正把半导体产业的积累带进 AI/AR 眼镜
文/VR 陀螺 冉启行
“美国公司的设计周期，可能是中国公司的两到三倍。”
Applied Materials（应用材料公司）副总裁兼光子平台事业部总经理 Paul Meissner 在接受 VR 陀螺采访时这样描述他眼中的中美 AI/AR 眼镜产业差异。
在他看来，中国厂商更愿意快速实验、尝试不同技术和产品方案，而美国企业的开发周期更长，但通常会在具体设计和系统优化上投入更多时间。
这种差异背后，其实对应着 AI 眼镜产业正在发生的另一种变化：终端迭代越来越快，但光学系统却越来越复杂。光机、光波导、视力矫正、封装等环节，都开始直接影响一副眼镜最终的重量、厚度、显示效果和量产能力。
今年 6 月，应用材料公司正式发布 SENZ(TM) 集成式环境视觉平台，从过去相对单一的光波导能力进一步向完整视觉系统延伸。在 AR 光学领域投入约 9 年后，应用材料公司正在进一步拓展其能力。
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做了 9 年 AR 光学，光波导开始从单器件走向系统协同
对于不少国内 XR 从业者而言，真正注意到应用材料公司进入 AR 光学领域，可能还是从雷鸟 X3 Pro 这款消费级产品开始。但 Paul 告诉 VR 陀螺，应用材料公司在这一领域的技术积累实际上已经持续了相当长时间。
“我们在这一领域的研发已经进行了大约 9 年。”Paul 表示。
过去，AR 光学供应链更多按照传统消费电子的方式进行分工：微显示厂商提供光机，光学厂商提供波导，处方镜片、电致变色、传感等技术再由不同供应商完成，最终由代工厂商或终端品牌负责整机集成。这种模式在产品形态相对简单时能够成立，但随着显示型 AI 眼镜逐渐加入更多功能，品牌需要同时处理的工程问题明显增加。
Paul 认为，这会直接消耗 AI 眼镜企业本应用于产品体验和 AI 能力上的研发资源。他告诉 VR 陀螺：“过去我们已经与很多客户一对一合作，后来我们意识到，现在这些技术正在逐渐汇聚，我们可以把它们整合起来，加快技术落地。Meta、Google 以及中国的公司都在更加重视 AI 体验，但支撑这一体验的关键基础，仍然是光波导技术。”
SENZ 背后对应的，其实是 AR 光学发展从单器件向系统协同的进一步演进，它把光波导、光机、环境感知、视力矫正和电致变色等模块放到统一平台中，核心不只是“集成”，而是 Co-Optimization，即协同优化。
Paul 在采访中多次强调这一点：单独选择一片波导、一个光机并不能自然得到一副好的眼镜，系统需要从一开始就共同设计。他认为，终端厂商如果仍然需要自己判断采用哪一种波导、哪一种光机，再重新验证两者之间的匹配关系，会明显拉长产品上市周期。
这也是为什么 SENZ 也提供参考设计，它的意义并不是给所有品牌复制一副相同的眼镜，而是提前把一组技术组合放进真实产品形态中，验证光学、显示、重量、功耗等指标能否同时成立。
Paul 把 SENZ 定义为一个"Platform for Innovation（创新平台）”。他告诉 VR 陀螺：“我们的目标，是让眼镜公司能够选择他们需要的东西，并朝任何方向去开发产品。所以我们把它看作一个创新平台，而不是把一项项技术简单地放到一起。”
02
从显示到“智能镜片”，电致变色与处方适配成为下一步
借本次对话，在应用材料公司位于上海的中国总部办公室，VR 陀螺也实际体验了应用材料公司与高通合作打造的多款 AR 眼镜参考设计，覆盖 LCoS、全彩 Micro-LED 等不同显示方案，并搭配应用材料公司的刻蚀光波导。
其中，一款参考设计给陀螺君留下了较深印象：光波导与电致变色镜片已经被高度集成在同一套镜片系统中，从外观上几乎看不出这是两套不同的光学结构，整体观感更接近一片普通镜片。触发电致变色功能后，原本透明的镜片会在数秒内逐渐变暗，降低外界环境光的透过，从而提升虚像在复杂光照环境下的可视性和对比度。
长期以来，AR 眼镜在户外强光环境下的显示效果很容易受到环境光干扰。传统方案往往需要额外增加遮光片来降低透过率，但这也会增加镜片结构复杂度，并影响眼镜整体形态。
如果电致变色能够直接集成进镜片系统，镜片就可以根据不同环境和显示需求调整透过状态：既能在户外变成类似太阳镜的深色镜片，也能通过降低环境光干扰，进一步提升 AR 虚像的对比度和可视性。
在 Paul 看来，完整视觉系统最终还需要回到“眼镜”本身。“时尚感和美学设计至关重要。我们与高通的合作能够展示技术性能，而与 EssilorLuxottica（依视路陆逊梯卡）的合作，则让我们能够探索与时尚设计相融合的创新方案。”Paul 表示。
在与依视路陆逊梯卡展开的深度合作中，Paul 告诉 VR 陀螺，依视路陆逊梯卡除了拥有品牌和分销体系，本身也掌握包括电致变色在内的眼镜技术，而这些技术要与 AR 显示系统进一步结合，需要晶圆级加工、封装与系统集成能力。
“我们双方合作的基础就是技术协同。”Paul 表示。他同时透露，双方预计未来会基于这一合作形成更多能够提供给客户的产品。
另外一个难点则是处方镜片。目前大量消费级 AR 眼镜仍需要通过光波导与近视镜片贴合、堆叠等方式解决视力矫正问题。对于普通消费者而言，显示只是镜片的一项新增能力，真正想替代每天佩戴的普通眼镜，就必须同时解决近视、远视甚至散光等视力问题。
但光波导和传统处方镜片在结构上并不完全一致。波导需要满足显示和光栅结构要求，处方镜片又存在不同曲率和度数。两者结合后，厚度、重量和封装都会成为新的工艺挑战。
Paul 将这一方向称为应用材料公司一个“重要的创新领域”。他告诉 VR 陀螺：“我们会借助半导体领域的堆叠和封装技术。未来几年，我们有一条路线图，让整个堆叠越来越薄，也越来越轻。”
对于未来光波导与处方镜片能否进一步走向更深度的一体化，Paul 进一步透露：“我们已经有一些很好的想法，包括怎么把它做得非常薄，以及怎么处理曲率问题，但这需要一步一步来。”
AI 眼镜真正要进入传统眼镜市场，最终面对的并不是一群只关心 FOV、亮度和光效的极客用户，而是每天本来就需要戴眼镜的人群。对于这些消费者而言，显示、处方、透光、调光、美观和舒适度需要同时存在于一片镜片系统中。
03
刻蚀光波导背后，应用材料公司把半导体工艺带进 AR
在 AR 衍射光波导产业中，纳米压印与光刻刻蚀是目前两条受到广泛关注的制造路线。两者最终都需要在镜片上形成纳米级光栅结构，但制造逻辑存在明显差异。
简单来说，纳米压印更强调“复制”：先制备高精度母版，再通过压印将微纳结构批量复制到基材上，优势在于复制效率高，随着产能提升具备较好的规模化成本潜力，因此目前国内不少消费级 AR 光波导都在沿着这条路线推进。
光刻刻蚀则更接近半导体晶圆制造。通过光刻定义纳米结构，再利用刻蚀把结构转移到波导材料中，对关键尺寸、刻蚀深度、侧壁形貌以及晶圆内一致性的控制要求更高。相应地，这条路线也能够更充分利用高折射率玻璃、碳化硅等材料，并在复杂光栅结构、高光学性能和一致性方面拥有更大的工艺调节空间。
目前，国内不少消费级 AR 光波导方案都在加速采用纳米压印工艺，相比之下，刻蚀路线通常被认为工艺更复杂、设备投入更高，因此也常被外界贴上“成本更高”的标签。
但对于应用材料公司而言，刻蚀恰好落在其长期积累的能力区间。作为全球半导体设备与材料工程厂商，应用材料公司在刻蚀、沉积、材料工程、检测以及晶圆级工艺控制等环节拥有深厚积累，如今正把这套半导体制造能力进一步应用到 AR 光波导领域，用于解决微纳结构精度、工艺一致性以及规模量产等问题。
对于“刻蚀成本一定高于纳米压印”的判断，Paul 并不认同。他表示：“根据我们的经验，纳米压印和刻蚀之间最大的差异并不只是成本。”在应用材料公司内部，不同制造路线会持续被拿来比较，最终看的并不是单一工序价格，而是性能、良率、制造效率以及规模化量产后的综合成本。
对于应用材料公司而言，刻蚀路线确实更贴近其原有的半导体制造能力，但 Paul 表示他们更看重的，是对制造工艺的掌控。
“应用材料公司之所以处在一个有利的位置，是因为我们能够掌控制造工艺。”Paul 告诉 VR 陀螺，“我们不只是做一片光波导，还可以做出参考设计，把不同技术放到实际制造体系中，再直接在最终产品里进行比较，这会让整个验证和迭代过程变得非常快。”
也正因为如此，应用材料公司并没有把自己完全绑定在刻蚀这一条路线上。无论是刻蚀、纳米压印，还是未来出现的其他工艺，对它来说首先都是实现最终产品的手段，关键在于能否快速完成工艺验证、性能比较，并最终进入规模制造。
从 SENZ 把光波导、显示、处方适配、电致变色等能力整合进统一视觉平台，到背后进一步引入半导体级的晶圆制造、工艺控制和快速验证能力，应用材料公司正在把自己在半导体产业积累的专长更深地带进 AI/AR 眼镜。
