في خضم ثورة الذكاء الاصطناعي، بدأت نظارات الواقع المعزز تكتسب شعبية متزايدة. وباعتبارها نموذجًا يمزج بسلاسة بين العالمين الافتراضي والواقعي، تختلف نظارات الواقع المعزز عن أجهزة الواقع الافتراضي في أنها تتيح للمستخدمين رؤية كل من الصور المعروضة رقميًا والإضاءة المحيطة في آن واحد. ولتحقيق هذه الوظيفة المزدوجة - عرض صور الشاشة المصغرة على العينين مع الحفاظ على انتقال الضوء الخارجي - تستخدم نظارات الواقع المعزز المصنوعة من كربيد السيليكون البصري (SiC) بنية موجه ضوئي. يعتمد هذا التصميم على الانعكاس الداخلي الكلي لنقل الصور، على غرار نقل الألياف الضوئية، كما هو موضح في الرسم التخطيطي.
عادةً، يمكن لركيزة شبه عازلة عالية النقاء مقاس 6 بوصات أن تنتج زوجين من النظارات، بينما تستوعب ركيزة مقاس 8 بوصات من 3 إلى 4 أزواج. يوفر استخدام مواد كربيد السيليكون ثلاث مزايا رئيسية:
- معامل انكسار استثنائي (2.7): يتيح مجال رؤية كامل الألوان >80 درجة بطبقة عدسة واحدة، مما يؤدي إلى التخلص من تشوهات قوس قزح الشائعة في تصميمات الواقع المعزز التقليدية.
- دليل موجي ثلاثي الألوان (RGB) متكامل: يحل محل مجموعات الدليل الموجي متعددة الطبقات، مما يقلل من حجم الجهاز ووزنه.
- موصلية حرارية فائقة (490 واط/م·ك): تخفف من التدهور البصري الناتج عن تراكم الحرارة.
وقد أدت هذه المزايا إلى زيادة الطلب في السوق على الزجاج المضاد للانعكاس المصنوع من كربيد السيليكون. ويتكون كربيد السيليكون المستخدم في صناعة العدسات البصرية عادةً من بلورات شبه عازلة عالية النقاء، والتي تُسهم متطلبات تحضيرها الصارمة في ارتفاع تكلفتها الحالية. ولذلك، يُعد تطوير ركائز كربيد السيليكون شبه العازلة عالية النقاء أمرًا بالغ الأهمية.
1. تخليق مسحوق كربيد السيليكون شبه العازل
يعتمد الإنتاج على نطاق صناعي بشكل أساسي على التخليق الذاتي الانتشار عالي الحرارة (SHS)، وهي عملية تتطلب تحكمًا دقيقًا:
- المواد الخام: مساحيق الكربون/السيليكون النقية بنسبة 99.999% بأحجام جسيمات تتراوح بين 10 و100 ميكرومتر.
- نقاء البوتقة: تخضع مكونات الجرافيت لعملية تنقية بدرجة حرارة عالية لتقليل انتشار الشوائب المعدنية.
- التحكم في الغلاف الجوي: يعمل الأرجون ذو النقاء 6N (مع أجهزة تنقية مدمجة) على كبح إدخال النيتروجين؛ ويمكن إدخال كميات ضئيلة من غازات HCl/H₂ لتطاير مركبات البورون وتقليل النيتروجين، على الرغم من أن تركيز H₂ يتطلب تحسينًا لمنع تآكل الجرافيت.
- معايير المعدات: يجب أن تحقق أفران التخليق فراغًا أساسيًا أقل من 10⁻⁴ باسكال، مع بروتوكولات صارمة لفحص التسرب.
2. تحديات نمو البلورات
تتطلب عملية نمو كربيد السيليكون بتقنية HPSI متطلبات نقاء مماثلة:
- المادة الخام: مسحوق SiC بنقاء 6N+ مع B/Al/N <10¹⁶ سم⁻³، Fe/Ti/O أقل من حدود العتبة، والحد الأدنى من المعادن القلوية (Na/K).
- أنظمة الغاز: تعمل مخاليط الأرجون/الهيدروجين 6N على تحسين المقاومة.
- المعدات: تضمن المضخات الجزيئية فراغًا فائقًا (<10⁻⁶ باسكال)؛ وتُعد المعالجة المسبقة للبوتقة والتطهير بالنيتروجين أمرًا بالغ الأهمية.
2.1 ابتكارات معالجة الركائز
بالمقارنة مع السيليكون، فإن دورات النمو المطولة لكربيد السيليكون والإجهاد المتأصل فيه (مما يسبب التشققات/تقشر الحواف) تستلزم معالجة متقدمة:
- التقطيع بالليزر: يزيد الإنتاجية من 30 رقاقة (350 ميكرومتر، منشار سلكي) إلى أكثر من 50 رقاقة لكل بلورة قطرها 20 مم، مع إمكانية ترقيقها إلى 200 ميكرومتر. ينخفض وقت المعالجة من 10-15 يومًا (منشار سلكي) إلى أقل من 20 دقيقة/رقاقة للبلورات ذات قطر 8 بوصات.
3. التعاون مع القطاعات الصناعية
لقد كان فريق أوريون التابع لشركة ميتا رائدًا في تبني الموجهات الضوئية المصنوعة من كربيد السيليكون، مما حفز استثمارات البحث والتطوير. وتشمل الشراكات الرئيسية ما يلي:
- TankeBlue & MUDI Micro: تطوير مشترك لعدسات موجهات الموجات الانكسارية AR.
- Jingsheng Mech و Longqi Tech و XREAL و Kunyou Optoelectronics: تحالف استراتيجي لتكامل سلسلة التوريد للذكاء الاصطناعي/الواقع المعزز.
تشير توقعات السوق إلى إنتاج 500 ألف وحدة واقع معزز قائمة على كربيد السيليكون سنوياً بحلول عام 2027، ما يستهلك 250 ألف ركيزة بحجم 6 بوصات (أو 125 ألف ركيزة بحجم 8 بوصات). ويؤكد هذا المسار الدور المحوري الذي يلعبه كربيد السيليكون في بصريات الواقع المعزز من الجيل القادم.
تتخصص شركة XKH في توريد ركائز كربيد السيليكون شبه العازل 4H (4H-SEMI) عالية الجودة بأقطار قابلة للتخصيص تتراوح من 2 بوصة إلى 8 بوصات، مصممة خصيصًا لتلبية متطلبات التطبيقات المحددة في مجالات الترددات الراديوية، وإلكترونيات الطاقة، وبصريات الواقع المعزز/الواقع الافتراضي. تشمل نقاط قوتنا التوريد الموثوق بكميات كبيرة، والتخصيص الدقيق (السماكة، والاتجاه، وتشطيب السطح)، والمعالجة الكاملة داخل الشركة بدءًا من نمو البلورات وحتى التلميع. بالإضافة إلى ركائز 4H-SEMI، نوفر أيضًا ركائز كربيد السيليكون من النوع 4H-N، والنوع 4H/6H-P، و3C-SiC، لدعم ابتكارات متنوعة في مجال أشباه الموصلات والإلكترونيات الضوئية.
تاريخ النشر: 8 أغسطس 2025