR endüstrisinde, gelecekte yaygın bir malzeme olabilir:
Meta Orion ekibi açıklıyor: Neden SiC teknolojisini seçtiniz?
2019'da, the Orion team prepared Meta founder and CEO Mark Zuckerberg for a pivotal demonstration of the potential waveguide technology for augmented reality glasses - the moment when theoretical calculations on paper became reality for the first time and revolutionized the trajectory of subsequent development.
Meta serbest AR gözlükleri -Orion
Meta-optik bilim adamı Pascual Rivera şunları hatırlıyor: "Şeffaf tabanlı dalga kılavuzları ve çoklu katmanlı panelleri olan gözlükleri takınca, sanki diskodaymışım gibi hissettim - her yerde gökkuşağı lekeleri vardı,ve karışım o kadar güçlüydü ki AR içeriğini görmek imkansızdıAma prototip gözlükleri takıncasilikon karbid dalga kılavuzları, anında bir senfoni salonunda sessiz bir klasik hareketi dinlemek gibi ve dikkatiniz her zaman inşa ettiğimiz tam deneyime odaklanmıştır.
Bununla birlikte, silikon karbürünün bir substrat olarak seçilmesi bugün açıkça görünebilirken, Meta Orion ekibi on yıl önce AR gözlüklerinin geliştirilmesine başladığında kesin bir şey değildi:
Pascual Rivera, silikon karbidin genellikle azotla yoğun bir şekilde dopinglendiğini, bu da yeterince kalınsa yeşil veya hatta siyah görünmesini sağladığını açıkladı.Böyle bir malzeme optik lens yapmak için kullanılamaz. Temel olarak elektronik., ve rengi elektronik özellikleriyle yakından ilişkilidir.
Meta AR'deki dalga kılavuz teknolojisi müdürü Giuseppe Calafiore, silikon karbürün, özellikle yüksek güçlü elektroniklerde uygulanan bir malzeme olarak uzun bir geçmişe sahip olduğunu ekliyor.Tüm elektrikli arabaların tekerlekleri ve araç sistemlerini çalıştırmak için son derece yüksek güce dayanabilen bir çipe ihtiyacı vardır.Geleneksel silikon substratlar bu talebi karşılayamaz ve yalnızca yüksek akım ve yüksek güç geçmesine izin veren silikon karbid gibi malzemeler yetkin olabilir.
Son yıllarda yenilenebilir enerji sorununun ısınmasından önce, bu tür yüksek güçlü yongalar piyasası tüketici elektronik yongalarına göre çok daha küçüktü.Silikon karbidinin uzun vadeli fiyatı yüksektir., ancak otomotiv yongaları için az miktarda substrat nedeniyle, maliyet hala kabul edilebilir ve üreticilerin fiyatları düşürmek için motivasyonu yok.
Ama silikon karbürün de gerekli anahtar özellikleri olduğu ortaya çıktıdalga rehberi ve optik, ve Meta Orion ekibinin en çok odaklandığı parametre kırılma indeksi.Silikon karbidinin yüksek kırılma indeksi, büyük miktarda optik veriyi yönlendirebileceği ve çıkarabileceği anlamına gelir - İnternet bant genişliğine benzer: bant genişliği ne kadar büyükse, kanal içinde o kadar fazla veri iletilebilir. Optik aynı mantığı takip eder: bir malzemenin kırılma indeksi ne kadar yüksekse, optik genişlemesi o kadar büyüktür.ve bu kanaldan aktarılan optik veri miktarı ne kadar büyükse.
Calafiore ayrıca, uygulama senaryomuzda kanalın dalga kılavuzu olduğunu ve daha büyük optik genişlemenin doğrudan daha geniş bir görüş alanına dönüştüğünü açıkladı.Malzemenin kırılma indeksi ne kadar yüksekse, ne kadar büyükseGörme alanıEkranın destekleyebileceği.
SiC kırılma indeksi 2'ye kadar.7: cam, lityum niobat ve diğer malzemelerden çok daha fazla
Calafiore 2016'da ilk kez Oculus Research'e (Meta'nın araştırma ve geliştirme laboratuvarı) katıldığında, sahip oldukları en yüksek kırılma indeksi cam sadece 1 idi.8 - hedef görüş alanına ulaşmak için çoklu cam katmanlarının yığılması gerekiyorduOptik eserleri bir kenara bırakarak, montaj süreci son derece karmaşıktır: ilk iki dalga kılavuzu mükemmel bir şekilde hizalandırılmalı ve ardından tüm yığın üçüncü dalga kılavuzu ile mükemmel bir şekilde eşleşmelidir.
"Sadece bu pahalı değil, aynı zamanda her bir mercekte üç cam parçası yerleştirmenin imkansız olduğu da açıktır". Calafiore hatırlıyor, "Çok ağırlardı,ve kalınlığı estetik sınırlarının çok ötesindeydi - kimse böyle ürünler satın almayacaktıBu yüzden başlangıç noktasına geri döndük: Altyapı malzemesinin kırılma endeksini artırmaya çalışmak, böylece gerekli cam plaka sayısını azaltmak. "
Başlangıçta araştırma ekibi öncelikle yaklaşık 2 kırılma indeksi olan lityum niobat üzerine odaklandı.3, camın 1'inden önemli ölçüde daha yüksek.8.
Calafiore, iki tahtayı birbiri üstüne yığmanın, hatta görme alanını bir tahtayla kaplamanın mümkün olduğunu fark ettiğimizi söyledi.Başka malzemeleri araştırmaya başladık - bu yüzden mükemmel bir şeffaflık buldukyüksek saflıkta silikon karbür2019'da tedarikçilerle yaptığımız çalışmada. Daha da önemlisi, silikon karbidin kırılma indeksi2'ye kadar.7, optik uygulamalar için bir rekor belirliyor.
Araştırma ekibi için bu değer, silikon karbidin kırılma endeksinin lityum niobatından %17,4 ve camdan %50 daha yüksek olduğu anlamına gelir."Mevcut endüstriyel ekipmanların sadece küçük bir modifikasyonu ile şeffaf silikon karbid hazırlamak mümkündür.Bu yüzden, işlemleri, elektronik özellikleri için optimize etmek yerine, optik özelliklere odaklanarak, parametreyi sıkı bir şekilde kontrol etmek için ayarladık:İletişimlilik ve kırılma indeksi tekdüzeliği gibi temel ölçümler. "
Hayalet ve gökkuşağı etkisi gibi sorunları çözmek: SiC teknolojisi sonunda öne çıkıyor
O zamanlar, Reality Labs ekibi, şeffaf olmayan silikon karbit levhalarını şeffaf substratlara dönüştürmeye çalışan ilk kişiydi.Kesimi ve cilalanması elmas aletlere dayanmalıdır., bu da tekrarlanmayan mühendisliğin son derece yüksek maliyetlerine ve nihayetinde pahalı substratlara yol açar.
Silikon karbid substratlarına daha uygun maliyetli alternatifler olmasına rağmen, herhangi bir teknolojinin avantajları ve dezavantajları vardır ve Meta nihayetinde silikon karbit ile gitmeye karar verdi.Silverstein, Meta Research'in bilimsel direktörü, geniş alanlı AR ekranları için ideal çözümü bulmanın esasen bir oyun olduğunu açıkladı.performansı maliyet karşısında, sıkıştırılabilir, ancak performans seviyesinde değilse, maliyet avantajı anlamsızdır.
Aynı zamanda Meta Orion'un görüş alanı 70 dereceye kadar ve yeni sorunlarHayalet ve gökkuşağı etkisigörünmeye başlar: hayalet, ekranda yansıtılan ana görüntünün tekrarlı bir görüntüsüdür ve gökkuşağı etkisi, çevresel ışığın dalga kılavuzu yüzeyinde yansımasıyla oluşan dinamik bir renk kalıbıdır.
Örneğin, Silverstein açıklıyor, eğer geceleri araba kullanıyorsanız ve farlar gökkuşağı çizgileri gibi etrafınızda hareket ediyorsa, ya da güneşli bir sahilde voleybol oynuyorsanız,Dinamik gökkuşağı etkisi atışınızı kaçırmanıza neden olabilir.Silikon karbidinin sihirli özelliklerinden biri, bu rahatsızlıkları tamamen ortadan kaldırmasıdır.Termal iletkenlikPlastikler, cam ve lityum niobat gibi zayıf yalıtıcılardır, ancak silikon karbid hem cam gibi şeffaf hem de geleneksel bilgiye meydan okuyan ısı iletiminde verimlidir.
Bu nedenle, Temmuz 2020'de Meta Orion ekibi, üç temel faktöre dayanarak silikon karbür seçti:
Öncelikle,şekil optimizasyonu: tek katmanlı alt katman ve daha küçük destek yapısı ekipman hacmini büyük ölçüde azaltır;
İkincisi,Optik avantajları: yüksek kırılma indeksi ve gökkuşağı karşıtı etkisi görüntü kalitesini artırır;
Üçüncüsü:hafif: Çift cam sistemi ile karşılaştırıldığında ağırlık önemli ölçüde azalır.
Meta eğimli kazım problemini çözer: Daha fazla işletmenin optik kaliteli SiC araştırma ve geliştirmesine katılacağını umuyoruz
Malzeme tespit edildikten sonra, bir sonraki engel dalga kılavuzlarının üretimi oldu. Özellikle, konvansiyonel olmayan bir ızgara tekniği olan kuyruklu kazım.
Calafiore açıkladı: "Tırnak, ışığı merceğin içine ve dışına birleştirmekten sorumlu olan nanostrukturdur ve silikon karbidin çalışması için, tırnak bir konvel ile kazınmalıdır.Çizilmiş çizgiler dikey olarak düzenlenmemiştir, ama eğri bir açıyla dağıtılırlar.
Meta'daki araştırma müdürü Nihal Mohanty,Dünyanın ilk takımı.Ekipman üzerinde doğrudan eğim kazımını elde etmek için, ve tüm endüstri geçmişte nanoimprint teknolojisine güvendi, ancak bu yüksek kırılma endeksi altyapılara uygulanamaz.Bu yüzden, daha önce hiç kimse silikon karbid seçeneğini düşünmemişti.
2019 yılında Nihar Mohanty ve ekip ortakları birlikte özel bir üretim hattı inşa ettiler.Çoğu yarı iletken çip tedarikçisi ve dökümhanelerinin uygun ekipmanları yoktur.Bu nedenle, o zamanlar dünyada kazınmış silikon karbid dalga kılavuzları üretebilecek hiçbir tesis yoktu ve teknik uygulanabilirliği laboratuvarın dışında doğrulamak imkansızdı.
Nihal Mohanty daha sonra bunun büyük bir yatırım olduğunu ve inşa ettiklerini açıkladıTam üretim zinciri. The processing equipment was customized by the partners and the process was developed by Meta itself - initially the equipment was only up to research grade standards because there was no manufacturing grade system at the time, bu yüzden üretim sınıfı kuyruklu kazım ekipmanlarını ve işlemlerini geliştirmek için üretim ortaklarıyla çalıştılar.
Şimdi silikon karbidinin potansiyeli kanıtlanmıştır, Meta ekibi endüstrinin geri kalanının kendi cihazlarını geliştirmeye başlamasını bekliyor, çünkü daha fazla şirket yatırım yapıyorOptik kalitede silikon karbidaraştırma ve geliştirme ve ekipman geliştirme, tüketici AR gözlükleri için endüstri ekosisteminin daha sağlam olacağı kadar.
SiC maliyet azaltma ve verimlilik yolu açıktır: AR gözlükleri alanında parlayacak
Meta ekibi hala alternatifleri araştırırken, güçlü bir fikir birliği ortaya çıktı: doğru pazar penceresinde, doğru insanlar,silikon karbon bazlıAR gözlükler devrim.
Silverstein ve Giuseppe Calafiore, bunun öncesinde tüm silikon karbid üreticilerinin, beklenen elektrikli araçlar patlamasına hazırlanmak için üretimi önemli ölçüde arttırdığını belirtti.Ve Orion geliştirildiğinde mevcut fazla kapasite durumu yoktu.Şimdi, fazla arz nedeniyle, altyapının maliyeti düşmeye başladı.
Orion projesi, AR gözlüklerinde silikon karbidin uygulanabilirliğini kanıtladı ve şu anda üç kıtadaki tedarik zincirlerinden güçlü bir ilgi var.tedarikçilerSonuçta, elektronik yongalara kıyasla, her dalga kılavuzu lens daha fazla malzeme tüketir.Ve mevcut teknik yetenekleri bu alana sorunsuzca aktarılabilir.Bu fırsatı değerlendiriyorlar, silikon karbid sonunda kazanacak.
Buna ek olarak, zaten 6 inçten 8 inç altyapıya geçen üreticiler var ve son teknolojiyi geliştiren öncü şirketler var.12 inçlik substratlarBu gelişmeler gelecekte de maliyetleri düşürmeye devam edecek ve endüstri henüz ilk aşamalarında iken,Geleceğin resmi daha netleşiyor..
Calafiore, yeni bir teknolojik devrimin başlangıcında insanların her zaman birden fazla yol denemeye devam edeceğine inanıyor ve televizyon teknolojisi bunun bir örneğidir:Katot ışın tüpünden LED plazma ekranına, ve şimdi MicroLED, teknoloji mimarisinin birden fazla tekrarından geçtik.Ama her zaman büyük potansiyellerinden dolayı tekrar tekrar seçilen birkaç seçenek vardır.Henüz sonuna ulaşmadık, tek başımıza savaşamayız, ama silikon karbit kuşkusuz mucizevi bir malzemedir.ağır yatırımlar.
Silverstein, silikon karbidinin elektronik ve fotonik alanlarında çapraz potansiyelini başarıyla gösterdiğini ve geleceğinin kuantum bilişim gibi alanlarda parlayabileceğini belirtti.Aynı zamanda, silikon karbidinin maliyetini önemli ölçüde azaltma olasılığı ortaya çıktı, ancak hala birçok zorluk var.devrimci enerjiölçülmez.
ZMSH SIC Wafer 4H-N & Yarım Tipi:
* Lütfen herhangi bir telif hakkı sorunu için bizimle iletişime geçin, ve biz derhal bunları ele alacağız.
Video
