近眼顯示浪潮來襲,碳化硅/氮化鎵等半導體材料如何助攻?

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

2025年是近眼顯示技術(Near-Eye Display,NED)從實驗性產品向消費級市場滲透的關鍵節(jié)點。AI大模型與近眼顯示的融合催生新應用場景,如實時語音翻譯、空間導航等,市場需求從娛樂向辦公、工業(yè)、醫(yī)療等垂直領域擴展。

全球科技巨頭正加速布局AR/VR領域,蘋果VisionPro的發(fā)布推動OLEDoS顯示技術落地,Meta Ray-BanAI眼鏡憑借輕量化設計在2025年上半年銷量突破預期。據(jù)TrendForce集邦咨詢預測,2025年全球VR/MR產品出貨量達560萬臺,預估2030年全球出貨量將達到1,440萬臺。

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

01、近眼顯示的定義、產品及產業(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。其核心原理是通過微型顯示面板(如MicroOLED、MicroLED等)生成圖像,再經光學模組(光波導、棱鏡等)放大、折射后,投射到用戶視網膜上,無需依賴遠距離實體屏幕即可呈現(xiàn)虛擬內容。近眼顯示技術廣泛應用于AR、VR、MR及新型AI眼鏡等產品,覆蓋消費級、行業(yè)級等多個場景。

AR眼鏡是一種佩戴式終端,是近眼顯示技術的典型應用產品,它利用光學元件(如光波導、棱鏡或全息鏡片)將計算生成的圖像疊加到用戶的真實視野中,實現(xiàn)“虛實融合”。

從產業(yè)鏈角度,以AR眼鏡為主的近眼顯示產品主要由四大模塊構成:光學系統(tǒng)、顯示面板、驅動芯片與傳感器、以及存儲與供電系統(tǒng)。

光學模塊負責光路折射與出射角度控制,常見方案包括Birdbath(結構簡單、成本低)和光波導(輕薄高透光)兩大類;顯示面板則分為MicroLED、MicroOLED、LCoS、硅基OLED等技術路線;芯片與傳感器提供圖像渲染、姿態(tài)追蹤、AI加速等功能;存儲與供電則決定系統(tǒng)的響應速度與續(xù)航時間。

02、存儲賦能:AR眼鏡高性能運行的關鍵支撐

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

具體來看,3D NAND Flash的優(yōu)勢在于位密度極高,寫入功耗相對低,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,可直接在芯片內部實現(xiàn)高速緩存,在AR眼鏡中存儲并快速調用本地AI推理模型、實時KV- Cache、系統(tǒng)啟動代碼。另外,作為臨時工作內存的LPDDR5/LPDDR5X具有超高帶寬,功耗可通過深度睡眠模式進一步壓縮。

佰維存儲在10月20日披露的《投資者關系活動記錄匯總表》顯示,該公司產品目前已被Meta、Google、小米、小天才、Rokid、雷鳥創(chuàng)新等國內外知名企業(yè)應用于其AI/AR眼鏡、智能手表等智能穿戴設備上。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存儲器芯片,是國內的主力供應商。

今年7月,時創(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,極大減少了存儲設備及內存組件的占用空間,使智能穿戴設備更為輕薄化。目前,時創(chuàng)意ePOP已成功應用于AI眼鏡領域。

圖片來源:時創(chuàng)意

稍早之前的2月,江波龍推出0.6mm超薄ePOP4x,實現(xiàn)了更精簡的穿戴物理布局。與標準存儲方案相比,ePOP4x采用了創(chuàng)新的封裝技術和高度集成設計。其最大厚度僅為0.6mm(max),有效提高智能穿戴設備的輕薄化、高性能化水平,據(jù)悉已通過高通等廠商認證,適配多款消費級AR眼鏡的存儲需求。此外,有媒體報道,XREAL One AR眼鏡采用內置存儲方案,搭載了江波龍超小尺寸eMMC存儲芯片。

03、三代半革新:AR眼鏡輕量化與高畫質突破

傳統(tǒng)硅基器件在功率密度、散熱和光學性能方面已接近瓶頸,而以碳化硅為代表的#第三代半導體 憑借其獨特的物理特性,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。

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

首先,在波導設計中,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使其可在更小的波導中高效傳光,幫助AR眼鏡實現(xiàn)更薄、更輕的設計。

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

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

圖片來源:歌爾光學

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

除高折射率外,碳化硅輕質高強,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,可以被加工成更薄的鏡片。

今年8月,西湖大學與慕德微納宣布,采用碳化硅(SiC)材料成功研發(fā)出超輕、超薄的衍射光波導,單片重量僅2.7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,在產業(yè)合作層面,第三代半導體企業(yè)正與光學公司加速聯(lián)手,搶占AR眼鏡賽道的增長紅利。

7月14日,天岳先進與舜宇奧來正式簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方將聚焦碳化硅光波導鏡片領域展開深度合作。天岳先進是國內領先的SiC襯底供應商,舜宇奧來則在光學鏡片及微結構加工方面具備深厚技術積累。

圖片來源:天岳先進

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

04、結 語

近眼顯示技術的消費級滲透,正推動#AR眼鏡 從單一設備向 “空間計算終端” 進化,而這一進化離不開核心部件與關鍵材料的雙重賦能。存儲技術以高密度、低功耗、快讀寫的特性,筑牢了AR眼鏡本地運算與內容承載的基礎;第三代半導體則憑借高折射率、輕質高強等優(yōu)勢,破解了設備輕量化與顯示畫質的核心矛盾,成為AR眼鏡從 “可用” 向 “好用” 跨越的關鍵。

未來,隨著存儲技術向更高集成度、更低功耗迭代,以及碳化硅等三代半材料在光學應用中進一步實現(xiàn)成本下探與技術成熟,AR眼鏡將在工業(yè)、醫(yī)療、消費娛樂等場景中實現(xiàn)更深度的落地。同時,產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的協(xié)同創(chuàng)新 —— 從材料企業(yè)與光學廠商的技術聯(lián)手,到終端品牌與核心部件供應商的深度綁定,將持續(xù)推動AR眼鏡行業(yè)突破體驗瓶頸、擴大市場滲透率,最終開啟人機交互的全新篇章。

(集邦化合物半導體 金水 整理)

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