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这种光学元件和材料,全球70%都是从中国出去的!

来源:新浪 作者:樊华 发布时间:2022-01-28 17:57

上周,新华网一篇题为《元宇宙混沌未开,四大怪现象提前搅局》的报道,总结了围绕这一热点概念的诸多怪现象,其中一条,就是轻技术重想象,旧东西套新包装,文章点评道:想象很容易,改名字很轻松,要实现却没有捷径目前元宇宙整体发展处于初级阶段,主要原因就是其要用到的技术尚处于低级层次,唯有脚踏实地突破技术瓶颈,真正的元宇宙才有可能到来

这种光学元件和材料,全球70%都是从中国出去的!

关于未来的元宇宙想象甚嚣尘上,当下的光学,电子等相关技术与产业发展却甚少得到应有关注。

日前,观察者网·科工力量专栏邀请到国内AR设备头部厂商——亮亮视野技术负责人李勇博士,围绕关键技术发展与国内外产业格局,对其进行了专访。

观察者网:李总您好,过去几个月,多家手机大厂推出AR智能眼镜产品,您如何看待AR眼镜进入C端的动向,人机交互终端更新换代的浪潮是否已经到来。

李勇:我们认为元宇宙是一家之言,但反映了清晰的宏观趋势,即数字空间形态在从移动互联网向空间互联网演进,手机作为平面显示设备,是无法承载空间互联网的内容和体验的,只有AR或者说MR这样的设备才具备成为空间互联网入口的能力,所以我们认为,AR必然会取代手机的,但是目前这个阶段还不成熟,AR眼镜涌入消费市场操之过急,简单的图像投屏功能不是AR的核心价值,AR的核心价值应该是人机交互,只有实现了人机交互的足够差异化体验,AR才会在C端市场迎来真正的爆发。

观察者网: 接下来的问题偏技术层面,光机和镜片作为底层技术,可以类比于半导体集成电路,这一环节当前国内外产业格局能否简要介绍一下。

李勇:简单分享我们一些看法,首先您说的非常正确,显示确实是非常核心的部件,你看一些业内研究,参照微软的HoloLens 这款产品,基本上显示部分成本会占到50%左右。

另外这个显示部分,也基本上决定了整个产品的形态你可以看到,如果采用birdbath,衍射光波导等方案,大部分大家会做成头盔,头环这样的产品,阵列光波导因为光学效率比较高,可能会像我们一样,做成眼镜的形态

再纵观整个行业,您也看到正在进行时的趋势,就是很多终端大厂入局的积极性很高对他们来说,半导体器件实际上可以依托,复用原来的产业链,而光机和镜片则不是这样,所以他们必须把研发的资源投入到这一块儿

在这个过程里,我们也可以发现一个策略上有趣的差异,因为没有公版,ODM或者定制化的成熟模式,海外大厂普遍是研发制造内部化的打法来建立自己的产能,比如微软,爱普森,还有收购Akonia的苹果,国内的话,反而是初创公司更活跃,大的企业除了华为投入稍大一些,其他往往放在研究院层面做一些研究,开发和导入量产还是通过和外部企业合作,跳过漫长的研发周期,快速推出产品。

但是目前来看,中国整体光学器件产业,我们觉得还是和国外在一个水平线,尤其是阵列光波导,这也是得益于咱们中国比较强大的光学冷加工水平,全球大概70%的这个光学元件,光学材料都是从中国这边出去的,像我们公司,就是立足于整个光学的产业链,然后我们去定义工艺,然后去定义一些参数,来用它的基础能力和设备去做,所以做的还比较好,而且成本比较可控。

阵列光波导全球最有名的是以色列Lumus,他们产品量产的性能一致性一直不是很好,良率低,成本也就很高,一片镜片可能要1000美金,只能军用,我们这几年的迭代,建立了自己的Know—how和整个供应链条,基本上我们可以做到一片几百块人民币,然后整个良率也可以到90%以上。

衍射方面的衍射光波导和体全息光波导,这方面确实,我们国内会稍微的差一些因为它们更多还是利用了一些半导体的制造工艺,咱们国内的配套厂商还是偏少,量产性能有差距,当然现在行业还在很早期的阶段,好的技术并不是靠闭门造车出来的,肯定是要通过不断在市场中去迭代优化的,你可以看到我们中国有这么庞大的市场,我觉得我们是有机会去在这方面补上差距,我认为我们短期内还是非常有机会迎头赶上的

观察者网: 您刚才谈到了阵列光波导在国内的产业配套优势,但另一方面,产品良率也是制约其一大因素,另外在特定角度看,棱镜阵列会在镜片上形成明显的条纹,您怎么看待阵列光波导的这些劣势。

李勇: 阵列和衍射目前还是各有千秋,光学效率是阵列光波导的核心优势,比如说我们图像源输出的是1万尼特亮度,可能眼睛就可以看到一千尼特,而衍射光波导的效率就非常低,如果你有关注最近几款大厂的单色光AR眼镜性能参数,他们用MicroLED几百万尼特的亮度,最后才能实现入眼1000多尼特可能整个效率是万分之几

另外一点你可以看到,这种阵列光波导的隐私性比较好,你从正面看的话是看不到图像的,但你如果看衍射镜片的产品,哪怕不是佩戴者,站在对面的人也能看到这个显示的信息,所以我们认为,阵列光波导是比较适合做眼镜式产品的,反过来如果做头盔的产品,阵列就不太适合了,因为它不能实现上下的可视区扩展,现在阵列光波导实现量产的还是一维扩瞳的产品。

您刚才提到的另一个问题,视觉上的条纹,这个我们国内也在探索一些新的工艺,比如说中间不用胶,用分子间的键和,这无胶胶合的工艺叫光胶,可以改善这个问题。

观察者网: 您如何看待同样利用衍射原理的衍射光波导和体全息光波导,后者是否在制备工艺上门槛更低。

李勇: 我们对于衍射和全息也都有一些布局,浙大那边一位副院长,也是我们联合创始人郑老师,他实际上是国内最早做衍射光波导技术的,之前和613所去做机载平显和头显。

构成衍射现象的微结构可以分两类,一种是表面浮雕,就是现在通称的衍射光波导,在平面上生成纳米尺度的光栅微结构,全息光波导则是采用有机材料,一种光致折射率变化的材料,根据你曝光的程度不同,材料的折射率性质会发生变化也就是说不是直接形成平面上的形貌,但是它内部的材料性质发生变化,这种叫做体全息光波导

表面浮雕光波导,需要用到纳米压印工艺,全息光波导就不需要了,我只需要两束激光去干涉,然后去形成这种需要的条纹就可以实现,看起来是比较简单的,但是他受限于有机材料本身的稳定性,而且你在曝光过程中,光路的湿度,温度,包括一些抖动,都会影响到产品的性能所以目前比较成熟,通过了量产验证的还是浮雕光栅的工艺,体全息工艺一致性还是没有得到充分验证

观察者网: 浮雕光栅的制备,可能会涉及到更底层的一些基础支撑,比如像仿真的软件,或者像生产检测的设备,材料,甚至包括IP这方面以您的了解,国内是不是对国外还有很高的一个依赖度

李勇: 目前来看还是存在的尤其是在一些非常底层的设备,还有包括像你提到一些仿真软件上,AR光学制造,底层的设备还是基本上类似半导体的,只是相对来讲,做的精度没有那么高,可能还是一二百纳米的级别,不像咱们做芯片可能需要28纳米,甚至7纳米的制程,现在要求还是没有那么高尽管如此,生产设备可能还是依赖于进口的

国内现在很强调硬科技的发展,我相信这方面的短板我们能够一点点补上,我觉得未来还是很有机会的,尤其是现在这种半导体产业链的投入强度,可能短期内适配高端芯片会比较困难,但是做光学元件儿,我觉得反而门槛没有那么高,可能会是更适合去磨练设备和工艺的一个战场。

观察者网: 去年以来业内不少人已经开始讨论光学超表面,您怎么评价这个技术方向,光学超表面会颠覆现有的三条光波导技术路线么。

李勇:超表面其实我们也有投入,包括我们也拿了一个北京市科委的重点研发计划,就是做超表面的光波导。

实际上超表面这个技术来自于超材料,他只是把这个超材料平面化他最早用在光学光波波段,是2016年哈佛大学研究团队开创的它的优势就是它可以直接在一个平面上去构建对于光相位的调控,这样会带来很多优点,可以非常灵活地去处理光波,控制光线,同时,采用薄膜型材料去替代体材料,整个重量也可以显著的降低

值得注意的一点是,超表面制备需要依赖半导体光刻工艺,目前意法半导体就在配合苹果开展这方面研究,目前国内相应规格的光刻机研发也比较顺利,有望两三年内实现国产替代。

观察者网: 最后一个问题,亮亮视野AR+AI的解决方案交付模式,在B端很有差异化,我们设计的时候有什么样的考虑。

李勇: 对,我们提供的就是端到端的完整解决方案,从自研关键器件,到平台,到系统,到终端硬件,都是我们自研自产的,因为我们考虑到目前AR产业生态仍然很不完善,客户需求是需要去挖掘和形塑的,所以我们想要形成与客户的共建,更有针对性地,敏捷地进行研发,并且能实现商业落地,这个过程里我们确实看到了AR与B端,C端结合的一些早期机会,包括我们今年新出的一款AR字幕助听眼镜,就是服务于听障人群的,软硬件由我们自研,但是里边的转写引擎,我们是跟科大讯飞,包括字节跳动来合作的。

观察者网:好的,感谢李总接受采访!

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