文/VR陀螺 萬(wàn)里
從Google Glasses到HoloLens，再到近幾年雷鳥(niǎo)創(chuàng)新、Even Realities、影目、星紀(jì)魅族、Rokid等陸續(xù)發(fā)布量產(chǎn)產(chǎn)品，AR眼鏡在不斷刷新其輕薄程度。
AR眼鏡大幅瘦身背后，衍射光波導(dǎo)技術(shù)無(wú)疑是首要功臣。伴隨著“AI+AR”概念起風(fēng)，光波導(dǎo)廠商也成為了資本關(guān)注的焦點(diǎn)。
VR陀螺獨(dú)家獲悉，近日國(guó)內(nèi)頭部光波導(dǎo)廠商至格科技完成新一輪億元級(jí)融資，且其衍射光波導(dǎo)技術(shù)獲得多個(gè)維度的重大突破，讓AR眼鏡真正無(wú)限接近普通眼鏡。
至格交出戰(zhàn)報(bào)：斬獲億元級(jí)融資，拿下科技巨頭訂單
至格科技是一家專(zhuān)注于AR衍射光波導(dǎo)、衍射光柵和微納光學(xué)領(lǐng)域的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)和專(zhuān)精特新企業(yè)，自主掌握“光柵設(shè)計(jì)、光柵母版加工、納米壓印生產(chǎn)”三大核心技術(shù)。
公司成立于2019年7月，由清華大學(xué)精密儀器系光柵與測(cè)量實(shí)驗(yàn)室孵化而來(lái)，具有十分硬核的團(tuán)隊(duì)背景和技術(shù)底蘊(yùn)，核心團(tuán)隊(duì)由長(zhǎng)江學(xué)者、國(guó)家杰青、國(guó)家萬(wàn)人、清華博士以及前上市公司高管組成。公司連續(xù)三年入選“中國(guó)潛在獨(dú)角獸企業(yè)”榜單。
VR陀螺獲悉，至格科技本輪融資由嘉新創(chuàng)禾與某光電科技上市公司聯(lián)合投資，資金主要用于產(chǎn)能擴(kuò)充和產(chǎn)品研發(fā)迭代。在此之前，至格科技已獲得多輪累計(jì)數(shù)億元融資，投資方包括小米、OPPO、中芯聚源等產(chǎn)業(yè)巨頭。
一直深耕于衍射光波導(dǎo)技術(shù)的至格科技，現(xiàn)已建成國(guó)內(nèi)首條衍射光波導(dǎo)全自動(dòng)批量生產(chǎn)線，月產(chǎn)能可達(dá)10萬(wàn)片，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)單月2萬(wàn)片的量產(chǎn)出貨，產(chǎn)能和出貨量均為行業(yè)領(lǐng)先。
此外，至格科技也是目前最為知名的AR衍射光波導(dǎo)廠商之一，已經(jīng)服務(wù)多家消費(fèi)電子和互聯(lián)網(wǎng)大廠以及AR眼鏡獨(dú)角獸公司。另外值得關(guān)注的是，近期至格科技與國(guó)內(nèi)某家神秘的科技巨頭敲定了合作，該公司產(chǎn)品有望在今年亮相。
技術(shù)突破：讓AR眼鏡“極限”接近普通眼鏡
前文提到，近年來(lái)AR眼鏡實(shí)現(xiàn)了大幅度瘦身，很大程度上是得益于AR光學(xué)方案的進(jìn)步。
目前市面上有著很多AR光學(xué)路線，如棱鏡、Birdbath、自由曲面、陣列光波導(dǎo)、衍射光波導(dǎo)等。其中棱鏡由于顯示效果糟糕已逐漸被淘汰，Birdbath以及自由曲面已廣泛用于如今的分體式AR設(shè)備，但是這兩者的問(wèn)題在于體積仍偏厚重、透光率低，不符合當(dāng)下輕薄化的大趨勢(shì)。
相比之下，衍射光波導(dǎo)輕薄、高透光率、可規(guī)?；慨a(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)使其成為了最具潛力的AR光學(xué)方案，從數(shù)據(jù)來(lái)看，近兩年發(fā)布的AR眼鏡新品中，有一半以上采用了衍射光波導(dǎo)技術(shù)。
根據(jù)公開(kāi)資料顯示，國(guó)內(nèi)衍射光波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)始于2020年，經(jīng)過(guò)數(shù)年發(fā)展，衍射光波導(dǎo)在顯示效果、佩戴體驗(yàn)、量產(chǎn)良率等方面整體上升了一個(gè)臺(tái)階。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，它仍面臨視場(chǎng)角、色彩均勻性等方面的挑戰(zhàn)，國(guó)內(nèi)至格科技等廠商仍在加速攻堅(jiān)當(dāng)中，以試圖給客戶(hù)提供更好的產(chǎn)品。在獲得新一輪融資之際，VR陀螺也與至格科技 CEO孟祥峰博士（后簡(jiǎn)稱(chēng)孟博）進(jìn)行了一次深度交流，了解到當(dāng)前AR衍射光波導(dǎo)研發(fā)生產(chǎn)的系列突破。
1、采用IDM模式，全自動(dòng)產(chǎn)線保障產(chǎn)能和良率
孟博表示，“自成立以來(lái)，至格一直在打造IDM模式?！盜DM是指具備從設(shè)計(jì)到制造全鏈條能力的一種運(yùn)營(yíng)模式，反映在衍射光波導(dǎo)行業(yè)，該鏈條涵蓋了“光柵設(shè)計(jì)、光柵母版加工、納米壓印生產(chǎn)”三大板塊。目前業(yè)內(nèi)很多衍射光波導(dǎo)廠商只具備里面一兩個(gè)板塊的能力，這就導(dǎo)致其可能在設(shè)計(jì)端或者生產(chǎn)端需要采用委外合作的方式才能順利展開(kāi)相應(yīng)的業(yè)務(wù)。相比之下，至格科技三者兼?zhèn)?，具備更高的客?hù)需求響應(yīng)效率、技術(shù)迭代效率以及更多的靈活性和自由度。
VR陀螺了解到，至格科技在以上三個(gè)板塊均構(gòu)建了自身的技術(shù)壁壘。如在光波導(dǎo)設(shè)計(jì)層面，至格科技自研了相應(yīng)的算法和軟件，相比普通商業(yè)仿真軟件，自研軟件的好處是它專(zhuān)門(mén)針對(duì)衍射光波導(dǎo)做了特定優(yōu)化，因而可以設(shè)計(jì)更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并且可以對(duì)光波導(dǎo)的深層次光學(xué)問(wèn)題進(jìn)行精確仿真和優(yōu)化。
對(duì)于母版加工，至格科技融合了全息光刻和電子束光刻兩大光刻工藝，兼具制備效率高、工藝精度高、可加工復(fù)雜微納結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。至格科技基于此開(kāi)發(fā)出了“漸變光柵”技術(shù)，能夠有效提升光波導(dǎo)的光學(xué)性能和美觀度，關(guān)于這點(diǎn)后文將進(jìn)一步展開(kāi)。
在光波導(dǎo)生產(chǎn)側(cè)，背后涉及納米壓印、光學(xué)鍍膜、激光切割、鏡片疊合、鏡片封邊等環(huán)節(jié)。至格科技建成了業(yè)內(nèi)首條衍射光波導(dǎo)全自動(dòng)批量生產(chǎn)線，在行業(yè)率先實(shí)現(xiàn)了8寸/12寸全站全自動(dòng)化生產(chǎn)。相比之下，很多光波導(dǎo)廠商仍停留在半自動(dòng)生產(chǎn)階段，這就使得至格科技擁有更高的生產(chǎn)效率，并兼具產(chǎn)能、良率和成本優(yōu)勢(shì)。
值得一提的是，至格科技在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中采用了拼版技術(shù)，這也是業(yè)內(nèi)的一次重要技術(shù)突破。所謂拼版，指的是將母版批量復(fù)制到一個(gè)大尺寸基板上進(jìn)行組合，然后再基于此進(jìn)行大尺寸納米壓印，考慮到多次復(fù)制之后存在累積誤差，這背后對(duì)于工藝精度具有極高要求。此前拼版技術(shù)只掌握在海外EVG等頂級(jí)半導(dǎo)體設(shè)備廠商手中，而至格科技通過(guò)多年的自主研發(fā)打破了這一壟斷。
關(guān)于拼版技術(shù)所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，可以通過(guò)一組數(shù)據(jù)對(duì)比：無(wú)拼版方案只能在一片8寸晶圓上生產(chǎn)2-3片光波導(dǎo)，而拼版方案可用一片8寸晶圓生產(chǎn)8片光波導(dǎo)，用12寸晶圓可生產(chǎn)20片光波導(dǎo)。拼版技術(shù)的引入能夠大幅提升產(chǎn)能，并具有更強(qiáng)的成本優(yōu)勢(shì)。孟博也直言，“拼版技術(shù)是掣肘衍射光波導(dǎo)走向真正規(guī)模化量產(chǎn)的關(guān)鍵一環(huán)。”
“由于我們最終面向的是C端消費(fèi)者，消費(fèi)電子對(duì)交貨周期的要求是很?chē)?yán)格的。如果項(xiàng)目定下來(lái)但很長(zhǎng)時(shí)間都交付不了，可能整個(gè)產(chǎn)品生命周期就過(guò)去了?！泵喜┲赋觥Ｖ粮窨萍吉?dú)特的IDM模式以及全自動(dòng)產(chǎn)線的高效率，為AR眼鏡的規(guī)?；慨a(chǎn)奠定了重要基礎(chǔ)。
2、衍射光波導(dǎo)：大幅提升綜合性能，以普通鏡片思路開(kāi)發(fā)光波導(dǎo)
得益于至格科技在研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)整個(gè)鏈路的技術(shù)升級(jí)，其衍射光波導(dǎo)產(chǎn)品在綜合性能方面也構(gòu)建了極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。孟博告訴VR陀螺，“團(tuán)隊(duì)正在以打造高端傳統(tǒng)眼鏡鏡片的思路開(kāi)發(fā)波導(dǎo)鏡片，以實(shí)現(xiàn)最佳的顯示效果和佩戴體驗(yàn)，真正實(shí)現(xiàn)全天候佩戴?！?/strong>
這也就意味著至格團(tuán)隊(duì)正試圖將波導(dǎo)鏡片“偽裝”成一個(gè)普通光學(xué)鏡片，這無(wú)疑是一個(gè)瘋狂的想法：如何進(jìn)一步降低波導(dǎo)片厚度、如何消除彩虹雜光、如何讓光柵看起來(lái)沒(méi)那么突兀、如何讓鏡片更加透亮、如何減輕漏光問(wèn)題？這背后涉及了大量的工作?？上驳氖?，至格科技在這些方面均取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。
1）光效大幅提升，達(dá)到5000nits/lm
由于AR眼鏡需要在戶(hù)外場(chǎng)景下使用并“對(duì)抗”陽(yáng)光等高亮度場(chǎng)景，因而產(chǎn)品入眼亮度一直是其關(guān)鍵指標(biāo)之一。AR眼鏡最終入眼亮度主要取決于兩方面，一是光機(jī)自身的光通量，二是波導(dǎo)片的光效。
VR陀螺了解到，至格科技量產(chǎn)產(chǎn)品的光效已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了1000 nits/lm，達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。光效越高，意味著可以實(shí)現(xiàn)更高的入眼亮度，并且整個(gè)系統(tǒng)功耗也更低。此外，今年年初的全球光學(xué)盛會(huì)SPIE會(huì)議期間，至格科技聯(lián)合清華大學(xué)展示了高達(dá)5000nits/lm的衍射光波導(dǎo)成果，這幾乎是業(yè)內(nèi)現(xiàn)有水平數(shù)倍的提升。
2）無(wú)彩虹紋專(zhuān)利技術(shù)
彩虹紋是影響AR眼鏡用戶(hù)體驗(yàn)的核心問(wèn)題之一，它產(chǎn)生的原因是外界光線射入波導(dǎo)光柵時(shí)產(chǎn)生了衍射分光，導(dǎo)致視覺(jué)污染。嚴(yán)格來(lái)講，這其實(shí)屬于衍射光波導(dǎo)的一個(gè)固有“缺陷”，只能盡量減輕，無(wú)法徹底消除。
為此，至格科技開(kāi)發(fā)了“無(wú)彩虹紋”專(zhuān)利技術(shù)，通過(guò)獨(dú)特的光學(xué)設(shè)計(jì)引導(dǎo)彩虹紋向特定角度發(fā)散，避免進(jìn)入人眼，該方案能保證用戶(hù)在95%的場(chǎng)景下都感受不到彩虹紋的存在。
3）透光率達(dá)99%以上，對(duì)標(biāo)高端眼鏡鏡片
對(duì)于一款普通眼鏡來(lái)說(shuō)，透光率是一項(xiàng)重要指標(biāo)，它不僅直接影響視覺(jué)清晰度、佩戴舒適度，同時(shí)還會(huì)影響對(duì)于不同環(huán)境的適應(yīng)性。如透光率達(dá)到99%左右的鏡片，能讓更多光線進(jìn)入眼睛，使視物更明亮清晰，色彩還原更準(zhǔn)確。而透光率低的鏡片，視物會(huì)偏暗，影響視覺(jué)體驗(yàn)和對(duì)物體細(xì)節(jié)的分辨。對(duì)于AR眼鏡來(lái)說(shuō)，透光率低還意味著反射率高，這就導(dǎo)致對(duì)面的人經(jīng)常能看到佩戴者眼鏡的反光，而看不到佩戴者的眼睛，讓佩戴者看起來(lái)顯得非常怪異。而高透光率的AR眼鏡則不存在這樣的尷尬問(wèn)題。
為了讓AR眼鏡也獲得更高的透光率，至格科技采用了復(fù)雜的光學(xué)設(shè)計(jì)和工藝手段。據(jù)稱(chēng)，其波導(dǎo)片綜合透光率超過(guò)98%，非光柵區(qū)域的透光率更是達(dá)到了99%以上，幾乎實(shí)現(xiàn)了與高端眼鏡鏡片同等級(jí)水平。
4）漸變光柵專(zhuān)利技術(shù)，提升顯示均勻性和外觀美觀度
隨著AR眼鏡逐漸走向大眾視野，對(duì)于細(xì)節(jié)參數(shù)的要求也越來(lái)越高。均勻性，可能對(duì)普通用戶(hù)還沒(méi)有很強(qiáng)的感知，尤其是單色產(chǎn)品，但業(yè)內(nèi)用戶(hù)幾乎一眼就能從其中看出波導(dǎo)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。從衍射光波導(dǎo)的傳導(dǎo)光路來(lái)看，其從眼鏡鏡腿處將光向人眼位置傳導(dǎo)，而隨著傳導(dǎo)距離的增加，由于能量不斷耦出，其光強(qiáng)也會(huì)隨之衰減，這就導(dǎo)致了顯示均勻性的差異。
AR衍射光波導(dǎo)工作原理，圖源：網(wǎng)絡(luò)
目前市場(chǎng)上比較多的解決方案是將耦出光柵進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，所以在波導(dǎo)片上能看到明顯的光柵塊拼接縫，它通過(guò)調(diào)節(jié)不同光柵區(qū)塊的光效來(lái)對(duì)抗光損，這樣能起到一定作用，但塊狀的柵格感卻非常影響鏡片的美觀度和用戶(hù)的感官體驗(yàn)，而且其顯示均勻性也不夠理想。
對(duì)此，至格科技首創(chuàng)漸變光柵技術(shù)，并做了較為完善的專(zhuān)利保護(hù)。其相當(dāng)于將傳統(tǒng)的三到四個(gè)光柵分區(qū)，擴(kuò)展為無(wú)數(shù)個(gè)光柵分區(qū)，通過(guò)調(diào)整每一個(gè)點(diǎn)的光效來(lái)彌補(bǔ)亮度和色彩的不均勻性。這一技術(shù)看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上非常困難，需要通過(guò)極其復(fù)雜的仿真計(jì)算來(lái)設(shè)計(jì)漸變的光柵參數(shù)，并通過(guò)復(fù)雜的母版加工工藝制備出漸變的光柵結(jié)構(gòu)，才能讓每個(gè)點(diǎn)所呈現(xiàn)出來(lái)的亮度和色彩接近一致。
除此之外，至格科技還通過(guò)漸變光柵技術(shù)大幅提升了光柵區(qū)的透光率，讓波導(dǎo)鏡片上原本突兀的光柵區(qū)變得非常不明顯，看起來(lái)更接近于普通眼鏡。在跟諸多大廠交流后，孟博發(fā)現(xiàn)幾乎所有客戶(hù)都提到了“隱藏光柵區(qū)”的需求。由于光線需要通過(guò)光柵區(qū)域來(lái)傳導(dǎo)，完全去除幾乎不可能，但可以通過(guò)上述方式來(lái)弱化該區(qū)域。
5）鏡片極致輕薄，重量不到4g
由于AR眼鏡屬于可穿戴設(shè)備，那么它的終極目標(biāo)無(wú)疑是在保障性能的同時(shí)能夠持續(xù)壓低重量并保持輕薄時(shí)尚，每減輕1g都意義重大。
至格科技通過(guò)持續(xù)的工藝研發(fā)和材料驗(yàn)證，已將波導(dǎo)鏡片做得非常輕薄，純波導(dǎo)片厚度僅0.4mm，疊加蓋板后厚度控制在0.65mm以?xún)?nèi)。在這雙重作用下，至格科技量產(chǎn)產(chǎn)品可以做到單片重量低于4g。得益于波導(dǎo)鏡片的極致優(yōu)化，某款已量產(chǎn)的衍射光波導(dǎo)AR眼鏡整機(jī)重量?jī)H為38g。
6）改善漏光問(wèn)題
在眾多光波導(dǎo)的“疑難雜癥”中，前向漏光也是影響用戶(hù)使用體驗(yàn)的核心問(wèn)題之一，它導(dǎo)致外界能夠看到眼鏡發(fā)光甚至畫(huà)面的內(nèi)容，破壞了產(chǎn)品的私密性，也讓佩戴者顯得十分怪異。對(duì)此，至格科技的解決方案是通過(guò)獨(dú)特的波導(dǎo)光學(xué)架構(gòu)設(shè)計(jì)，控制漏光畫(huà)面的傳播方向，使漏光非常不明顯，即正常情況下用戶(hù)在與別人面對(duì)面交流時(shí)對(duì)方難以察覺(jué)到眼鏡漏光。
AI眼鏡起風(fēng)，AR技術(shù)價(jià)值將進(jìn)一步凸顯
AI大模型能力提升，加速了AI眼鏡的發(fā)展。2025年甚至可以稱(chēng)為AI眼鏡的“蓄勢(shì)”之年，蘋(píng)果、三星、Meta、亞馬遜，國(guó)內(nèi)小米、華為、阿里、字節(jié)跳動(dòng)等企業(yè)蓄勢(shì)待發(fā)，這其中不僅包括以音頻+拍攝為主的AI眼鏡，涵蓋顯示功能的AR眼鏡也是各企業(yè)的戰(zhàn)略重心。
去年Meta Orion實(shí)際已經(jīng)為未來(lái)的AR眼鏡指明了方向，輕量化形態(tài)、多模態(tài)交互、6DoF+眼動(dòng)追蹤、大視場(chǎng)角全彩顯示……當(dāng)然，Orion只是一款現(xiàn)有技術(shù)禁錮下理想形態(tài)的雛形，它仍存在諸多問(wèn)題，但即便如此也并未阻擋企業(yè)們探索近眼顯示這條路線的決心。據(jù)了解，Meta有可能于今年發(fā)布首款具有顯示功能的消費(fèi)級(jí)AR眼鏡Hypernova。
無(wú)獨(dú)有偶，三星、華為、傳音等均采取了類(lèi)似的雙管齊下策略。雖說(shuō)AR眼鏡尚屬早期，但AR眼鏡的戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)悄然打響。
AI眼鏡已經(jīng)被市場(chǎng)驗(yàn)證，并且技術(shù)難度偏低，便于快速出貨。而對(duì)于AR眼鏡而言，它進(jìn)一步配備了顯示模塊，信息傳遞效率更高，并且能拓展出更多玩法，如提詞、翻譯、取景、導(dǎo)航等，如果全彩顯示能夠普及則能實(shí)現(xiàn)更多場(chǎng)景，如觀影、虛實(shí)融合體驗(yàn)……由于AR眼鏡可帶來(lái)更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，它被很多人視為下一代計(jì)算平臺(tái)的理想形態(tài)。
去年扎克伯格接受采訪時(shí)甚至表示，“十年后的某一天，你甚至不需要隨身攜帶手機(jī)，AR眼鏡將逐漸成為我們進(jìn)行計(jì)算的主要方式?！?/p>
談及AI/AR眼鏡未來(lái)的市場(chǎng)格局，孟博認(rèn)為，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看AR眼鏡價(jià)值會(huì)遠(yuǎn)勝于AI眼鏡。更加重要的是，“AR眼鏡能讓我們真正實(shí)現(xiàn)與海外企業(yè)站在同一起跑線，因?yàn)槲覀儑?guó)內(nèi)具有完整的AR眼鏡產(chǎn)業(yè)鏈。AR眼鏡賽道我們完全有實(shí)力Created in China，甚至引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)?！?/p>
一眾數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)均也對(duì)未來(lái)AR市場(chǎng)表示了樂(lè)觀，如IDC曾預(yù)測(cè)2025年中國(guó)AR市場(chǎng)同比2024年將增長(zhǎng)143.9%；而TrendForce更是預(yù)測(cè)2030年全球AR設(shè)備出貨量將達(dá)2550萬(wàn)臺(tái)。
在至格科技等上下游廠商的集體努力下，AR眼鏡市場(chǎng)將很快駛?cè)肟燔?chē)道。
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