碳化硅光学应用:中国将碳化硅用于AI眼镜光学波导

中国初创企业另辟蹊径,将碳化硅用于AI眼镜光学波导,缺陷不再是障碍,反而催生高价值新市场,加速12英寸碳化硅产业化进程。

你可能听说过碳化硅,但多半是在电动车、充电桩、5G基站这些“电力电子”场景里。它因为耐高压、耐高温、效率高,被全球芯片巨头争相布局,尤其是12英寸大尺寸碳化硅晶圆,被视为下一代功率器件的“黄金基底”。

但最近,一股来自中国的创新浪潮,正在悄悄把碳化硅从“电力战场”拉进“光学世界”,碳化硅(SiC)在AI眼镜光学领域的应用。

先说重点:中国一批初创公司,不再死磕碳化硅在功率器件上的高缺陷门槛,而是转头挖掘它的光学特性——比如高折射率、近红外透明性,直接把它做成AI眼镜里的光学波导!你可能不知道,光学波导是AR(增强现实)眼镜的核心组件,负责把微型显示屏的图像“引导”到人眼,实现轻薄、高清晰的视觉体验。而传统材料如玻璃或聚合物,在性能、量产性和成本上都面临瓶颈。这时候,碳化硅突然成了“天选之子”。

为什么?关键在于——它对缺陷的容忍度极高!在功率器件领域,一个微米级的位错缺陷就可能导致芯片失效,良率极低,成本飙升。但在光学应用里,只要缺陷不肉眼可见、不影响光路传播,哪怕一片晶圆上有几百个微小缺陷,照样能用!这意味着,那些原本被功率器件产线“淘汰”的“次品”晶圆,现在摇身一变,成了光学波导的优质原料。不仅变废为宝,还打开了一个高附加值的新出口。

这背后,其实是中国供应链的一次“战略迂回”。当欧美日台还在拼命攻克12英寸碳化硅在功率器件上的良率难题时,中国团队选择“双轨并行”:一方面继续追赶功率器件技术,另一方面果断切入光学赛道,用差异化路径抢占先机。比如广东珠海已有企业推出基于碳化硅光学波导的AR眼镜原型,并已拿到实际订单,工业化进程远超预期。

珠海瑞尔光学科技有限公司 是一家成立于2021年的珠海本地AR光学初创公司,核心团队来自国内外知名光电子研究机构。据2023年珠海高新区产业发布会及部分供应链人士透露,瑞尔光学已开发出基于碳化硅衬底的衍射/反射混合型光学波导,并与国内某头部AI眼镜品牌达成小批量供货协议。其技术路线正是利用6英寸或8英寸SiC晶圆的高折射率(~2.6)和近红外透明性,通过纳米压印或干法刻蚀制作光栅结构。

尽管该公司未在A股上市,也未公开披露客户名称,但多家券商研报(如中信证券、国泰君安2024年Q1 AR产业链报告)在分析“SiC光学应用”时,均以“珠海某AR光学企业”为例,描述其已实现SiC波导样品交付,并计划2025年量产。

此外,珠海市政府在《2024年重点产业项目清单》中,明确将“碳化硅基AR光学元器件”列为扶持方向,并提到支持本地企业“突破SiC在光波导领域的工程化应用”,侧面印证了该技术路径已在珠海落地。

更关键的是,这条新赛道并非闭门造车。

据供应链内部人士透露,一家全球顶级的半导体设备巨头——我们暂且称它为“国际设备桥”——正在扮演关键角色。这家公司不仅提供碳化硅晶圆制造的核心设备,还深度参与Meta(脸书母公司)AI眼镜的光学组件集成,甚至打包交付“整体技术解决方案”(Total Solution)。要知道,在当前地缘政治紧张、技术封锁频发的背景下,这种跨国协作本该寸步难行。但这家设备巨头凭借其不可替代的技术整合能力,硬是打通了从材料、设备到终端产品的全链条,把一项实验室级的光学创新,变成了可量产的商业产品。

这说明什么?说明在高科技产业里,真正的“破局者”往往不是单打独斗的初创公司,而是那些能串联起全球资源的超级整合者。他们像桥梁一样,连接中国材料创新、美国终端需求、欧洲设备技术,最终让碳化硅在AI眼镜里“发光发热”。

放眼全球,这股风潮正在加速蔓延。Meta最新发布的Orion AR眼镜原型,就明确采用了碳化硅光学方案。而像英飞凌(Infineon)这样的国际功率半导体巨头,也在推进12英寸碳化硅研发时,同步评估其在光学领域的潜力。换句话说,碳化硅的应用边界正在被彻底重构——它不再只是“电力芯片的基板”,更可能成为“AI视觉的窗口”。

对中国而言,这是一次难得的“弯道超车”机会。过去在功率半导体领域,我们长期受制于设备、工艺和专利壁垒,追赶艰难。但在光学应用这个新维度,大家几乎站在同一起跑线。中国拥有全球最完整的AR/VR产业链、最活跃的AI硬件创新生态,再加上碳化硅衬底产能的快速扩张(如天岳先进、天科合达等企业已布局12英寸),完全有可能在AI眼镜光学组件这个细分市场,率先实现规模化量产。

业内预测,2025到2026年,将有一大批“光学级”碳化硅产品涌入市场。这些产品不再追求极致的电学性能,而是优化折射率均匀性、表面平整度和透光率,专为波导、微透镜阵列、光子晶体等光学结构服务。随着AI眼镜从概念走向消费级产品(苹果Vision Pro只是开始),碳化硅的光学价值将被指数级放大。

更深远的影响在于,这种“缺陷容忍型应用”的思路,可能会启发整个半导体行业重新思考材料评价标准。过去我们总追求“零缺陷”,但现实中,不同应用场景对材料的要求千差万别。在AI、AR、传感等新兴领域,功能性、集成度和成本可能比绝对纯净度更重要。碳化硅的这次转型,或许会推动更多“次优材料”找到自己的高价值定位,从而缓解全球半导体供应链的资源焦虑。

总结一下:中国初创企业没有在碳化硅功率器件的红海中死磕,而是敏锐捕捉到其光学潜力,利用高缺陷容忍度开辟新赛道;国际设备巨头充当技术桥梁,跨越地缘障碍实现商业化;全球科技巨头如Meta已开始采用,英飞凌等也在跟进;未来两年,光学级碳化硅将加速落地,深度融入AI与AR生态。这不仅是一次技术迁移,更是一场产业逻辑的重构——从“追求完美”转向“场景适配”,从“单一赛道”走向“多元价值”。

这场变革的幕后推手,正是那些敢于跳出传统框架的中国工程师、敢于押注新应用的供应链决策者,以及那些在全球化逆流中仍坚持技术合作的跨国企业。他们共同证明:在科技竞争中,有时候换一条路走,反而能更快抵达终点。