炭化ケイ素光導波路の応用 - - ARグラス
June 27, 2025
炭化ケイ素光導波路の応用 - ARグラス
I. 炭化ケイ素（SiC）導波路の主な技術的優位性
1. 高い屈折率と光学性能の飛躍的向上
炭化ケイ素（SiC）導波路は、最大2.7という高い屈折率（ガラス基板の2.0と比較）を提供し、全内部反射効率を大幅に向上させます。これにより、多層導波路スタックの必要性が減り、単層導波路でのフルカラー表示が可能になります。この特性は、波長ごとの回折効率の変動によって生じる従来の表面レリーフグレーティング（SRG）導波路の「虹色効果」を効果的に解決し、光学損失も低減します（ガラスベースのシステムと比較して30％以上）。
ケーススタディ: SiC導波路を統合後、MetaのOrion ARグラスは、光学エンジン厚さ5mm未満、重量40％削減、光効率85％向上を達成しました。
2. 熱安定性と機械的強度
SiCは非常に高い熱伝導率（490 W/m・K）を持ち、ガラスの100倍以上であり、ARデバイス内の高出力光源からの熱を効率的に放出し、熱歪みを最小限に抑えます。モース硬度9.5（ダイヤモンドに次ぐ）により、SiCは優れた耐摩耗性も提供し、消費者向け電子機器での長期使用に最適です。
3. 将来の技術トレンドとの互換性
SiCは、紫外線から中赤外線までの超広帯域伝送をサポートし、Micro LEDやレーザースキャンなどの次世代ディスプレイ技術との互換性を確保します。Meta Labsは、ホログラフィック投影システムでの性能優位性をすでに検証しています。
| 導波路基板材料 | 樹脂 | ガラス（高屈折率ガラスを含む） | 炭化ケイ素（SiC） |
|---|---|---|---|
| 図解 | 樹脂 | ガラス | S |
| 屈折率 | 1.49～1.6 | 1.5～1.9 | 2.7 |
| 光学帯域幅 | 狭い | 中 | 広い |
| 熱伝導率 | 低い | 中 | 非常に高い |
| 耐食性 | 中 | 高い | 非常に高い |
| コスト | 低い | 中 | 高い |
| 処理の難しさ | 簡単 | 中 | 難しい |
II. 市場潜在力の推定と主な成長要因
1. 需要側：ARハードウェアの浸透の拡大
消費者向けARの拡大: AppleのVision Proが業界を牽引しています。2030年までに、世界のARグラス出荷台数は2億台に達すると予測されており、そのうち30％がSiC導波路ソリューションを採用すると予想されています（6,000万台に相当）。
エンタープライズアプリケーション: 産業および医療分野では、高輝度、耐熱性の高いARデバイスの需要が増加しています。SiC導波路は、過酷な環境下で明確な優位性を示します。
2. コスト削減の道筋
現在のボトルネック: 現在のSiC導波路のユニットコストは約1,000米ドルであり、材料（高純度SiC粉末）が約40％を占めています。低い製造歩留まり（20％未満）により、材料損失コストが1個あたり最大500米ドルになります。
コスト削減戦略:
材料: 8インチSiC基板の量産（2026年以降に予想）により、原材料コストを30％削減できます。
プロセス: フェムト秒レーザー切断などの高度な技術により、歩留まりを50％以上に向上させることができます。
規模: MetaやAppleなどの主要企業からの注文により、生産能力が拡大します。減価償却費が償却されるにつれて、ユニットコストは1個あたり1,000人民元（約140米ドル）を下回ると予想されます。
3. 市場規模予測
保守的なシナリオ（2030年、600万台）: ユニット価格1,000人民元→市場規模60億人民元。
楽観的なシナリオ（浸透率30％、1,000万台）: ユニット価格1,000人民元→市場規模100億人民元。
III. 産業チェーンの主要セグメントと国内の機会
1. 基板材料：天岳先進の戦略的地位
技術的障壁: 天岳は、半絶縁性SiC基板で世界市場シェア14％（2023年）を占めています。転位密度を0.5/cm²未満に低減した8インチ基板の生産を先駆けています。
能力計画: 2025年までに、6インチSiC基板の生産能力は年間50万枚のウェーハに達し、AR導波路の生産を支援するために8インチパイロットラインが稼働しています。
2. 処理装置と技術
エッチングツール: AMECの高度なICPエッチング装置は、5nmの精度を達成し、SiC導波路のナノグレーティング製造に適しています。
パッケージング統合: Huawei HiSiliconとSunny Opticalは、統合された導波路センサーモジュールを共同開発しており、光結合損失を削減しています。
3. 下流エコシステムの連携
Metaエコシステム: Orion ARグラスは2026年に量産開始予定であり、SiC導波路の注文はすでに天岳先進、Coherent、その他のサプライヤーに発注されています。
国内代替: HuaweiやOPPOなどの中国ブランドは、社内R&Dを加速させています。2024年、Huaweiは国産SiC導波路を使用した「StarRing」ARグラスプロトタイプを発表しました。
関連製品
生産/研究/ダミーグレード用4H/6H半絶縁性炭化ケイ素ウェーハ