AI革命を背景に、ARグラスは徐々に人々の意識に入りつつあります。仮想世界と現実世界をシームレスに融合させるパラダイムとして、ARグラスはVRデバイスとは異なり、デジタル投影された画像と周囲の環境光を同時に知覚できます。この二重の機能、つまりマイクロディスプレイの画像を眼に投影しながら外部光透過性を維持するため、光学グレードの炭化ケイ素（SiC）ベースのARグラスは導波路（ライトガイド）アーキテクチャを採用しています。この設計は、光ファイバー伝送と同様に、全反射を利用して画像を伝送します（概略図を参照）。
通常、6インチの高純度半絶縁基板1枚で2組のガラスを製造できますが、8インチの基板では3～4組のガラスを製造できます。SiC材料の採用には、以下の3つの重要な利点があります。
- 優れた屈折率 (2.7): 単一のレンズ層で 80° を超えるフルカラー視野 (FOV) を実現し、従来の AR 設計でよく見られるレインボー アーティファクトを排除します。
- 統合型 3 色 (RGB) 導波管: 多層導波管スタックを置き換え、デバイスのサイズと重量を削減します。
- 優れた熱伝導率 (490 W/m·K): 熱の蓄積による光学劣化を軽減します。
これらの利点により、SiCベースのARガラスに対する市場の需要は堅調に推移しています。光学グレードのSiCは、一般的に高純度半絶縁性（HPSI）結晶で構成されており、その厳格な製造要件が現在の高コストの一因となっています。そのため、HPSI SiC基板の開発は極めて重要です。
1. 半絶縁性SiC粉末の合成
工業規模の生産では主に高温自己増殖合成（SHS）が利用されており、これは綿密な制御を必要とするプロセスです。
- 原材料：粒径10～100μmの純度99.999%の炭素/シリコン粉末。
- るつぼの純度: グラファイト部品は高温精製され、金属不純物の拡散を最小限に抑えます。
- 雰囲気制御: 6N 純度アルゴン (インライン精製装置付き) は窒素の取り込みを抑制します。微量の HCl/H₂ ガスを導入してホウ素化合物を揮発させ、窒素を削減できますが、グラファイトの腐食を防ぐために H₂ 濃度を最適化する必要があります。
- 装置の基準: 合成炉は、厳格なリークチェック プロトコルを使用して、<10⁻⁴ Pa のベース真空を達成する必要があります。
2. 結晶成長の課題
HPSI SiC の成長には同様の純度要件があります。
- 原料: B/Al/N <10¹⁶ cm⁻³、Fe/Ti/O が閾値以下、アルカリ金属 (Na/K) が最小限の 6N+ 純度 SiC 粉末。
- ガス システム: 6N アルゴン/水素混合物により抵抗率が向上します。
- 装置: 分子ポンプにより超高真空 (<10⁻⁶ Pa) が確保されます。るつぼの前処理と窒素パージが重要です。
基板処理の革新
シリコンと比較すると、SiC は成長サイクルが長く、固有のストレス (ひび割れやエッジの欠けを引き起こす) があるため、高度な処理が必要になります。
- レーザースライス：20mmブールあたり30枚（350μm、ワイヤーソー）のウェーハ歩留まりが50枚以上に向上し、200μmの薄化も可能。処理時間は8インチ結晶の場合、1枚あたり10～15日（ワイヤーソー）から20分未満に短縮。
3. 業界との連携
MetaのOrionチームは、光グレードSiC導波路の採用を先駆的に進め、研究開発投資を促進してきました。主なパートナーシップは以下の通りです。
- TankeBlue と MUDI Micro: AR 回折導波レンズの共同開発。
- Jingsheng Mech、Longqi Tech、XREAL、Kunyou Optoelectronics: AI/AR サプライ チェーン統合のための戦略的提携。
市場予測によると、2027年までにSiCベースのARユニットは年間50万台に達し、6インチ基板25万枚（または8インチ基板12万5000枚）が消費されると見込まれています。この成長軌道は、次世代AR光学系におけるSiCの革新的な役割を浮き彫りにしています。
XKHは、RF、パワーエレクトロニクス、AR/VR光学系などの特定アプリケーション要件に合わせて、直径2インチから8インチまでカスタマイズ可能な高品質4H半絶縁型（4H-SEMI）SiC基板の供給を専門としています。当社の強みは、安定した量産供給、精密なカスタマイズ（厚さ、配向、表面仕上げ）、そして結晶成長から研磨まで一貫した自社処理にあります。4H-SEMIに加え、4H-N型、4H/6H-P型、3C-SiC基板も提供しており、多様な半導体およびオプトエレクトロニクスのイノベーションをサポートしています。
投稿日時: 2025年8月8日