Метаданные: путь к значительному снижению затрат самой критичной компоненты следующего поколения дополненной реальности

Прототип AR очков Meta ‘Orion’ весьма затратен в производстве — около $10,000 за пару. Высокую стоимость определяет кастомный волноводный объектив из карбида кремния. Тем не менее, компания надеется значительно снизить цену этого ключевого компонента в будущем.

Карбид кремния, давний ветеран отрасли, преимущественно использовался как основа для высокопроизводительных чипов из-за превосходной энергоэффективности и меньшего выделения тепла. Однако в отличие от кремния производство карбида кремния значительно сложнее. Трудности возникают вследствие уникальных свойств материала, сложного процесса кристаллического роста и повышенной сложности производства.

В плане снижения затрат электромобили прокладывают путь; однако они пока не достигли сопоставимого ценового уровня со своими низкозатратными и обильными кремниевыми аналогами. Еще одна область применения этих автомобилей – квантовые вычисления, но эта сфера имеет свои уникальные препятствия помимо тех, с которыми Meta стремится справиться благодаря своему новому материалу.

Мета не заинтересована в карбиде кремния прежде всего из-за его превосходной энергоэффективности и меньшего тепловыделения. Наоборот, их привлекает высокий показатель преломления этого материала, что делает его отличным выбором для создания прозрачных волноводных трубок с широким полем зрения (FOV), таких как 70-градусный FOV в очках Orion AR. По сравнению с традиционными многослойными стеклянными волноводами, те, которые изготовлены из карбида кремния, предлагают значительное улучшение – можно сказать, это словно день и ночь для тех, кто уже имел опыт использования.

Оптический ученый Паскуаль Ривера отмечает в своем блоге: «Ношение очков с волноводами на основе стекла и несколькими слоями создавало впечатление, будто я вошел в дискотеку». Радужный калейдоскоп повсюду делал невозможным концентрацию на AR-контенте. Однако когда я перешел на очки с волноводами из карбида кремния, это было похоже на посещение спокойного классического концерта. Эти очки позволили мне полностью погрузиться в опыт, который мы создавали. Это действительно была революция.»

За последние годы несколько ведущих производителей электромобилей включили кремниевые карбидные микросхемы в свое производство, что привело к существенному снижению затрат из-за увеличения предложения над спросом на этом рынке. Джузеппе Калафиоре, технический руководитель AR Waveguides в Reality Lab, отмечает, что наблюдается избыток подложек (ключевой компонент при производстве этих микросхем) по сравнению с тем, что было доступно при разработке Orion. В результате высокого предложения и низкого спроса цена подложки начала снижаться.

Значимо, что пластины карбида кремния, используемые в электромобилях (EVs), не подходят для оптических целей, поскольку акцент делается на электрических характеристиках за счёт оптической прозрачности. Поэтому использование избыточного производства чипов для EV невозможно. Тем не менее, директор по исследовательской науке Reality Labs Барри Сильверстейн предлагает возможное решение: вероятно, существует жизнеспособный путь вперёд.

Производство оптического качества карбида кремния представляет захватывающую перспективу для поставщиков. Принимая во внимание то, что каждый волноводный объектив требует значительного количества материала по сравнению с электронным чипом, их текущие навыки напрямую применимы к этому процессу. Основные цели — заполнить вашу фабрику и расширить ее; размер вафли играет роль: большие вафли означают более низкие затраты, но процесс становится сложнее. Тем не менее, поставщики перешли от четырехдюймовых до восьмидюймовых вафель, а некоторые уже исследуют двенадцатидюймовые, что может позволить производство значительно большего количества пар AR-очков.

Сильверстейн отмечает: «Мир теперь проснулся к этому развитию! Нам удалось продемонстрировать, что карбид кремния может изгибаться в электронике и фотонике. Этот универсальный материал может сыграть ключевую роль в будущем квантовых вычислений. Более того, есть признаки того, что стоимость его производства может быть значительно снижена. Ещё много работы впереди, но возможности, которые представляет это открытие, огромны».

Необычно, что прогресс в области XR-гарнитур стимулируется более крупными отраслями, ориентированными на потребителей. Так было с ранним развитием доступных дисплеев для смартфонов, которое привело к революции потребительских VR-шлемов в 2010-х годах. Например, если вы разберете Oculus Rift Development Kit 2 от 2014 года, вы обнаружите, что его сердце – это панель дисплея Galaxy Note 3, украшенная брендом Samsung.

Кроме того, были заимствованы различные другие элементы из компонентов смартфонов со временем, например инерциальные измерительные блоки (IMU), сенсоры камеры и системы батарей. Эти сходства существуют, но использование достижений карбида кремния, вызванных революцией электромобилей для AR очков, не будет столь простым.

В настоящее время поставщики концентрируются на карбиде кремния фотонной степени чистоты, но это все еще специализированная область, требующая значительного времени для расширения. Это один из основных факторов, препятствующих коммерциализации Orion компанией Meta на данный момент. Тем не менее, Meta использует Orion как инструмент разработки, стремясь создать потребительские очки дополненной реальности примерно к 2030 году. По прогнозам CTO компании Meta Эндрю Босворта, объявленным в сентябре, цена этих очков будет сопоставима со стоимостью телефонов и ноутбуков.

Как геймер, я не могу скрыть своего волнения относительно огромных возможностей, которые эти фрагменты головоломки представляют. Такие компании, как Meta, Apple, Google, Microsoft и Qualcomm, стремятся занять свои места в будущей революционной мобильной вычислительной платформе. Эта новая платформа нацелена полностью свергнуть смартфоны, и мне не терпится увидеть, каким образом все части будут связаны между собой и изменят ландшафт игровой индустрии.