AI如何映照現(xiàn)實生活？

2022年11月，OpenAI公司發(fā)布了ChatGPT，AI的魅力首次以具象化的形式走入我們的生活。2024年，Deepseek橫空出世，這款開源模型憑借創(chuàng)新的設(shè)計大幅降低了訓(xùn)練成本，引爆全球輿論。

縱觀歷史，技術(shù)的革命性突破往往需要一個最佳載體。正如電信號遇上了電報機、模擬信號遇上了大哥大、3G網(wǎng)絡(luò)遇上了智能手機一樣，AI也需要一個理想的載體來徹底改變我們的生活。

為什么是AR眼鏡？

在當(dāng)今的科技潮流中，許多人認(rèn)為AR眼鏡將成為AI技術(shù)的最佳載體。AR眼鏡結(jié)合了實時感知、交互性和可穿戴性，能夠?qū)?span lang="EN-US">AI的能力無縫融入用戶的日常生活。

AR眼鏡配備了攝像頭、傳感器和麥克風(fēng)，能夠?qū)崟r捕捉用戶的視覺、聽覺和環(huán)境數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)為AI提供了豐富的輸入來源，使其能夠分析周圍環(huán)境、理解用戶行為，并通過增強現(xiàn)實（AR）的方式實時的反饋和建議。

更重要的是，AR眼鏡作為一種可穿戴設(shè)備，能夠隨時隨地陪伴用戶。這種便攜性使得AI的能力可以無縫融入日常生活。用戶無需掏出手機或電腦，就能通過AR眼鏡獲取AI提供的服務(wù)。AR眼鏡可以全天佩戴，為用戶提供持續(xù)的智能支持。這種可穿戴性讓AI的應(yīng)用場景更加廣泛，從工作到娛樂，從學(xué)習(xí)到社交，幾乎覆蓋了所有領(lǐng)域。

此外，AR眼鏡可以持續(xù)收集用戶和環(huán)境數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)為AI提供了豐富的訓(xùn)練素材，AI可以不斷優(yōu)化算法，提供更加精準(zhǔn)和個性化的服務(wù)。AI可以分析用戶的行為習(xí)慣，優(yōu)化推薦內(nèi)容；可以學(xué)習(xí)不同環(huán)境下的用戶需求，提供更貼合場景的服務(wù)。這種數(shù)據(jù)驅(qū)動的優(yōu)化讓AI的能力不斷提升，形成良性循環(huán)。

AR眼鏡早已出現(xiàn)在人類的幻想中，例如著名漫畫《龍珠》里的名場面，正是AR眼鏡應(yīng)用的典型場景。

漫畫《龍珠》中AR眼鏡的使用想象圖

（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

為什么是衍射光波導(dǎo)？

AR眼鏡并不是新產(chǎn)品，其概念早在20世紀(jì)中期就被提出。1990年，波音公司開發(fā)了用于飛機裝配的AR系統(tǒng)，幫助技術(shù)人員通過頭戴設(shè)備查看虛擬指示，這是AR技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的早期應(yīng)用。2012年，Google推出了第一款面向消費者的AR眼鏡——Google Glass。它能夠顯示通知、導(dǎo)航信息和實時翻譯等內(nèi)容，但由于隱私問題和功能限制，市場反響平平。

谷歌公司2012年發(fā)布的Google Glass

（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

AR眼鏡發(fā)展不盡如人意的核心在于用戶體驗不佳。用戶期望的是像科幻電影、動畫中那樣高科技、便捷、無門檻的使用體驗。然而，無論是Google Glass最初的棱鏡方案，還是后來的自由曲面方案、Birdbath方案，都是通過復(fù)雜的鏡面反射實現(xiàn)AR畫面投影，存在視場不足、透光性差、鏡片厚重等問題。

衍射光波導(dǎo)技術(shù)帶來了顛覆性的變化。衍射光波導(dǎo)技術(shù)可以將光學(xué)系統(tǒng)做得非常薄，使AR眼鏡設(shè)計更加輕便和時尚，接近普通眼鏡的外觀。通過優(yōu)化衍射光柵的設(shè)計，光波導(dǎo)可以實現(xiàn)較大的視場角，讓用戶看到更廣闊的虛擬畫面。

Digilens公司的衍射光波導(dǎo)原理示意圖

（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

同時，光波導(dǎo)對真實世界的光線具有高透光率（通常>80%），用戶在觀看虛擬圖像的同時，能夠清晰地看到周圍環(huán)境，避免視覺遮擋。光波導(dǎo)還可以實現(xiàn)高分辨率、低畸變的圖像顯示，提供清晰的虛擬內(nèi)容。此外，光波導(dǎo)技術(shù)提供較大的眼動范圍，即用戶在一定范圍內(nèi)移動眼睛時，仍然能夠看到完整的虛擬圖像。光波導(dǎo)還能降低顯示器的功耗，延長AR眼鏡的續(xù)航時間。這些實打?qū)嵉捏w驗提升為AR眼鏡帶來了顛覆性的用戶體驗。

為什么是碳化硅？

衍射光波導(dǎo)最初設(shè)計制作在玻璃鏡片上，但玻璃材料在鏡片重量、加工難度、彩虹效應(yīng)、視場角、散熱性能以及硬度與耐磨性等方面存在諸多不足，限制了其在AR眼鏡上的應(yīng)用。無色透明的碳化硅半導(dǎo)體材料因其高折射率、高硬度和優(yōu)異的導(dǎo)熱性能而被視為制作AR鏡片的理想材料，成為了下一代衍射光波導(dǎo)鏡片的不二選擇。

AR眼鏡專用碳化硅襯底片

碳化硅材料的優(yōu)異特性為衍射光波導(dǎo)鏡片帶來了多方面的性能提升：

1. 1.    高折射率

碳化硅的折射率（約為2.6-2.7）遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)光學(xué)材料（如玻璃的折射率約為1.5）。高折射率使得碳化硅在衍射光波導(dǎo)中能夠更有效地約束光線，減少光能損失，提升顯示亮度。并且得益于碳化硅的高折射率，碳化硅鏡片可以有效解決玻璃鏡片面臨的彩虹效應(yīng)（彩虹紋）的問題，同時實現(xiàn)更寬廣的視場角（FOV），提供更沉浸式的用戶體驗，這對于增強現(xiàn)實應(yīng)用的交互性和沉浸感至關(guān)重要。

1. 2.    高熱導(dǎo)率

碳化硅的熱導(dǎo)率（約為120-200W/m·K）遠(yuǎn)高于玻璃和其他光學(xué)材料。這一特性使得衍射光波導(dǎo)鏡片能夠快速傳導(dǎo)和分散熱量，避免因溫度升高導(dǎo)致的光學(xué)性能下降，并提升用戶佩戴的舒適性。

1. 3.    輕量化

盡管碳化硅的密度（約為3.21g/cm3）略高于玻璃，但其高折射率和機械性能使得鏡片可以做得更薄，鏡片系統(tǒng)更簡單，從而實現(xiàn)整體輕量化。這對于AR眼鏡等可穿戴設(shè)備尤為重要。

多年以前，碳化硅材料價格昂貴，生產(chǎn)難度大，根本不可能用于制作AR眼鏡鏡片這類消費電子產(chǎn)品。但隨著中國廠家的技術(shù)突破和產(chǎn)能攀升，碳化硅材料在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域已經(jīng)開始了大規(guī)模使用，整體價格也愈發(fā)親民。應(yīng)用于光波導(dǎo)鏡片的碳化硅生產(chǎn)工藝也愈發(fā)成熟。相信隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，碳化硅材料一定會在AR眼鏡領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。

為什么是天科合達(dá)？

北京天科合達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司成立于2006年9月，是國內(nèi)首家專業(yè)從事碳化硅晶片研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的企業(yè)。公司技術(shù)來源于中科院物理所，通過20年的自主研發(fā)積累和艱苦創(chuàng)業(yè)，已成為國內(nèi)最具影響力的碳化硅優(yōu)質(zhì)襯底供應(yīng)商。根據(jù)著名咨詢機構(gòu)Yole的數(shù)據(jù)，天科合達(dá)在2023年成為全球第二大導(dǎo)電型碳化硅襯底供應(yīng)商。

天科合達(dá)在碳化硅材料領(lǐng)域積累了極為豐富的經(jīng)驗，尤其是在碳化硅晶片的尺寸擴大、質(zhì)量管控、成本優(yōu)化等關(guān)鍵維度。正是依托于在半導(dǎo)體應(yīng)用碳化硅襯底上積累的豐富經(jīng)驗，天科合達(dá)得以針對AR眼鏡的需求，迅速研發(fā)出滿足AR眼鏡所需的碳化硅襯底，以滿足日益增長的AR眼鏡光波導(dǎo)鏡片的需求。

天科合達(dá)將堅持以“大尺寸、高質(zhì)量、低成本”為目標(biāo)，在AR眼鏡專用碳化硅襯底產(chǎn)品上銳意突破，圍繞下游客戶和終端消費者需求，持續(xù)探索碳化硅降本增效路徑，不斷挖掘碳化硅材料的可能性，推進(jìn)新一代應(yīng)用碳化硅技術(shù)的AR眼鏡的發(fā)展。

“AI+AR”正當(dāng)時，百舸爭流，勇立潮頭

在2024年第四季度員工大會上，Meta CEO馬克·扎克伯格首次揭曉了一個振奮人心的數(shù)據(jù)：Meta與雷朋聯(lián)名發(fā)布的智能眼鏡年銷量突破100萬副。這個數(shù)字不僅標(biāo)志著Meta在可穿戴設(shè)備市場取得重大突破，更預(yù)示著智能眼鏡可能成為繼智能手機之后的下一個重要計算平臺。

2024年9月，Meta發(fā)布了首款全息AR眼鏡Orion，由全球頂尖人才團隊花費十年打造，自重僅100克，擁有70度寬闊視野，應(yīng)用碳化硅光波導(dǎo)鏡片。結(jié)合全息影像顯示和個性化AI助手，支持眼球和手勢追蹤。除語音控制外，還能通過革命性的神經(jīng)腕帶直接“讀懂”你的思想，讓你沉浸在物理與數(shù)字世界的無縫互聯(lián)中，隨時隨地辦公、娛樂和交流。

Meta發(fā)布的應(yīng)用碳化硅光波導(dǎo)的AR眼鏡Orion

（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

在2025年1月舉辦的美國拉斯維加斯CES展會上，Rokid、雷鳥等品牌也紛紛推出了自己的AR眼鏡產(chǎn)品。

人們討論了太久“手機之后下一代智能平臺是什么”，而自從AR、VR眼鏡誕生，智能眼鏡就一直備受期待。但此前各款產(chǎn)品的外形、能力和場景都讓人無法相信它就是下一代人手一個的智能設(shè)備。

然而，隨著碳化硅等新材料、Micro-LED和衍射光波導(dǎo)等顯示技術(shù)的突破、以及AR和AI技術(shù)的融合應(yīng)用，未來的智能平臺載體正逐漸顯現(xiàn)輪廓。隨著技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，或許有一天AR眼鏡會像智能手機一樣普及，成為人們工作、學(xué)習(xí)、生活中不可或缺的必備單品。

天科合達(dá)全體同仁將致力于開發(fā)并供應(yīng)最適合AR眼鏡產(chǎn)業(yè)的碳化硅產(chǎn)品，愿為“AI+AR”產(chǎn)品改變?nèi)祟惿鐣男螒B(tài)貢獻(xiàn)自己的力量，讓我們靜待風(fēng)起吧！

科技探索永不止步，關(guān)于AR眼鏡的未來，相信大家都有自己的思考。現(xiàn)在，誠邀您參與話題討論！在評論區(qū)留言分享 “若AR眼鏡全面普及，您最期待它在哪個生活場景帶來顛覆性改變？” 點贊數(shù)最高的前5位，將分別獲得我們精心準(zhǔn)備的小禮品一份，快來暢所欲言吧！

原文始發(fā)于微信公眾號（天科合達(dá)）：AR眼鏡風(fēng)頭勁，天科合達(dá)助力碳化硅材料新突破