在人工智能（AI）與增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)深度融合，全球智能穿戴設(shè)備市場經(jīng)歷顛覆性變革的當(dāng)下，AR設(shè)備行業(yè)正迎來一場由底層材料驅(qū)動的重大革新。碳化硅，這種第三代半導(dǎo)體材料，正悄然成為推動AR設(shè)備行業(yè)發(fā)展的底層動力。?

傳統(tǒng)AR光學(xué)材料主要為玻璃和樹脂。然而，隨著用戶對AR設(shè)備視場角（FOV）、機身輕薄程度以及散熱性能要求的不斷提高，玻璃和樹脂材料逐漸顯得力不從心。碳化硅憑借其極高的折射率和熱導(dǎo)率，為AR設(shè)備行業(yè)開辟了一條全新的技術(shù)路徑。?

從光學(xué)性能上看，碳化硅材料的折射率可達(dá)2.6以上，遠(yuǎn)高于普通樹脂（約1.51）、高折射率樹脂（約1.74）、普通玻璃（約1.5）以及高折射率玻璃（約1.9）。在光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，基底材料的折射率越高，AR鏡片的視場角FOV就越大。傳統(tǒng)玻璃經(jīng)過三層堆疊后FOV僅為 40度左右，而單層碳化硅鏡片即可輕松實現(xiàn)80度以上的FOV，能夠為用戶提供更輕薄的尺寸以及更大更清晰的視覺效果。?

同時，碳化硅獨有的光學(xué)特性能夠有效壓縮彩虹紋，解決了以往光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中嚴(yán)重的色散問題。彩虹紋是指環(huán)境光透過AR波導(dǎo)后白光變成彩虹光的分光現(xiàn)象，本質(zhì)上是光柵對不同波長（顏色）光的衍射角度差異導(dǎo)致的色散現(xiàn)象。碳化硅的高折射率使光柵周期可以設(shè)計得很小，小光柵周期會增大環(huán)境光的衍射角度，超出人眼的觀察范圍后，便能解決分光造成的彩虹紋現(xiàn)象。從工藝可行性來講，碳化硅的硬度和化學(xué)穩(wěn)定性支持納米壓印及電子束光刻工藝，工程上能夠?qū)崿F(xiàn)亞微米級光柵周期的高精度加工，從而有效減少彩虹紋現(xiàn)象。

實驗數(shù)據(jù)顯示，使用碳化硅襯底（光柵周期= 300nm）的衍射光波導(dǎo)，相較于玻璃襯底（光柵周期= 500nm），在可見光波段（400 – 700nm）的色散角差異可降低約40%，彩虹紋主觀感知強度下降超過60%。這一特性直接提升了AR顯示的清晰度和穩(wěn)定性。?

在散熱方面，碳化硅材料的熱導(dǎo)率約為490W/m?K，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)光學(xué)材料如玻璃（約 1W/m?K）和樹脂。這一特性使其能夠快速傳導(dǎo)光機模塊和計算單元產(chǎn)生的熱量，避免局部溫度過高導(dǎo)致的性能下降或器件損壞。例如，傳統(tǒng)AR眼鏡常因光機發(fā)熱觸發(fā)過熱保護機制，進而降低亮度及刷新率，而碳化硅波導(dǎo)片通過材料自身的高效熱傳導(dǎo)，顯著降低了熱量堆積風(fēng)險，從而支持高亮度顯示（如5000尼特峰值亮度）和長時間穩(wěn)定運行，為 AI 計算、高清顯示、復(fù)雜傳感器的加載提供了更多空間。

此外，碳化硅材料的高導(dǎo)熱性使 AR 眼鏡得以簡化散熱設(shè)計，進而實現(xiàn)輕量化設(shè)計，允許將散熱功能集成到光波導(dǎo)片本身，通過被動散熱即可滿足需求。?

盡管碳化硅在AR設(shè)備應(yīng)用中優(yōu)勢顯著，但目前也面臨著成本問題。8寸碳化硅襯底片成本約6000元，12寸接近萬元。雖然隨著切割效率提升，大尺寸襯底能攤薄單片鏡片的成本，但整體而言，碳化硅波導(dǎo)仍屬于高端配置。這也是現(xiàn)階段主要布局碳化硅方案的企業(yè)，幾乎都是Meta、雷鳥、字節(jié)跳動等手握大量資金的行業(yè)巨頭的原因。?

不過，隨著行業(yè)的發(fā)展，碳化硅在AR設(shè)備領(lǐng)域的前景依舊十分廣闊。當(dāng)前采用碳化硅 + 刻蝕工藝制備的光波導(dǎo)片，雖然初期投資高，但量產(chǎn)后的良率、可靠性和性能全面碾壓傳統(tǒng)納米壓印工藝。令人期待的是，雷鳥 X3 Pro等量產(chǎn)型碳化硅波導(dǎo)AR眼鏡即將在2025年Q2上市，這一標(biāo)志性事件意味著行業(yè)正從概念驗證階段正式邁入規(guī)?；帕康墓拯c。碳化硅不再僅僅是少數(shù)實驗室玩家的研究對象，而是整個AR供應(yīng)鏈集體升級的必然方向。

當(dāng)然，碳化硅在AR設(shè)備行業(yè)的廣泛應(yīng)用也面臨著諸多挑戰(zhàn)。晶體生長的超高純度控制、切片研磨過程中的良率瓶頸、CMP拋光技術(shù)的突破，以及大尺寸半絕緣型襯底的量產(chǎn)能力，都是需要行業(yè)內(nèi)企業(yè)和科研人員共同攻克的難題。但可以預(yù)見的是，未來的AR終端若要真正實現(xiàn)輕薄化、高亮度、大FOV的完美體驗，碳化硅波導(dǎo)將是不可或缺的關(guān)鍵一環(huán)。

中國在碳化硅與AR設(shè)備產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展方面已經(jīng)取得了一定成果，并展現(xiàn)出獨特的發(fā)展態(tài)勢。中國碳化硅襯底龍頭企業(yè)天科合達(dá)與AR光學(xué)技術(shù)新銳慕德微納簽署戰(zhàn)略投資協(xié)議，共同研發(fā)下一代AR眼鏡鏡片技術(shù)，標(biāo)志著碳化硅材料正式進軍消費電子領(lǐng)域。天科合達(dá)憑借在6英寸碳化硅襯底量產(chǎn)技術(shù)上的突破，成功將生產(chǎn)成本降低60%，為材料民用化奠定了基礎(chǔ)。

在此次合作中，碳化硅將被創(chuàng)新性地應(yīng)用于AR眼鏡的微型顯示模組和散熱系統(tǒng)，其寬帶隙特性可使Micro – LED像素點距縮小至3微米以下，配合8K分辨率實現(xiàn)視網(wǎng)膜級顯示；而高達(dá)490W/m?K的熱導(dǎo)率，可有效解決AR設(shè)備長期存在的熱堆積難題。這種 “軍轉(zhuǎn)民” 的技術(shù)遷移，有望在 AR 眼鏡的輕量化競賽中建立技術(shù)代差優(yōu)勢。?

從產(chǎn)業(yè)布局來看，天科合達(dá)極具前瞻性。其在江蘇、北京新建的8英寸襯底生產(chǎn)線，可滿足未來3年AR產(chǎn)業(yè)60%的碳化硅需求，并且在徐州設(shè)立聯(lián)合研發(fā)中心，開發(fā)適用于消費電子的低成本摻雜工藝，目標(biāo)將襯底價格壓縮至每片800元以下。

這種 “技術(shù)+產(chǎn)能” 的雙輪驅(qū)動模式，正在重構(gòu)全球碳化硅產(chǎn)業(yè)的價值分配格局。天科合達(dá)依托碳化硅襯底優(yōu)勢，向上游延伸開發(fā) GaN – on – SiC外延片，向下游聯(lián)合慕德微納攻克光波導(dǎo)衍射效率難題，最終在蘇州建成AR眼鏡全自動化產(chǎn)線。該模式打破了傳統(tǒng)消費電子 “屏幕廠商-整機廠商” 的橫向分工體系，通過材料級的深度定制，可使AR眼鏡光學(xué)模組厚度從12mm縮減至6mm，視場角從45°擴展至120°，量產(chǎn)良率提升至85%以上。?

此外，中國AR產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出獨特的 “三級火箭” 發(fā)展態(tài)勢：底層光學(xué)模組領(lǐng)域，鯤游光電的衍射光波導(dǎo)良品率突破85%；中游設(shè)備層面，2023年消費級AR眼鏡出貨量同比增長217%；應(yīng)用生態(tài)端，支付寶AR開放平臺已接入超10萬開發(fā)者。全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同突破，使得中國在輕量化、低成本AR解決方案上形成了全球競爭優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)溢出效應(yīng)也開始顯現(xiàn)。

在江西贛州，全球70%的中重稀土資源正轉(zhuǎn)化為AR微顯示芯片的關(guān)鍵材料；深圳龍崗的AR 光學(xué)產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，單月鏡片產(chǎn)能突破百萬片；杭州某AR云服務(wù)平臺，通過空間計算技術(shù)重構(gòu)商業(yè)地產(chǎn)運營模式，單項目年增效超3億元。