近眼顯示浪潮來(lái)襲,碳化硅/氮化鎵等半導(dǎo)體材料如何助攻?

作者 | 發(fā)布日期 2025 年 11 月 20 日 13:57 | 分類 產(chǎn)業(yè)

2025年是近眼顯示技術(shù)(Near-Eye Display,NED)從實(shí)驗(yàn)性產(chǎn)品向消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)滲透的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。AI大模型與近眼顯示的融合催生新應(yīng)用場(chǎng)景,如實(shí)時(shí)語(yǔ)音翻譯、空間導(dǎo)航等,市場(chǎng)需求從娛樂(lè)向辦公、工業(yè)、醫(yī)療等垂直領(lǐng)域擴(kuò)展。

全球科技巨頭正加速布局AR/VR領(lǐng)域,蘋果VisionPro的發(fā)布推動(dòng)OLEDoS顯示技術(shù)落地,Meta Ray-BanAI眼鏡憑借輕量化設(shè)計(jì)在2025年上半年銷量突破預(yù)期。據(jù)TrendForce集邦咨詢預(yù)測(cè),2025年全球VR/MR產(chǎn)品出貨量達(dá)560萬(wàn)臺(tái),預(yù)估2030年全球出貨量將達(dá)到1,440萬(wàn)臺(tái)。

與此同時(shí),近眼顯示產(chǎn)業(yè)半導(dǎo)體價(jià)值凸顯。其中,第三代半導(dǎo)體以高折射率、強(qiáng)散熱特性,突破其光學(xué)與散熱瓶頸;高密度低功耗存儲(chǔ)器則滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與低耗需求。二者協(xié)同發(fā)力,深度賦能,推動(dòng)近眼顯示產(chǎn)業(yè)向高性能、便攜化、沉浸式方向迭代升級(jí)。

01、近眼顯示的定義、產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)鏈全景

近眼顯示(Near-Eye Display, NED)是一種將微型顯示單元與光學(xué)系統(tǒng)集成,在用戶眼球前方近距離(通常10-30厘米)形成虛擬影像的顯示技術(shù)。其核心原理是通過(guò)微型顯示面板(如MicroOLED、MicroLED等)生成圖像,再經(jīng)光學(xué)模組(光波導(dǎo)、棱鏡等)放大、折射后,投射到用戶視網(wǎng)膜上,無(wú)需依賴遠(yuǎn)距離實(shí)體屏幕即可呈現(xiàn)虛擬內(nèi)容。近眼顯示技術(shù)廣泛應(yīng)用于AR、VR、MR及新型AI眼鏡等產(chǎn)品,覆蓋消費(fèi)級(jí)、行業(yè)級(jí)等多個(gè)場(chǎng)景。

AR眼鏡是一種佩戴式終端,是近眼顯示技術(shù)的典型應(yīng)用產(chǎn)品,它利用光學(xué)元件(如光波導(dǎo)、棱鏡或全息鏡片)將計(jì)算生成的圖像疊加到用戶的真實(shí)視野中,實(shí)現(xiàn)“虛實(shí)融合”。

從產(chǎn)業(yè)鏈角度,以AR眼鏡為主的近眼顯示產(chǎn)品主要由四大模塊構(gòu)成:光學(xué)系統(tǒng)、顯示面板、驅(qū)動(dòng)芯片與傳感器、以及存儲(chǔ)與供電系統(tǒng)。

光學(xué)模塊負(fù)責(zé)光路折射與出射角度控制,常見方案包括Birdbath(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低)和光波導(dǎo)(輕薄高透光)兩大類;顯示面板則分為MicroLED、MicroOLED、LCoS、硅基OLED等技術(shù)路線;芯片與傳感器提供圖像渲染、姿態(tài)追蹤、AI加速等功能;存儲(chǔ)與供電則決定系統(tǒng)的響應(yīng)速度與續(xù)航時(shí)間。

02、存儲(chǔ)賦能:AR眼鏡高性能運(yùn)行的關(guān)鍵支撐

AR眼鏡等產(chǎn)品在佩戴端必須同時(shí)完成高分辨率微顯示、實(shí)時(shí)姿態(tài)追蹤、環(huán)境感知以及本地AI推理等任務(wù)。與傳統(tǒng)手機(jī)、平板相比,眼鏡的體積受限、散熱空間極小、功耗嚴(yán)格控制,這決定了存儲(chǔ)必須具備高密度、低功耗、快速讀寫三大特性,才能在毫秒級(jí)的幀率下支撐。這些需求直接推動(dòng)了NAND、NOR以及嵌入式封裝(ePOP)等非易失性存儲(chǔ)在AR眼鏡中的落地。

具體來(lái)看,3D NAND Flash的優(yōu)勢(shì)在于位密度極高,寫入功耗相對(duì)低,成本隨層數(shù)提升而下降,在AR眼鏡中可以容納大容量離線內(nèi)容(地圖、視頻素材)以及系統(tǒng)固件;NOR Flash讀取速度快,功耗更低,支持片上ROM+RAM組合,可直接在芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)高速緩存,在AR眼鏡中存儲(chǔ)并快速調(diào)用本地AI推理模型、實(shí)時(shí)KV- Cache、系統(tǒng)啟動(dòng)代碼。另外,作為臨時(shí)工作內(nèi)存的LPDDR5/LPDDR5X具有超高帶寬,功耗可通過(guò)深度睡眠模式進(jìn)一步壓縮。

佰維存儲(chǔ)在10月20日披露的《投資者關(guān)系活動(dòng)記錄匯總表》顯示,該公司產(chǎn)品目前已被Meta、Google、小米、小天才、Rokid、雷鳥創(chuàng)新等國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)應(yīng)用于其AI/AR眼鏡、智能手表等智能穿戴設(shè)備上。2025年上半年,Meta仍是公司出貨量最大的AI眼鏡客戶。該公司為其提供ROM+RAM存儲(chǔ)器芯片,是國(guó)內(nèi)的主力供應(yīng)商。

今年7月,時(shí)創(chuàng)意自研推出的超薄ePOP厚度僅為0.6mm,相比上一代0.8mm厚度產(chǎn)品減少了近25%,整體尺寸僅為8.0×9.5×0.6mm,極大減少了存儲(chǔ)設(shè)備及內(nèi)存組件的占用空間,使智能穿戴設(shè)備更為輕薄化。目前,時(shí)創(chuàng)意ePOP已成功應(yīng)用于AI眼鏡領(lǐng)域。

圖片來(lái)源:時(shí)創(chuàng)意

稍早之前的2月,江波龍推出0.6mm超薄ePOP4x,實(shí)現(xiàn)了更精簡(jiǎn)的穿戴物理布局。與標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)方案相比,ePOP4x采用了創(chuàng)新的封裝技術(shù)和高度集成設(shè)計(jì)。其最大厚度僅為0.6mm(max),有效提高智能穿戴設(shè)備的輕薄化、高性能化水平,據(jù)悉已通過(guò)高通等廠商認(rèn)證,適配多款消費(fèi)級(jí)AR眼鏡的存儲(chǔ)需求。此外,有媒體報(bào)道,XREAL One AR眼鏡采用內(nèi)置存儲(chǔ)方案,搭載了江波龍超小尺寸eMMC存儲(chǔ)芯片。

03、三代半革新:AR眼鏡輕量化與高畫質(zhì)突破

傳統(tǒng)硅基器件在功率密度、散熱和光學(xué)性能方面已接近瓶頸,而以碳化硅為代表的#第三代半導(dǎo)體 憑借其獨(dú)特的物理特性,為AR眼鏡的輕量化、高亮度、低功耗和高速通信提供了全新可能。

具體來(lái)看,碳化硅具備高折射率、輕質(zhì)高強(qiáng)、優(yōu)異散熱,能夠制造輕薄且不易變形的光學(xué)元件,突破傳統(tǒng)玻璃或塑料鏡片的重量與熱積累瓶頸。

首先,在波導(dǎo)設(shè)計(jì)中,材料的折射率決定了光的傳播模式及其效率,碳化硅高折射率的特點(diǎn)使其可在更小的波導(dǎo)中高效傳光,幫助AR眼鏡實(shí)現(xiàn)更薄、更輕的設(shè)計(jì)。

2025年以來(lái),碳化硅光波導(dǎo)眼鏡市場(chǎng)上多家企業(yè)不斷突破推出新品,例如Meta的Orion、秋果的WigainOmnision、潮芒的CorayAir2、歌爾光學(xué)的碳化硅刻蝕全彩衍射光波導(dǎo)眼鏡、廣納四維的C45C碳化硅全彩刻蝕波導(dǎo)眼鏡以及光嶼高維的CorayAir2彩色智能AR眼鏡等。

在今年9月的光博會(huì)上,歌爾光學(xué)首次發(fā)布了碳化硅刻蝕全彩衍射光波導(dǎo),該產(chǎn)品采用全貼合技術(shù),厚度僅0.65mm,重量3.5g,在30°FOV可視范圍內(nèi)畫面顏色均勻且無(wú)彩虹紋,大幅提升佩戴舒適度與視覺體驗(yàn)。

圖片來(lái)源:歌爾光學(xué)

7月,成都光嶼高維旗下品牌Coray正式發(fā)布新一代旗艦產(chǎn)品CorayAir2彩色智能AR眼鏡,是全球首款采用刻蝕碳化硅波導(dǎo)+全彩MicroLED方案的消費(fèi)級(jí)AR設(shè)備,具有49克超輕機(jī)身和6000nits峰值亮度。

除高折射率外,碳化硅輕質(zhì)高強(qiáng),在相同體積下比玻璃更輕且更耐劃傷,這使得它在保持良好性能的同時(shí),可以被加工成更薄的鏡片。

今年8月,西湖大學(xué)與慕德微納宣布,采用碳化硅(SiC)材料成功研發(fā)出超輕、超薄的衍射光波導(dǎo),單片重量?jī)H2.7克,厚度僅0.55毫米,相比傳統(tǒng)AR鏡片大大減輕了重量和厚度,提升了佩戴的舒適性。

此外,在產(chǎn)業(yè)合作層面,第三代半導(dǎo)體企業(yè)正與光學(xué)公司加速聯(lián)手,搶占AR眼鏡賽道的增長(zhǎng)紅利。

7月14日,天岳先進(jìn)與舜宇?yuàn)W來(lái)正式簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方將聚焦碳化硅光波導(dǎo)鏡片領(lǐng)域展開深度合作。天岳先進(jìn)是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的SiC襯底供應(yīng)商,舜宇?yuàn)W來(lái)則在光學(xué)鏡片及微結(jié)構(gòu)加工方面具備深厚技術(shù)積累。

圖片來(lái)源:天岳先進(jìn)

6月16日,中電化合物與甬江實(shí)驗(yàn)室簽署了戰(zhàn)略合作框架協(xié)議,雙方將圍繞AR眼鏡用SiC光學(xué)晶片開展聯(lián)合研發(fā)。中電化合物是國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體材料的龍頭企業(yè),甬江實(shí)驗(yàn)室在新型顯示、光學(xué)器件及AR/VR技術(shù)方面擁有豐富的科研實(shí)力。

04、結(jié) 語(yǔ)

近眼顯示技術(shù)的消費(fèi)級(jí)滲透,正推動(dòng)#AR眼鏡 從單一設(shè)備向 “空間計(jì)算終端” 進(jìn)化,而這一進(jìn)化離不開核心部件與關(guān)鍵材料的雙重賦能。存儲(chǔ)技術(shù)以高密度、低功耗、快讀寫的特性,筑牢了AR眼鏡本地運(yùn)算與內(nèi)容承載的基礎(chǔ);第三代半導(dǎo)體則憑借高折射率、輕質(zhì)高強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),破解了設(shè)備輕量化與顯示畫質(zhì)的核心矛盾,成為AR眼鏡從 “可用” 向 “好用” 跨越的關(guān)鍵。

未來(lái),隨著存儲(chǔ)技術(shù)向更高集成度、更低功耗迭代,以及碳化硅等三代半材料在光學(xué)應(yīng)用中進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)成本下探與技術(shù)成熟,AR眼鏡將在工業(yè)、醫(yī)療、消費(fèi)娛樂(lè)等場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)更深度的落地。同時(shí),產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的協(xié)同創(chuàng)新 —— 從材料企業(yè)與光學(xué)廠商的技術(shù)聯(lián)手,到終端品牌與核心部件供應(yīng)商的深度綁定,將持續(xù)推動(dòng)AR眼鏡行業(yè)突破體驗(yàn)瓶頸、擴(kuò)大市場(chǎng)滲透率,最終開啟人機(jī)交互的全新篇章。

(集邦化合物半導(dǎo)體 金水 整理)

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