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碳化硅光波导加速：引领AR眼镜迈向万亿级市场

AR圈

2025-03-03 19:27发布于中国香港

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光波导技术革新：从玻璃基底到碳化硅基底

AR光学显示技术正迎来重大转折点。随着增强现实（AR）技术与人工智能深度融合，光波导作为AR眼镜的核心光学组件，正从传统玻璃基底材料向高性能碳化硅基底演进。这一技术革新标志着行业朝着更轻量、更高清、更沉浸的AR体验方向大步迈进。

Meta（原Facebook）的旗舰AR项目Orion率先采用碳化硅刻蚀光波导技术，引领行业技术变革。碳化硅基底凭借2.4以上的高折射率（玻璃基底约1.6~2.0的折射率），能显著扩大光学视场角并支持更优异的AR光学显示性能，这对实现普通眼镜形态的AR设备具有决定性意义。碳化硅材料不仅能显著减轻设备重量，还能增强光学透明度，同时提升显示亮度和色彩表现，解决了传统光波导面临的多项技术瓶颈。

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🔺Meta Orion AR眼镜，视频源：Meta

🔺Meta Orion AR眼镜所采用的碳化硅晶圆，图源：Reddit

值得关注的是，碳化硅衬底分为导电型和半绝缘型两种，而仅有半绝缘型衬底适用于制造光波导。目前，全球半绝缘型碳化硅晶圆的年产能仅约10万片，远低于AR/AI眼镜市场的潜在需求。这一供需失衡将成为行业发展的关键瓶颈，也为掌握半绝缘型碳化硅衬底制造技术的企业带来了巨大的市场机遇。

光波导制造工艺也在持续创新。传统的SRG光波导主要采用纳米压印工艺，即在基底上涂抹树脂涂层，通过模板压印转移光栅，再用紫外光固化树脂。这一工艺虽然成熟，适合大批量生产，但存在明显局限：树脂折射率偏低限制了视场角提升，直接接触式工艺易形成加工误差，且实现良好全彩显示通常需要叠加多个波导片，不利于AR眼镜轻量化。

相比之下，刻蚀工艺通过在基底上直接去除材料创建微纳结构，可配合高折射率晶圆材料（如碳化硅）实现更大视场角和更佳光学性能，且完全兼容现有半导体加工工艺，加工精度和模组稳定性更高。虽然目前刻蚀工艺成本较高，但随着大规模应用和工艺优化，这一问题有望得到显著改善。碳化硅衬底与刻蚀工艺的突破，正是近年来光波导在视场角、彩虹纹控制、亮度表现等方面实现重大进展的技术基础。

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中国碳化硅产业链崛起

面对这一技术变革，中国企业正奋起直追，全面布局碳化硅光波导产业链。在上游半绝缘型碳化硅衬底材料领域，天岳先进、晶盛机电等企业已具备提供高质量半绝缘型碳化硅衬底的能力，为国内光波导产业提供了坚实的材料基础。

据XR研究院透露，天岳先进的碳化硅光波导衬底已经获得国内外客户订单，海外客户如M***，国内客户如H*****等，有望成为第一批量产出货的碳化硅厂商，这标志着中国在AR光学关键材料领域已达到国际水平。

🔺天岳先进出品的半绝缘型的碳化硅光波导衬底，图源：天岳先进

而晶盛机电作为国内半导体材料设备领域领先企业，聚焦硅、碳化硅、蓝宝石三大半导体材料，正积极推动行业技术创新和全产业链设备国产替代。随着这些企业加速产能扩张，中国有望在未来三年内显著缓解全球半绝缘型碳化硅衬底的供需矛盾。

🔺晶盛机电董事长曹建伟博士作碳化硅主题演讲，图源：晶盛机电

🔺晶盛机电出品的光学级碳化硅晶圆，图源：晶盛机电

在碳化硅光波导制造环节，中国企业也取得显著突破。舜宇奥来、歌尔光学、鲲游光电和广纳四维等企业已全面掌握碳化硅刻蚀工艺，具备制造高性能AR眼镜光波导的技术实力。

据XR研究院透露，舜宇奥来（舜宇光学子公司）已经完成了阿斯麦光刻机的采购，有望成为全球首个通过阿斯麦光刻机实现碳化硅刻蚀量产的厂商，这标志着中国企业在光波导制造技术上的重大突破。

🔺阿斯麦光刻机，图源：ASML

歌尔光学作为国内布局AI+XR赛道最积极的厂商之一，近日在国际知名XR盛会SPIE AR|VR|MR上首次展出了全彩光波导显示模组Star G-E1。这是一款表面浮雕光栅（SRG）光波导，制作工艺由传统的纳米压印升级为前沿的刻蚀方案。搭配MicroLED全彩光机（基于X-cube合色），Star G-E1实现了5000尼特的峰值亮度，亮度均匀性超过45%，色差小于0.02。该波导片采用单片全彩设计，厚度仅0.7mm，画面色彩绚丽，亮度表现出色，已能满足全天候使用需求。据XR研究院透露，歌尔可根据客户需求，基于玻璃或碳化硅基底制造AR眼镜光波导。

🔺歌尔光学在SPIE展示的刻蚀光波导，图源：歌尔光学

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鲲游光电与广纳四维引领光波导技术创新

鲲游光电作为AR光波导行业的领军企业，经过多年深耕，已成功构建起完善的IDM闭环。凭借深厚的研发实力和高筑的技术壁垒，鲲游打造出覆盖多元需求与多场景应用的六大光波导产品家族，成功融入国际与国内头部企业的多款AR产品，无论是技术前瞻性还是量产出货量，均稳居行业领先地位。

鲲游光电联合创始人楼歆晔博士指出，公司以晶圆级光学技术为核心，专注于解决光波导的行业痛点。过去，光波导技术的复杂性和高成本一直制约AR眼镜大规模普及。然而，鲲游光电凭借多年的技术积累和创新，在晶圆级光学制造工艺上取得了重大突破，大幅降低了光波导的生产成本，同时提升了光学性能和产品良率。

🔺鲲游光电六大光波导产品家族，图源：鲲游光电

广纳四维则在技术路线上展现出独特优势。该公司2022年率先突破AR波导刻蚀工艺制备技术，2023年实现110°超宽视场角突破，达到行业领先水平。2024年，公司完成碳化硅DUV光刻与刻蚀工艺攻关，产品实现了单片全彩显示，厚度仅0.7mm，重量仅为4g，完全消除了传统光波导常见的彩虹纹效应。作为国内较早探索AR波导刻蚀工艺研发的企业，广纳四维近日完成了数千万元新一轮融资，投资方包括丹麓资本、琥珀资本与广纳基金，资金将重点投向科研团队扩建及碳化硅波导刻蚀量产工艺的优化，这表明资本市场对碳化硅光波导技术的认可和未来产业化的信心。

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创新产业链协同：浙大系四企战略联盟加速技术突破

在产业协同方面，中国企业正在形成紧密的战略联盟。2月27日，XREAL、龙旗科技、晶盛机电与鲲游光电在上海签署《AI/AR产业链战略合作协议》，四家浙大系企业通过"技术标准+产业闭环+国家品牌"的三重战略，打造AI/AR产业链深度协同，为产业构建坚实的护城河。四企业将以2027年L4级智能眼镜技术突破为锚点，向全球产业伙伴发出协同创新倡议。

🔺XREAL、龙旗科技、晶盛机电与鲲游光电在上海签署《AI/AR产业链战略合作协议》，图源：XREAL

这四家企业宣布将联合发布《轻量化AI/AR眼镜技术白皮书》，这是中国科技企业首次系统性定义AI/AR设备的技术框架。在这一战略联盟中，晶盛机电子公司浙江晶瑞SuperSiC凭借碳化硅领域全链条优势构建智能制造工厂，为AI/AR产业发展提供支撑，保障碳化硅衬底的产能、品质和成本，助力AR眼镜普及。

XREAL创始人兼CEO徐驰博士表示，AI是下一代人机交互，AI眼镜是下一代计算终端和数据入口，2025年是L2级低阶AI眼镜起步元年，2027年L4高阶级别AI眼镜将成行业赛点。这一观点与产业发展路径高度吻合，说明中国企业在技术演进路线上已有清晰规划。

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国内厂商积极布局，中国有望实现领先

中国AR眼镜制造商正积极布局碳化硅光波导技术。华为、小米、Rokid、XREAL和雷鸟等公司有望在未来1-2年内陆续推出采用碳化硅刻蚀光波导的消费级产品，加速AR眼镜向"极致轻薄、全彩高清、显示传感集成"的终极形态进化。

飞鸿研究院首席战略官朱殿荣指出，碳化硅及刻蚀技术的发展将显著提升AR眼镜的用户体验，有效解决目前AR眼镜厚重、视场角小、亮度不足等痛点，加速AR眼镜从专业市场向消费级市场拓展。根据XR研究院预测，2030年全球AR/AI眼镜年发货量将突破1.3亿副，催生万亿级新兴市场。中国企业通过在碳化硅材料和刻蚀工艺上的持续投入与创新，正在构建全球竞争优势，有望在这一战略性新兴领域实现弯道超车。

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