Meta的Orion AR眼镜原型制造成本高昂——每副约10,000美元。Orion最昂贵的组件无疑是其定制的碳化硅波导镜片,尽管Meta表示他们看到未来“显著降低”这一关键组件成本的道路。
碳化硅已经存在了一段时间,主要用于高功率芯片的衬底,因为它具有更好的电能效率和更低的热输出。然而,与硅相比,碳化硅的制造要困难得多,面临着材料特性、晶体生长过程和加工复杂性等挑战。
电动汽车正在引领成本降低,然而,与便宜且丰富的基于硅的替代品相比,仍然远未达到价格平价。另一个使用案例可能涉及量子计算,但这也具有独特的挑战,与Meta希望在下一代材料中做到的目标有所不同。
不过,Meta追求的并不是碳化硅的更好电能效率和更低热输出,而是材料的高折射率,使其成为提供清晰、宽视场(FOV)波导的理想材料,适合AR眼镜,比如Orion中的领先70度FOV。而传统多层玻璃波导与Orion的碳化硅波导之间的区别,对于那些有幸尝试过的人来说,简直是天壤之别。
“佩戴着基于玻璃的波导和多片镜片的眼镜时,感觉就像在夜总会,”光学科学家Pasqual Rivera在一篇博客中说。“到处都是彩虹,这太分散注意力了——你根本没法专注于AR内容。然后,你戴上了碳化硅波导的眼镜,就像是在交响乐会上听一首安静的古典作品。你真的可以关注我们正在构建的完整体验。这真是一个改变游戏规则的时刻。”
近年来,世界顶级电动汽车制造商已经采用基于碳化硅的芯片,这帮助降低了价格。Reality Lab的AR波导技术负责人Giuseppe Calafiore指出,“由于电动汽车的原因,出现了我们在构建Orion时不存在的产能过剩。所以现在,由于供应量高而需求量低,衬底的成本开始降低。”
值得注意的是,用于电动汽车的碳化硅晶圆并不是光学级的,因为它们优先考虑电气性能而非光学清晰度,因此将任何电动汽车芯片的多余部分利用是不现实的。尽管如此,Reality Labs的研究科学总监Barry Silverstein看到了前进的道路:“供应商对制造光学级碳化硅的新机会感到非常兴奋——毕竟,每个波导镜头代表着相对于电子芯片而言的大量材料,而他们所有现有的能力都适用于这一新领域。填满你的工厂至关重要,而扩大工厂的规模则是梦想。晶圆的大小也很重要:晶圆越大,成本越低——但工艺的复杂性也在增加。虽然如此,我们看到供应商从四寸晶圆转向八寸晶圆,并且有些正在开发十二寸晶圆的前体,这将产生成倍更多的AR眼镜。”
“世界现在已经醒来了,”Silverstein补充道。“我们成功展示了碳化硅可以在电子和光子领域灵活应用。这是一种未来可能在量子计算中应用的材料。我们看到有迹象表明,可以显著降低成本。还有很多工作要做,但这里的潜在收益是巨大的。”
这并不是XR头显第一次直接受益于更大、更面向消费者的行业的引领。在2010年代初,为智能手机开发的小型低成本显示器是推动消费VR头盔革命的关键驱动力。例如,如果你曾经拆开2014年发布的Oculus Rift DK2,你会发现其核心是一块Galaxy Note 3显示面板——还带有三星的品牌。
还不止于此,多年来,还有许多其他组件也是从智能手机部件库中提取的,包括惯性测量单元(IMU)、摄像头传感器和电池技术。虽然相似之处确实存在,但通过电动汽车繁荣所带来的碳化硅收益在AR眼镜中的利用似乎仍然没有那么简单。
尽管供应商正在关注光子级碳化硅,但这仍然是一个小众市场,规模化需要几年时间。这实际上是Meta今天无法将Orion商品化的主要原因之一。尽管如此,Meta正将Orion作为“内部开发者工具”,希望在2030年前生产一副消费者AR眼镜,售价将在“手机、笔记本电脑的范围内”,Meta首席技术官Andrew Bosworth在九月份透露。
然而,考虑到对消费者的巨大潜力,这些拼图总会找到合适的组合。Meta、苹果、谷歌、微软和高通等公司都希望在下一个主导的移动计算平台中占据一席之地,目标是完全取代智能手机。