في ظل ثورة الذكاء الاصطناعي، بدأت نظارات الواقع المعزز تكتسب زخمًا تدريجيًا. وبصفتها نموذجًا يمزج بسلاسة بين العالمين الافتراضي والواقعي، تتميز نظارات الواقع المعزز عن أجهزة الواقع الافتراضي بتمكين المستخدمين من إدراك الصور الرقمية المنعكسة وإضاءة البيئة المحيطة في آنٍ واحد. ولتحقيق هذه الوظيفة المزدوجة - إسقاط صور العرض المجهري على العينين مع الحفاظ على نفاذية الضوء الخارجي - تستخدم نظارات الواقع المعزز المصنوعة من كربيد السيليكون (SiC) عالي الجودة بنية الدليل الموجي (الدليل الضوئي). ويستفيد هذا التصميم من الانعكاس الداخلي الكلي لنقل الصور، على غرار نقل الألياف الضوئية، كما هو موضح في الرسم التخطيطي.
عادةً، يمكن لطبقة عازلة شبه عالية النقاء بسمك 6 بوصات أن تنتج زوجين من الزجاج، بينما تستوعب طبقة عازلة بسمك 8 بوصات 3-4 أزواج. ويمنح استخدام مواد كربيد السيليكون (SiC) ثلاث مزايا أساسية:
- مؤشر انكسار استثنائي (2.7): يتيح مجال رؤية كامل الألوان (FOV) بزاوية >80 درجة مع طبقة عدسة واحدة، مما يزيل آثار قوس قزح الشائعة في تصميمات الواقع المعزز التقليدية.
- موجه موجي ثلاثي الألوان (RGB) متكامل: يحل محل مجموعات الموجهات الموجية متعددة الطبقات، مما يقلل من حجم الجهاز ووزنه.
- موصلية حرارية فائقة (490 واط/م·ك): تخفف من التدهور البصري الناجم عن تراكم الحرارة.
أدت هذه المزايا إلى زيادة الطلب في السوق على زجاج الواقع المعزز المصنوع من كربيد السيليكون (SiC). يتكون كربيد السيليكون عالي الجودة المستخدم عادةً من بلورات شبه عازلة عالية النقاء (HPSI)، والتي تُسهم متطلبات تحضيرها الصارمة في ارتفاع تكاليفها الحالية. وبالتالي، يُعد تطوير ركائز كربيد السيليكون عالية النقاء أمرًا محوريًا.
1. تخليق مسحوق SiC شبه العازل
يعتمد الإنتاج على نطاق صناعي بشكل أساسي على التوليف الذاتي الانتشار عالي الحرارة (SHS)، وهي عملية تتطلب تحكمًا دقيقًا:
- المواد الخام: مسحوق الكربون/السيليكون النقي بنسبة 99.999% مع أحجام جزيئات تتراوح بين 10 إلى 100 ميكرومتر.
- نقاء البوتقة: تخضع مكونات الجرافيت لتنقية عالية الحرارة لتقليل انتشار الشوائب المعدنية.
- التحكم في الغلاف الجوي: يعمل الأرجون ذو نقاء 6N (مع أجهزة التنقية المدمجة) على قمع دمج النيتروجين؛ ويمكن إدخال غازات HCl/H₂ النزرة لتطاير مركبات البورون وتقليل النيتروجين، على الرغم من أن تركيز H₂ يتطلب التحسين لمنع تآكل الجرافيت.
- معايير المعدات: يجب أن تحقق أفران التخليق فراغًا أساسيًا <10⁻⁴ باسكال، مع بروتوكولات صارمة للتحقق من التسرب.
2. تحديات نمو البلورات
يشترك نمو HPSI SiC في متطلبات نقاء مماثلة:
- المواد الخام: مسحوق SiC بدرجة نقاء 6N+ مع B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³، وFe/Ti/O أقل من الحدود القصوى، والمعادن القلوية الدنيا (Na/K).
- أنظمة الغاز: تعمل مخاليط 6N من الأرجون/الهيدروجين على تعزيز المقاومة.
- المعدات: تضمن المضخات الجزيئية فراغًا عاليًا للغاية (<10⁻⁶ باسكال)؛ وتعتبر المعالجة المسبقة للبوتقة وتطهير النيتروجين أمرًا بالغ الأهمية.
ابتكارات معالجة الركيزة
بالمقارنة مع السيليكون، فإن دورات النمو الطويلة لـ SiC والإجهاد المتأصل (الذي يسبب التشقق/تقطيع الحواف) تتطلب معالجة متقدمة:
- التقطيع بالليزر: يزيد الإنتاج من 30 رقاقة (350 ميكرومتر، منشار سلكي) إلى أكثر من 50 رقاقة لكل كرة 20 مم، مع إمكانية ترقيق 200 ميكرومتر. ينخفض وقت المعالجة من 10-15 يومًا (منشار سلكي) إلى أقل من 20 دقيقة للرقاقة الواحدة للبلورات مقاس 8 بوصات.
3. التعاون مع الصناعة
كان فريق أوريون التابع لشركة ميتا رائدًا في تبني الموجهات الموجية المصنوعة من كربيد السيليكون (SiC) عالية الجودة، مما حفّز استثمارات البحث والتطوير. تشمل الشراكات الرئيسية ما يلي:
- TankeBlue & MUDI Micro: تطوير مشترك لعدسات الموجات الحيودية AR.
- جينغشينج ميك، ولونجكي تيك، وإكس ريال، وكوينيو أوبتو إليكترونيكس: تحالف استراتيجي لدمج سلسلة توريد الذكاء الاصطناعي والواقع المعزز.
تشير توقعات السوق إلى إنتاج 500,000 وحدة واقع معزز قائمة على كربيد السيليكون سنويًا بحلول عام 2027، مع استهلاك 250,000 ركيزة بقياس 6 بوصات (أو 125,000 ركيزة بقياس 8 بوصات). ويؤكد هذا التطور الدور التحويلي لكربيد السيليكون في الجيل القادم من بصريات الواقع المعزز.
تتخصص شركة XKH في توريد ركائز كربيد السيليكون شبه العازلة 4H (4H-SEMI) عالية الجودة بأقطار قابلة للتخصيص تتراوح من 2 إلى 8 بوصات، مصممة خصيصًا لتلبية متطلبات تطبيقات محددة في مجال الترددات الراديوية، وإلكترونيات الطاقة، وبصريات الواقع المعزز/الافتراضي. تشمل نقاط قوتنا توريد كميات موثوقة، ودقة التخصيص (السمك، والاتجاه، وتشطيب السطح)، والمعالجة الداخلية الكاملة من مرحلة نمو البلورات إلى مرحلة التلميع. بالإضافة إلى ركائز 4H-SEMI، نقدم أيضًا ركائز كربيد السيليكون من النوع 4H-N، و4H/6H-P، و3C-SiC، مما يدعم مختلف ابتكارات أشباه الموصلات والبصريات الإلكترونية.
وقت النشر: ٨ أغسطس ٢٠٢٥