لماذا اخترنا سي سي؟

لماذا اخترنا سي سي؟

في 6 مارس/آذار، نشرت ميتا (في السابق فيسبوك) مقالة على موقعها الرسمي،وصف العملية ومزايا اختيار كربيد السيليكون كمادة أساسية عند تطوير تقنية توجيه الموجات لأزجاج AR.

لم يحل فريق ميتا فقط اختناقات رئيسية مثل مجال الرؤية والوزن والقطع الأثرية البصرية لنظارات AR من خلال تكنولوجيا توجيه الموجات الكربيد السيليكونية ، بل يراها أيضًا"مغير اللعبة"في صناعة AR ، والتي قد تصبح مادة رئيسية في المستقبل:

فريق ميتا أوريون يشرح: لماذا تختار تكنولوجيا سي سي

في عام 2019، 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.

النظارات المزدوجة المزدوجة المزدوجة - أوريون

يذكر باسكوال ريفيرا، عالم البصريات: "عندما كنت أرتدي نظارات ذات قواعد موجة زجاجية ولوحات متعددة، شعرت وكأنني في ديسكو - كانت هناك بقع قوس قزح في كل مكان،وكان التداخل قوياً جداً لدرجة أنه كان من المستحيل رؤية محتوى ARلكن عندما تضع النموذج الأول من النظاراتقنوات موجة من كربيد السيليكون، فهي على الفور مثل أن تكون في قاعة موسيقية تستمع إلى حركة كلاسيكية هادئة، ويركز انتباهك دائمًا على التجربة الكاملة التي قمنا ببناءها. إنها تغير اللعبة بالكامل. "

ومع ذلك، في حين أن اختيار كربيد السيليكون كجزء من الركيزة قد يبدو واضحا اليوم، كان بعيدًا عن أن يكون واضحًا عندما بدأ فريق ميتا أوريون في تطوير نظارات AR قبل عقد من الزمن:

أوضح باسكوال ريفيرا أن الكربيد السيليكوني غالباً ما يحتوي على الكثير من النيتروجين، مما يجعله يبدو أخضر، أو حتى أسود إذا كان سميكاً بما يكفي.مثل هذه المادة ببساطة لا يمكن استخدامها لصنع العدسات البصرية - إنها أساسا إلكترونية، و لونها يرتبط ارتباطا وثيقا بخصائصها الإلكترونية.

يضيف جوزيبي كالافيوري، رئيس تكنولوجيا توجيه الموجات في ميتا آر، أن كربيد السيليكون له تاريخ طويل كمواد تطبيقية، وخاصة في الإلكترونيات عالية الطاقة. خذ السيارات الكهربائية على سبيل المثال:جميع السيارات الكهربائية تتطلب رقاقة يمكنها تحمل طاقة عالية للغاية لدفع العجلات وأنظمة السيارة الكاملةلا يمكن أن تلبي الركائز السيليكونية التقليدية هذا الطلب، والمواد فقط مثل كربيد السيليكون التي تسمح بالتيار العالي والطاقة العالية من خلال يمكن أن تكون مؤهلة.

قبل أن تشتعل قضية الطاقة المتجددة في السنوات الأخيرة، كان سوق هذه الرقائق عالية الطاقة أصغر بكثير من سوق الرقائق الإلكترونية الاستهلاكية.السعر طويل الأجل لكربيد السيليكون مرتفع، ولكن بسبب كمية صغيرة من الركيزة للشرائح السيارات، والتكلفة لا تزال مقبولة، والمصنعين يفتقرون إلى الدافع لخفض الأسعار.

ولكن اتضح أن الكربيد السيليكي لديه أيضا خصائص رئيسية مطلوبةالموجهات الموجية والبصرياتوالمعيار الذي يركز عليه فريق ميتا أوريون هو مؤشر الانكسارمعدل الانكسار العالي للكربيد السيليكوني يعني أنه يمكن أن يقود ويخرج كميات هائلة من البيانات البصرية - تشبيهًا مع عرض النطاق الترددي للإنترنت: كلما زاد عرض النطاق الترددي ، كلما زاد عدد البيانات التي يمكن نقلها داخل القناة. تتبع البصريات نفس المنطق: كلما ارتفع مؤشر الانكسار للمادة ، زاد توسعها البصري ،وكلما زادت كمية البيانات البصرية المنقولة عبر هذه القناة.

وأوضح كالافيوري كذلك أنه في سيناريو التطبيق لدينا، القناة هي الموجه الموجوي، والانتشار البصري الأكبر يترجم مباشرة إلى مجال رؤية أوسع.كلما ارتفع مؤشر انكسار المادة، أكبرمجال الرؤيةالتي يمكن أن تدعمها الشاشة.

مؤشر انكسار سي سي سي يصل إلى 2.7: أكثر بكثير من الزجاج ونيوبات الليثيوم ومواد أخرى

عندما انضم كالافيوري لأول مرة إلى أوكولوس للأبحاث (مختبر أبحاث وتطوير ميتا) في عام 2016، كان أعلى مؤشر انكسار الزجاج لديهم هو 1 فقط.8 - طبقات متعددة من الزجاج كان لا بد من أن تتراكم لتحقيق مجال الرؤية المستهدفوبصرف النظر عن القطع الأثرية البصرية، فإن عملية التجميع معقدة للغاية: يجب أن تكون الموجتين الأولتين متواءمتين تمامًا، ومن ثم يجب أن تكون المجموعة بأكملها مطابقة تمامًا للموجة الثالثة.

"ليس فقط هذا مكلف، ولكن من الواضح أيضا أنه لا توجد طريقة يمكنك أن تناسب ثلاثة قطع من الزجاج في كل عدسة".والسمك كان أبعد بكثير من حدود الجمالية - لا أحد سيشتري مثل هذه المنتجاتلذلك عدنا إلى المربع الأول: محاولة زيادة مؤشر انكسار مواد الركيزة، وبالتالي تقليل عدد لوحات الزجاج المطلوبة. "

في البداية، ركز الفريق البحثي أولاً على نيوبات الليثيوم، الذي له مؤشر انكسار حوالي 2.3، أعلى بكثير من الزجاج 1.8.

قال كالافيور أننا أدركنا أنه يمكننا فقط أن نضع لوحين، أو ربما حتى تغطية مجال الرؤية مع لوحة واحدة.بدأنا في استكشاف مواد أخرى - وهذا هو السبب في أننا وجدنا شفافية ممتازة فيكربيد السيليكون عالي النقاءفي عملنا مع الموردين في عام 2019. والأهم من ذلك، مؤشر انكسار الكربيد السيليكون هومرتفعة تصل إلى 2.7، وضع سجل لتطبيقات البصرية.

بالنسبة لفريق البحث، تعني هذه القيمة أن مؤشر انكسار كربيد السيليكون أعلى بنسبة 17.4٪ من مؤشر انكسار نيوبات الليثيوم و 50٪ أعلى من مؤشر انكسار الزجاج."من الممكن تحضير كربيد السيليكون الشفاف مع تغيير بسيط فقط للمعدات الصناعية الحاليةلذا قمنا بتعديل العملية للسيطرة على المعلمات بشكل صارم - لم نعد نحدّث عن الخصائص الإلكترونية، بل نركز على الخصائص البصرية:المقاييس الأساسية مثل التماسك وتوحيد مؤشر الانكسار. "

حل مشاكل مثل شبح وتأثير قوس قزح: تقنية SiC تبرز أخيراً

في ذلك الوقت، كان فريق مختبرات الواقع أول من حاول تحويل رقائق كربيد السيليكون غير الشفافة إلى أسس شفافة.يجب أن تعتمد قطعها وتلميعها على أدوات الماس، مما يؤدي إلى تكاليف مرتفعة للغاية للهندسة غير المتكررة وفي نهاية المطاف الركائز المكلفة.

على الرغم من أن هناك بدائل أكثر فعالية من حيث التكلفة لأساسات كربيد السيليكون ، إلا أن هناك مزايا وعيوب لأي تكنولوجيا ، وقررت ميتا في النهاية استخدام كربيد السيليكون.(سيلفرشتاين)، المدير العلمي لـ Meta Research، أوضح أن إيجاد الحل المثالي لشاشات AR ذات المجال الواسع هو أساسا لعبةالأداء مقابل التكلفة، والتي قد تكون مضغوطة، ولكن إذا كان الأداء لا يصل إلى مستوى القياسية، وفائدة التكلفة لا معنى لها.

في نفس الوقت، مجال رؤية ميتا أوريون يصل إلى 70 درجة، ومشاكل جديدة مثلتأثير شبح وقوس قزحتبدأ في الظهور: شبح هو صورة متكررة للصورة الرئيسية التي يتم عرضها على الشاشة، وتأثير قوس قزح هو نمط لون ديناميكي يتم تشكيله عن طريق انعكاس الضوء المحيطي على سطح الموجهات.

على سبيل المثال، سيلفرشتاين يشرح، إذا كنت تقود في الليل والضوء الأمامي تتحرك حولك مثل خطوط قوس قزح، أو لعب الكرة الطائرة على شاطئ مشمس،تأثير قوس قزح الديناميكي يمكن أن يجعلك تفوت رصاصتكواحدة من الخصائص السحرية لكربيد السيليكون هو أنه يمكن أن يلغي تماما هذه الاضطرابات. ميزة فريدة أخرى من الكربيد السيليكون هوالتوصيل الحراريالبلاستيك عازل ضعيف مثل الزجاج والليثيوم نيوبات لكن سيلكون كاربيد شفاف كالزجاج وفعال في توصيل الحرارة

لذلك في يوليو 2020، اختار فريق ميتا أوريون كاربيد السيليكون بناءً على ثلاثة عوامل أساسية:

أولاً،تحسين الشكل: التربة ذات الطبقة الواحدة وهيكل الدعم الأصغر يقلل من حجم المعدات بشكل كبير

ثانياً،المزايا البصرية: مؤشر الانكسار العالي و تأثير ضد قوس قزح تحسين جودة العرض

والثالث هوخفيفة الوزن: مقارنة بنظام الزجاج المزدوج ، يتم تخفيض الوزن بشكل كبير.

"ميتا" تحل مشكلة الحفر على المنحدرات: نأمل أن تشارك المزيد من الشركات في البحث والتطوير في الصف البصري لـ "سي سي"

بعد تحديد المادة، تحول العقبة التالية إلى تصنيع الموجات - تحديداً، تقنية شبكة غير تقليدية تسمى الحفرة الشائكة.

أوضح كالافيوري، "الشبكة هي الهيكل النانوي المسؤول عن ربط الضوء داخل العدسة وخارجها، وللعمل الكربيد السيليكوني، يجب أن تكون الشبكة محفورة بمحاورة.الخطوط المحفورة ليست مرتبة عموديا، ولكن يتم توزيعها في زاوية منحنية.

أضاف نيحال موهانتي، مدير البحوث في ميتا، أنهمأول فريق في العالملتحقيق الحفر المنحدر مباشرة على الجهاز، والصناعة بأكملها اعتمدت على تكنولوجيا البصمة النانوية في الماضي، ولكن هذا لا يمكن تطبيقه على الركائز عالية مؤشر الانكسار.لهذا السبب، لم يفكر أحد في خيار الكربيد السيليكوني من قبل.

في عام 2019، بنى نيهار موهانتي وشركاء فريقه سوياً خط إنتاج حصري، قبل ذلك، لأن تكنولوجيا الحفر على المنحدر ليست ناضجة،معظم موردي رقائق أشباه الموصلات ومصانع الصهارة يفتقرون إلى المعدات ذات الصلةلذلك، في ذلك الوقت، لم يكن هناك منشأة في العالم التي يمكن أن تنتج الموجات الكربيد السيليكون الحفر، وكان من المستحيل للتحقق من الجدوى التقنية خارج المختبر.

أعلن نيحال موهانتي أنه كان استثمارًا كبيرًاسلسلة الإنتاج الكاملة. 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، لذلك عملوا بعد ذلك مع شركاء التصنيع لتطوير معدات الحفر والعملية.

الآن بعد أن أثبتت إمكانات الكربيد السيليكي، فريق ميتا يتطلع إلى بقية الصناعة تبدأ في تطوير أجهزتهم الخاصة،كربيد السيليكون من الدرجة البصريةالبحث والتطوير وتطوير المعدات، كلما كان النظام البيئي للصناعة للنظارات AR الاستهلاكية أكثر قوة.

إن طريق خفض التكاليف والكفاءة للسي سي واضح: وسوف يضيء في مجال النظارات AR

في حين أن فريق ميتا لا يزال يستكشف البدائل، وقد ظهر إجماع قوي: في نافذة السوق المناسبة، والناس المناسبين يعملون معا لدفععلى أساس الكربون السيليكونينظارات AR ثورة.

قال سيلفرشتاين وجوزيبي كالافيوري أنه قبل ذلك، قام جميع مصنعي كربيد السيليكون بتوسيع الإنتاج بشكل كبير استعداداً لارتفاع السيارات الكهربائية المتوقع،والوضع الحالي للفائض في القدرة لم يكن موجودا عندما كان أوريون في طور التطويرالآن، بسبب الإفراط في العرض، بدأت تكلفة الركيزة في الانخفاض.

وقد أثبت مشروع أوريون جدوى كاربيد السيليكون في نظارات AR، وهناك الآن اهتمام قوي من سلاسل التوريد عبر ثلاث قارات، معالموردينمتحمسين لفرص جديدة لتصنيع كربيد السيليكون بصورة بصرية، بعد كل شيء، مقارنة مع الرقائق الإلكترونية، كل عدسة الموجهة بالموجات تستهلك كمية أكبر من الموادويمكن نقل قدراتهم التقنية الحالية إلى هذا المجال، هم يراهنون على هذه الفرصة، الكربيد السيليكون سوف يفوز في نهاية المطاف.

وبالإضافة إلى ذلك، هناك بالفعل مصنعين ينتقلون من 6 بوصات إلى 8 بوصات، وهناك شركات رائدة تطوير تقنيات متطورةأسطوانات 12 بوصة- مما سيجعل القدرة على إنتاج زجاجات AR تزداد بشكل كبير. في المستقبل ، ستستمر هذه التطورات في دفع التكاليف إلى الانخفاض ، وبينما لا تزال الصناعة في مراحلها الأولى ،الصورة المستقبلية أصبحت أكثر وضوحا.

يعتقد كالافيوري أنه في بداية أي ثورة تكنولوجية جديدة، سيحاول الناس دائماً مسارات متعددة، وتعتبر تكنولوجيا التلفزيون مثالًا:من أنبوب الأشعة الكاثودية إلى شاشة البلازما LED، والآن MicroLED، لقد مررنا من خلال تكرارات متعددة من بنية التكنولوجيا. معظم المسارات في الاستكشاف يتم تزويرها في نهاية المطاف،لكن هناك دائماً بعض الخيارات التي يتم اختيارها مراراً بسبب إمكاناتها العظيمةنحن لم نصل إلى النهاية بعد، ولا يمكننا القتال بمفردنا، لكن الكربيد السيليكوني هو بلا شك مادة معجزة تستحقاستثمارات كبيرة.

خلص سيلفرشتاين إلى أنهم قد أثبتوا بنجاح إمكانات التقاطع لكربيد السيليكون في الإلكترونيات والفوتونيات، وقد يشرق مستقبله في مجالات مثل الحوسبة الكمية.في نفس الوقتوقد ظهرت إمكانية خفض تكلفة الكربيد السيليكون بشكل كبير، على الرغم من أن هناك العديد من التحديات لا تزال موجودة، ولكنالطاقة الثوريةلا يمكن قياسها

ZMSH SIC Wafer 4H-N & Semi النوع:

* يرجى الاتصال بنا لأي مخاوف حقوق الطبع والنشر، وسوف نعالجها على الفور.