AR眼镜仍受核心瓶颈制约，碳化硅能否成为破局关键？

AR眼镜正成为AI端侧落地的关键入口，AI+AR融合的趋势愈发明确。然而，随着AI功能不断叠加，传统以玻璃、树脂为基底的光波导方案愈发难以满足下一代AI眼镜对更大视场角、更轻重量和更长续航的严苛要求。

在这一背景下，宽禁带半导体代表材料——碳化硅，开始进入AR整机厂商视野。碳化硅在新能源领域已凭借高效率和高功率密度成为核心材料，如今在光学显示领域，它也被视为突破AR全彩显示瓶颈的关键“钥匙”。围绕碳化硅在AR眼镜中的规模化落地，碳化硅材料、光波导以及AR整机企业正加速开展协同攻关，从材料、工艺到系统端不断推进技术创新与需求适配，为AI+AR时代的硬件形态奠定新的基础。

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高折射率、高导热率，碳化硅破解AR显示痛点

AR眼镜追求轻薄形态的趋势，使光波导从离轴、棱镜、自由曲面等诸多光学显示技术中脱颖而出，成为AR光学方案的主流。而光波导方案中，又以几何光波导、衍射光波导两种技术路线最为成熟。其中，衍射光波导能将FOV（视场角）做得更大、镜片做得更薄，从2015年起就陆续应用于微软Hololens、Magic Leap one、OPPO Air Glasses等AR或全息眼镜产品。

然而，AR眼镜基底材料多为玻璃或树脂。随着AR眼镜全面拥抱AI，功能集成度与显示品质要求不断提升，玻璃衍射光波导暴露出明显的局限，包括体积重量偏大以及全彩显示中的彩虹纹现象等。

2019年，Meta的AR眼镜团队开始关注宽禁带半导体碳化硅。当时，Meta Orion团队就向扎克伯格展示了碳化硅波导方案，碳化硅波导眼镜可带来沉浸式全景体验，彻底改变了AR显示的可能性。

碳化硅波导晶片（来源：Meta官网）

三安光电技术中心总经理王笃祥表示，碳化硅的高折射率和高导热率，能够为AR眼镜带来四大优势。

· 实现更大视场角

相比普通树脂约1.51、高折射率树脂约1.74、普通玻璃约1.5、高折射率玻璃约1.9的折射率，碳化硅材料折射率可达2.6以上。在光波导结构中，基底材料的折射率越高，AR镜片能实现的视场角越大。传统三层玻璃堆叠仅能达到约40度，而单层碳化硅镜片即可实现80度以上。

· 有助于解决彩虹纹问题

高折射率的碳化硅可以压缩光在材料中的有效波长，进而降低光栅周期，增大环境光的衍射角度，使其超出人眼的观察范围，进而解决分光造成的彩虹纹问题。

· 延长稳定续航时间

碳化硅的热导率远高于玻璃、树脂等传统光学材料，能够快速传导光机模块和计算单元产生的热量，避免局部温度过高导致的性能下降或器件损坏，支持高亮度显示（如5000尼特峰值亮度）和长时间稳定运行。

· 简化散热设计

碳化硅的高热导性允许将散热功能集成到光波导片本身，通过被动散热即可满足需求。此外，碳化硅优秀的散热性能为提升AR眼镜集成度、配置更多传感器留出冗余。

Meta Orion眼镜、肌电信号腕带和独立计算单元（来源：Meta官网）

2024年9月，Meta推出其首款AR眼镜Orion的原型机。采用碳化硅波导方案，实现约70度视场角，并通过优化光学堆栈抑制彩虹纹，同时提升功率与能效。全透明镜片让用户在享受数字体验的同时，仍能清晰看到他人的眼神与表情。

自此，产业界对于碳化硅的热情，被彻底点燃。

国内产业创新蓄势，上下游适配正当时

虽然碳化硅在功率半导体的应用由来已久，但要作为波导片的基底材料应用于AR眼镜，还需要全产业链的协同支撑。

在2020年7月，Meta团队将碳化硅波导确定为Orion的最终方案时，就面临着全球产业界缺乏“光学级碳化硅制造”设备与工艺的难点。为此，Meta团队与晶圆制造企业共同开发出适用于规模化生产的斜面蚀刻设备与工艺，自主搭建了全流程产线，以发挥碳化硅效能。

中国在光学显示和宽禁带半导体领域的产业布局，为碳化硅在AR显示的规模化应用打下坚实基础。

目前，国内高校和企业，正在围绕碳化硅波导的设计、制造、封装等环节，推出更多满足AR光学需要并具备规模化量产可行性的技术方案。

1、西湖大学、慕德微纳（杭州）科技有限公司团队于2025年8月发表在《eLight》论文中，提到了一种“采用碳化硅材料成功研发出超轻、超薄的衍射光波导”的方案，实现了单层碳化硅衍射光波导的设计、量产级制造与封装。

经封装与激光切割后，最终成型的单片碳化硅波导重量仅3.795克，厚度0.75毫米，相较当前主流衍射光波导在尺寸与重量上实现显著突破。

2、宽禁带半导体供应商湖南三安（三安光电的全资子公司），推出了整体性能满足AR眼镜制造需求的光学晶片，并有充足的产能储备，产量持续爬坡。目前其6英寸及8英寸光学晶片已通过国际头部客户认证，并实现小批量出货，12英寸光学晶片已向客户送样验证。

湖南三安面向AR设备的光学晶片

3、2025年2月，碳化硅衬底供应商天科合达与慕德微纳出资成立合资公司，在AR衍射光波导镜片技术研发与市场推广方面展开深度合作。在今年3月的Semicon China 2025，天科合达展示了结合慕德微纳光波导技术的碳化硅光波导AR眼镜。

天科合达在Semicon China展出的碳化硅光波导AR眼镜

面向AR+AI的技术趋势，持续强化产业链上下游协同适配，已经成为碳化硅与AR产业从业者的共识。今年9月，工业和信息化部电子信息司在北京组织召开“AR眼镜—碳化硅材料”产业链供需对接会，来自AR整机、光波导、微显示、碳化硅材料等领域的十余家行业组织与企业代表参会。

三安光电技术中心总经理王笃祥指出，目前制约碳化硅材料在AR眼镜中大规模应用的核心瓶颈仍在于镜片成本。“8英寸、12英寸碳化硅晶片分别只能切削出约4副和10副镜片，与玻璃和树脂材质相比，其成本仍高出许多。”要让碳化硅真正走进AR眼镜，必须通过产业链协作实现显著降本。碳化硅晶体生长、晶圆加工设备以及关键原辅材料等环节都需加速国产化，依托大规模生产形成成本优势，为未来AR设备的普及提供坚实基础。

来源：中国电子报

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