12英寸碳化硅衬底，会颠覆AR眼镜行业？

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）今年以来，各家厂商都开始展示出12英寸SiC产品，包括晶锭和衬底，加速推进12英寸SiC的产业化。最近，天成半导体宣布成功研制出12英寸N型碳化硅单晶材料；晶越半导体也宣布研制出12英寸SiC晶锭，正式进入12英寸SiC衬底梯队。

功率SiC市场在短短几年间杀成红海，随着产能不断扩张落地，上游衬底价格持续下跌。12英寸SiC未来能够带来更大的产能、更低的单位成本。不过，SiC不只能够用在功率器件上，SiC衬底的另一个用途，正在悄然崛起，有望成为SiC产业的下一个蓝海市场。

未来的AR眼镜，SiC将是关键技术？

去年Meta 展示出的Orion AR眼镜，首次采用了碳化硅镜片配合衍射光波导技术，实现了高达70度的FOV，超越过去所有AR眼镜。也是从这个时候开始，SiC和AR眼镜的结合开始进入到大众视野中。

对于AR眼镜来说，衍射光波导是一项重要的显示技术，首先衍射光波导的原理是基于光的衍射现象与波导结构的结合，其核心是通过微纳米级光栅引导光线传播。在AR眼镜上应用，即可以将光机生成的图像通过镜片中的光栅传播，从而无需在镜片表面再安装复杂的光学器件，降低镜片厚度至与普通眼镜接近的程度，整体外观也可以更加接近普通眼镜。

另外通过优化光栅结构，衍射光波导可实现视场角扩展，视场角可以超过50度，比如前面提到的Meta Orion原型机就可以做到70度的FOV。同时衍射光波导不影响镜片透光率，提高AR眼镜的虚实结合体验。

然而，不同材料的光波导性能不同，材料的折射率对于光波导效率十分关键。比如我们常见的眼镜镜片材料，普通树脂的折射率约1.51，高折射率的树脂可以达到1.74；普通玻璃的折射率约1.5，高折射率的玻璃可以达到1.9。

那么SiC的折射率是多少？可以轻松达到2.6以上，远远高于玻璃和树脂等传统的镜片材料。碳化硅材料的光波导镜片能更有效地约束光线传播，减少光能损失，提升显示亮度。其高折射率还显著扩大了视场角，例如单片碳化硅波导可实现的全彩视场角，而传统玻璃仅小于40度。同时，碳化硅通过优化光栅结构，可以有效消除玻璃材料常见的彩虹效应。

除了显示之外，碳化硅材料本身的热导率非常高，是普通玻璃的数百倍，AR眼镜可以通过碳化硅镜片为光机提高散热效率，增强AR眼镜的性能释放能力。

在硬度上，碳化硅镜片相比普通玻璃镜片硬度更高，更耐磨，更加适合用于眼镜镜片。

所以，在AI眼镜逐渐成为市场认可的新品类，在摄像、音频等基础上，AR显示必然是未来AI眼镜的“完全体”。要实现真正日常可用的AR眼镜，碳化硅光波导目前看来是一条可行的路线。

上下游积极合作，推动SiC光波导量产降本

尽管有百般优点，但良率和工艺，导致了碳化硅光波导短期还难以实现大规模量产。去年Meta展示出Orion AR眼镜原型机时表示，单机成本高达1万美元。据产业链人士推测，Meta Orion的碳化硅光波导镜片由于工艺复杂、良率极低，单片的成本就高达1000美元。

根据Meta的资料，目前最普遍的6英寸SiC衬底只能满足2副AR眼镜的生产。按照面积估算，8英寸SiC衬底可以实现翻倍的AR眼镜产量，也就是3到4副AR眼镜；12英寸衬底表面积是8英寸的1.75倍，据估算可以提供约9副AR眼镜的需求。

AR眼镜镜片用到的SiC衬底是半绝缘型衬底，目前已经有多家厂商成功研制12英寸的产品。在今年3月，天岳先进展出了12英寸高纯半绝缘型SiC衬底；烁科晶体去年12月宣布成功研制出12英寸高纯半绝缘碳化硅单晶衬底。而8英寸的半绝缘型SiC衬底，天科合达、同光股份、浙江晶锐等厂商都已经推出相关产品，面向光学应用。

近期，下游的光学厂商也积极与上游衬底厂商、设备厂商合作，推动SiC光波导技术的落地。7月14日，舜宇光学旗下专注于 AR 眼镜半导体光学领域的子公司舜宇奥来，与SiC衬底供应商天岳先进签订战略合作协议，并与半导体设备厂商中微半导体签订战略合作协议，启动国产集成电路设备在微纳光学领域的在地协作。

另外，天科合达与慕德微纳成立合资公司，共同推进AR衍射光波导镜片技术研发。XREAL与龙旗科技、晶盛机电、鲲游光电展开合作，其中晶盛机电是碳化硅生产设备和碳化硅衬底材料生产的领先企业。

今年4月，广纳四维与山西烁科晶体、国家纳米智造产业创新中心签署战略合作协议，围绕碳化硅基底刻蚀制备衍射光波导镜片的核心技术攻关与量产落地展开深度协同，共同推动碳化硅刻蚀衍射光波导产品的研发与量产。

最近成都光屿高维旗下品牌Coray发布的Coray Air2彩色智能AR眼镜，全球首次实现了碳化硅全彩光波导AR眼镜的量产，并首次将碳化硅光波导技术的AR眼镜价格压缩至5000元内。

未来随着8英寸，乃至12英寸半绝缘碳化硅衬底的加速落地，AR眼镜也将会迎来一个新时代。碳化硅光波导技术随着材料降本的加速，AR眼镜显示体验提升加上大规模量产降本，有望真正激活AR眼镜市场的需求。