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技术洞见 | 300mm SiC 平台打通 AI 与 AR:同一块衬底,两条赛道的竞争拐点

技术洞见 | 300mm SiC 平台打通 AI 与 AR:同一块衬底,两条赛道的竞争拐点 协创微洞察
2025-12-12
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导读:材料同源双向赋能,重构产业链竞争格局
12 月初,材料与光电厂商 Coherent 宣布其300mm 碳化硅平台达成重大里程碑,核心目标直指 AI 数据中心持续攀升的功率密度、更快的开关速度,以及日益严苛的散热约束。该平台采用导电型 SiC 衬底,具备低电阻率、低缺陷密度和高均匀性等关键特征,能够在高频、高温工况下实现更低损耗与更优热稳定性,为新一代数据中心构建更高能效的系统提供核心支撑。
值得关注的是,Coherent 在同一份发布中明确,这一 SiC 技术同步面向 AR/VR 设备 —— 可支持制造更薄、更高效的波导结构,显著提升 AR 智能眼镜与 VR 头显中紧凑显示模组的可靠性。这意味着,在 Coherent 的战略规划中,300mm SiC 不仅是电力电子与散热基板的增量平台,更被定位为 AR 光学组件的核心材料基础。
从产业演进视角来看,这一信号极具分量:一端是机架级功耗达数十千瓦的 AI 数据中心,另一端是整机重量仅数十克的 AR 眼镜,两类终端形态差异显著,却通过同一块 300mm SiC 衬底实现技术协同,以 “材料平台” 的统筹思路推进布局。这种平台化战略,势必会向上游制造体系、设备投资与验证机制传导,引发全产业链的连锁调整。

PART 01
技术拆解:SiC 波导为何能跻身 AR 核心供应链?
要理解 Coherent 提出的 “SiC 支持更薄、更高效波导”,Meta Orion AR 眼镜原型机的公开拆解案例颇具参考价值。2024 年 Meta 开发者大会上,这款采用 SiC 衍射波导与 MicroLED 投影模组的产品,在近眼显示领域引发广泛讨论。光学工程师 Karl Guttag 通过系列分析,揭示了其选择 SiC 而非传统光学玻璃的核心技术逻辑:
第一,高折射率重构视场角与厚度的平衡关系。
SiC 的折射率显著高于常规光学玻璃与树脂,在相同甚至更薄的尺寸下,可实现更大视场角 —— 公开信息显示,Orion 的视场角达到 70 度量级,这一水平对传统玻璃波导路线而言难度极大,而高折射率 SiC 为其提供了关键物理基础。同时,高折射率特性还能减少环境光捕获,降低鬼影、雾化等伪影问题,这也是 Meta 在公开演示中重点强调的核心优势。
第二,机械与热性能适配消费级佩戴需求。
SiC 具备高硬度与较高热导率,一方面在日常使用中更抗划伤、抗冲击,有效提升设备耐用性;另一方面可快速扩散光学模组产生的热量,缓解局部温升对成像稳定性的影响。对于需高亮度、长时间运行的 AR 设备而言,材料层面的热管理能力直接影响用户体验,是实现 “长时间舒适佩戴、画面稳定输出” 的关键前提。
第三,支撑更高复杂度的衍射结构设计。
Karl Guttag 在显微观察中发现,Orion 的耦入区域采用弧形、半月形轮廓的光栅结构,而非传统线性光栅。这类设计旨在大视场角与全彩显示需求下,更精准地控制衍射能量分布,抑制鬼影与彩虹纹,但同时对刻蚀深度、线宽及周期一致性提出极高要求。叠加 SiC 本身的高硬度特性,进一步抬高了加工工艺难度与设备准入门槛。
当然,SiC 波导目前仍面临现实的工程挑战:Karl Guttag 指出,当前 SiC 晶圆成本显著高于传统光学玻璃,大尺寸衬底的产能与良率仍处于培育期;现阶段单块 SiC 晶圆可切割的有效波导数量远少于玻璃基板,导致单片波导材料成本居高不下。此外,在单层大视场角波导方案中,要同时实现全彩均匀性与高对比度,仍存在明显技术瓶颈,SiC 难以在一代产品中彻底解决所有光学问题。
整体来看,Meta Orion 展现的是一条 “以更激进的材料与结构创新,换取视场角与厚度突破” 的技术路径:SiC 波导推动 AR 眼镜向更接近日常眼镜的体积与重量演进,同时也将制造复杂度与材料成本提升至新高度。这一实践,为 Coherent 等材料厂商的 AR 方向 SiC 布局,提供了重要的工程落地参考。

PART 02
趋势判断:同一块衬底上的双向赋能曲线
AI 与 AR 在 SiC 材料层面形成 “同源异向” 演进格局:
·AI 数据中心端:导电型 SiC 衬底为高压高功率密度电源、冷板系统提供支撑,300mm 规格可提升单位晶圆器件承载量与良率,叠加车规功率器件、光伏逆变器等场景,构成稳定需求底座;
·AR 端:光学级 SiC 衬底借助高折射率、高机械强度及高导热率,探索视场角、厚度与佩戴舒适度的平衡,虽已具备工程可行性,但全面性能均衡仍需工艺优化。
两条赛道共享 300mm 级 SiC 长晶、晶圆加工、缺陷控制与表征体系:AI 与功率电子的稳定需求将推动工艺成熟、良率提升,为光学级 SiC 降本奠定基础;而 AR 对波导精度的极致要求,将反向抬高整个制造体系的技术标准。

对国内功率半导体企业而言,核心命题已从 “是否布局 SiC” 转为 “如何定位材料平台角色”:是局限于车规器件与数据中心电源单一场景,还是提前布局光学级应用,探索散热基板、功率芯片与波导镜片的多元适配可能?真正的体系化优势,源于在统一制造与封装体系内,同时适配高功率密度(AI)与高交互复杂度(AR)的应用需求,这一定位选择将长期影响企业竞争格局。

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