مع التطور السريع لتقنية الواقع المعزز (AR)، تتحول النظارات الذكية، باعتبارها دعامة أساسية لها، تدريجيًا من مجرد فكرة إلى واقع ملموس. ومع ذلك، لا يزال الاعتماد الواسع للنظارات الذكية يواجه العديد من التحديات التقنية، لا سيما فيما يتعلق بتقنية العرض، والوزن، وتبديد الحرارة، والأداء البصري. في السنوات الأخيرة، استُخدم كربيد السيليكون (SiC)، كمادة ناشئة، على نطاق واسع في مختلف أجهزة ووحدات أشباه موصلات الطاقة. وهو الآن يشق طريقه إلى مجال نظارات الواقع المعزز كمادة رئيسية. يُظهر معامل الانكسار العالي لكربيد السيليكون، وخصائص تبديد الحرارة الممتازة، وصلابته العالية، من بين ميزات أخرى، إمكانات كبيرة للتطبيق في تقنية العرض، والتصميم خفيف الوزن، وتبديد الحرارة لنظارات الواقع المعزز. يمكننا توفير...رقاقة SiC، مما يلعب دورًا حاسمًا في تحسين هذه المجالات. سنستكشف أدناه كيف يُمكن لكربيد السيليكون أن يُحدث تغييرات جذرية في مجال النظارات الذكية من حيث خصائصه، وتطوراته التكنولوجية، وتطبيقاته السوقية، وآفاقه المستقبلية.
خصائص ومزايا كربيد السيليكون
كربيد السيليكون مادة شبه موصلة واسعة النطاق، تتميز بخصائص ممتازة كالصلابة العالية، والموصلية الحرارية العالية، ومعامل الانكسار العالي. هذه الخصائص تمنحه إمكانات واسعة للاستخدام في الأجهزة الإلكترونية، والأجهزة البصرية، والإدارة الحرارية. وتحديدًا في مجال النظارات الذكية، تتجلى مزايا كربيد السيليكون بشكل رئيسي في الجوانب التالية:
معامل انكسار مرتفع: يتميز كربيد السيليكون بمعامل انكسار يزيد عن 2.6، وهو أعلى بكثير من المواد التقليدية مثل الراتنج (1.51-1.74) والزجاج (1.5-1.9). ويعني معامل الانكسار المرتفع أن كربيد السيليكون قادر على تقييد انتشار الضوء بفعالية أكبر، مما يقلل من فقدان الطاقة الضوئية، وبالتالي تحسين سطوع الشاشة ومجال الرؤية (FOV). على سبيل المثال، تستخدم نظارات Orion AR من Meta تقنية الدليل الموجي لكربيد السيليكون، مما يحقق مجال رؤية بزاوية 70 درجة، متجاوزًا بكثير مجال رؤية المواد الزجاجية التقليدية الذي يبلغ 40 درجة.
تبديد ممتاز للحرارة: يتميز كربيد السيليكون بموصلية حرارية أعلى بمئات المرات من الزجاج العادي، مما يُمكّنه من توصيل حراري سريع. يُعد تبديد الحرارة مشكلةً أساسيةً لنظارات الواقع المعزز، خاصةً أثناء استخدام الشاشات عالية السطوع لفترات طويلة. تستطيع عدسات كربيد السيليكون نقل الحرارة الناتجة عن المكونات البصرية بسرعة، مما يُعزز استقرار الجهاز وعمره الافتراضي. نوفر رقاقة كربيد السيليكون التي تضمن إدارة حرارية فعّالة في هذه التطبيقات.
صلابة عالية ومقاومة للتآكل: يُعد كربيد السيليكون من أصلب المواد المعروفة، ولا يسبقه إلا الماس. هذا يجعل عدسات كربيد السيليكون أكثر مقاومة للتآكل، ومناسبة للاستخدام اليومي. في المقابل، تُعدّ مواد الزجاج والراتنج أكثر عرضة للخدوش، مما يؤثر على تجربة المستخدم.
تأثير مضاد لقوس قزح: عادةً ما تُنتج المواد الزجاجية التقليدية في نظارات الواقع المعزز تأثير قوس قزح، حيث ينعكس الضوء المحيط عن سطح الدليل الموجي، مما يُنتج أنماطًا ضوئية ملونة ديناميكية. يُمكن لكربيد السيليكون معالجة هذه المشكلة بفعالية من خلال تحسين هيكل الشبكة، مما يُحسّن جودة العرض ويزيل تأثير قوس قزح الناتج عن انعكاس الضوء المحيط على سطح الدليل الموجي.
الاختراقات التكنولوجية لكربيد السيليكون في نظارات الواقع المعزز
في السنوات الأخيرة، ركزت التطورات التكنولوجية في استخدام كربيد السيليكون في نظارات الواقع المعزز بشكل رئيسي على تطوير عدسات موجهات حيود الضوء. موجهات حيود الضوء هي تقنية عرض تجمع بين ظاهرة حيود الضوء وهياكل موجهات الموجة لنشر الصور التي تولدها المكونات البصرية عبر الشبكة الشبكية في العدسة. هذا يقلل من سمك العدسة، مما يجعل نظارات الواقع المعزز تبدو أقرب إلى النظارات العادية.
في أكتوبر 2024، قدّمت شركة ميتا (فيسبوك سابقًا) استخدام موجهات موجية محفورة بكربيد السيليكون مع مصابيح microLED في نظارات الواقع المعزز أوريون، مما حلّ مشاكل رئيسية في مجالات مثل مجال الرؤية والوزن والتشوهات البصرية. صرّح عالم البصريات في ميتا، باسكوال ريفيرا، بأنّ تقنية موجهات كربيد السيليكون غيّرت جودة عرض نظارات الواقع المعزز تمامًا، محوّلةً التجربة من "بقع ضوئية قوس قزح تُشبه كرات الديسكو" إلى "تجربة هادئة تُشبه قاعات الحفلات الموسيقية".
في ديسمبر 2024، نجحت شركة XINKEHUI في تطوير أول ركيزة أحادية البلورة من كربيد السيليكون شبه العازل عالي النقاء بقطر 12 بوصة في العالم، مُحققةً بذلك إنجازًا كبيرًا في مجال الركائز كبيرة الحجم. ستُسرّع هذه التقنية استخدام كربيد السيليكون في تطبيقات جديدة، مثل نظارات الواقع المعزز ومشتتات الحرارة. على سبيل المثال، يُمكن لرقاقة كربيد السيليكون بقطر 12 بوصة إنتاج 8-9 أزواج من عدسات نظارات الواقع المعزز، مما يُحسّن كفاءة الإنتاج بشكل كبير. يُمكننا توفير رقاقة SiC لدعم هذه التطبيقات في صناعة نظارات الواقع المعزز.
مؤخرًا، أقامت شركة XINKEHUI، مورد ركائز كربيد السيليكون، شراكة مع شركة MOD MICRO-NANO، المتخصصة في الأجهزة البصرية الإلكترونية الدقيقة-النانوية، لتأسيس مشروع مشترك يركز على تطوير وتسويق تقنية عدسات الموجات الضوئية للواقع المعزز. ستوفر XINKEHUI، بخبرتها التقنية في ركائز كربيد السيليكون، ركائز عالية الجودة لعدسات MOD MICRO-NANO، التي ستستفيد من مزاياها في تقنية البصريات الدقيقة-النانوية ومعالجة الموجات الضوئية للواقع المعزز لتحسين أداء الموجات الضوئية بشكل أكبر. ومن المتوقع أن يُسرّع هذا التعاون من وتيرة التقدم التكنولوجي في مجال نظارات الواقع المعزز، مما يعزز توجه الصناعة نحو أداء أعلى وتصميمات أخف وزنًا.
في معرض SPIE AR|VR|MR 2025، قدمت MOD MICRO-NANO عدسات نظارات الواقع المعزز من كربيد السيليكون من الجيل الثاني، والتي تزن 2.7 جرام فقط وسمكها 0.55 ملم فقط، وهي أخف من النظارات الشمسية العادية، مما يوفر للمستخدمين تجربة ارتداء غير محسوسة تقريبًا، مما يحقق تصميمًا "خفيف الوزن" حقًا.
حالات تطبيق كربيد السيليكون في نظارات الواقع المعزز
في عملية تصنيع موجهات كربيد السيليكون، تغلب فريق ميتا على تحديات تقنية الحفر المائل. وأوضح مدير الأبحاث نيهار موهانتي أن الحفر المائل هو تقنية شبكية غير تقليدية، تحفر الخطوط بزاوية مائلة لتحسين كفاءة اقتران الضوء وفصله. وقد أرسى هذا الإنجاز التكنولوجي الأساس للاعتماد الشامل لكربيد السيليكون في نظارات الواقع المعزز.
نظارات الواقع المعزز أوريون من ميتا تُجسّد تطبيقًا مثاليًا لتقنية كربيد السيليكون في الواقع المعزز. باستخدام تقنية موجهات كربيد السيليكون، تحقق أوريون مجال رؤية بزاوية 70 درجة، وتعالج بفعالية مشاكل مثل التداخل وتأثير قوس قزح.
أشار جوزيبي كارافيوري، قائد تقنية الموجات الموجهة للواقع المعزز في شركة ميتا، إلى أن معامل الانكسار العالي لكربيد السيليكون وموصليته الحرارية يجعلانه مادة مثالية لنظارات الواقع المعزز. بعد اختيار المادة، كان التحدي التالي هو تطوير الموجات الموجهة، وتحديدًا عملية النقش المائل للشبكة. أوضح كارافيوري أن الشبكة، المسؤولة عن توصيل الضوء إلى داخل العدسة وخارجها، يجب أن تستخدم النقش المائل. لا يتم ترتيب الخطوط المحفورة عموديًا ولكنها موزعة بزاوية مائلة. وأضاف نهار موهانتي أنهم كانوا أول فريق عالمي يحقق النقش المائل مباشرة على الأجهزة. في عام 2019، بنى نهار موهانتي وفريقه خط إنتاج مخصصًا. قبل ذلك، لم تكن هناك معدات متاحة لنقش الموجات الموجهة لكربيد السيليكون، ولم تكن التكنولوجيا ممكنة خارج المختبر.
التحديات والآفاق المستقبلية لكربيد السيليكون
على الرغم من إمكانات كربيد السيليكون الكبيرة في مجال نظارات الواقع المعزز، إلا أن تطبيقه لا يزال يواجه تحديات عديدة. حاليًا، تُعتبر مادة كربيد السيليكون باهظة الثمن نظرًا لبطء نموها وصعوبة معالجتها. على سبيل المثال، تصل تكلفة عدسة كربيد السيليكون الواحدة لنظارات أوريون للواقع المعزز من ميتا إلى 1000 دولار أمريكي، مما يُصعّب تلبية احتياجات السوق الاستهلاكية. مع ذلك، ومع التطور السريع لصناعة المركبات الكهربائية، تنخفض تكلفة كربيد السيليكون تدريجيًا. علاوة على ذلك، سيُسهم تطوير ركائز كبيرة الحجم (مثل رقائق 12 بوصة) في خفض التكلفة وتحسين الكفاءة.
تُصعّب صلابة كربيد السيليكون العالية عملية معالجته، لا سيما في تصنيع الهياكل النانوية الدقيقة، مما يؤدي إلى انخفاض معدلات الإنتاج. ومن المتوقع أن تُحلّ هذه المشكلة مستقبلًا، من خلال تعزيز التعاون بين موردي ركائز كربيد السيليكون ومصنعي البصريات النانوية الدقيقة. ولا يزال استخدام كربيد السيليكون في نظارات الواقع المعزز في مراحله الأولى، مما يتطلب من المزيد من الشركات الاستثمار في أبحاث وتطوير معدات كربيد السيليكون البصري. ويتوقع فريق ميتا أن تبدأ شركات مصنعة أخرى في تطوير معداتها الخاصة، فكلما زاد استثمار الشركات في أبحاث وتطوير معدات كربيد السيليكون البصري، ازدادت قوة منظومة صناعة نظارات الواقع المعزز الموجهة للمستهلك.
خاتمة
يُصبح كربيد السيليكون، بفضل معامل الانكسار العالي، وتبديد الحرارة الممتاز، والصلابة العالية، مادةً أساسيةً في مجال نظارات الواقع المعزز. بدءًا من التعاون بين شركتي XINKEHUI وMOD MICRO-NANO، وصولًا إلى التطبيق الناجح لكربيد السيليكون في نظارات Orion AR من Meta، ثبتت إمكانات كربيد السيليكون في النظارات الذكية بشكل كامل. ورغم التحديات، كالتكلفة والعقبات التقنية، ومع نضج سلسلة الصناعة واستمرار تقدم التكنولوجيا، من المتوقع أن يتألق كربيد السيليكون في مجال نظارات الواقع المعزز، مما يدفع النظارات الذكية نحو أداء أعلى، ووزن أخف، وانتشار أوسع. في المستقبل، قد يصبح كربيد السيليكون المادة الرئيسية في صناعة الواقع المعزز، مُبشرًا بعصر جديد من النظارات الذكية.
لا تقتصر إمكانات كربيد السيليكون على نظارات الواقع المعزز؛ إذ تُظهر تطبيقاته في مختلف الصناعات في الإلكترونيات والفوتونيات آفاقًا واعدة. على سبيل المثال، يجري استكشاف استخدام كربيد السيليكون في الحوسبة الكمومية والأجهزة الإلكترونية عالية القدرة بنشاط. ومع تقدم التكنولوجيا وانخفاض التكاليف، من المتوقع أن يلعب كربيد السيليكون دورًا محوريًا في مجالات أخرى، مما يُسرّع من تطوير الصناعات ذات الصلة. يمكننا توفير رقائق كربيد السيليكون (SiC) لتطبيقات متنوعة، مما يدعم التطورات في تكنولوجيا الواقع المعزز وما بعدها.
منتج ذو صلة
رقاقة SiC موصلة من مادة 4H-N مقاس 8 بوصات وقطر 200 مم، درجة بحثية وهمية
رقاقة كربيد السيليكون من نوع 4H-N ذات صلابة عالية ومقاومة للتآكل وتلميع من الدرجة الأولى
وقت النشر: 1 أبريل 2025