2024年9月11日，由VR陀螺聯(lián)合CIOE中國光博會主辦的「光聚未來•第五屆中國AI+AR技術(shù)應(yīng)用高峰論壇」在深圳國際會展中心順利舉辦。

本次活動以“光聚未來”為主題，聚焦AI與AR技術(shù)融合發(fā)展，從底層核心技術(shù)、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品應(yīng)用多維度展開深度探討。來自京東方、JBD、芯明、谷東科技、鯤游光電、Eulitha、VR陀螺以及陀螺研究院的行業(yè)嘉賓為到場觀眾帶來了精彩的分享，演講內(nèi)容干貨滿滿。

其中，鯤游光電 研發(fā)總監(jiān) 樓歆曄為與會來賓奉上了“衍射光波導(dǎo)助力消費級AR眼鏡的高速增長”的主題演講。

以下為演講實錄（內(nèi)容略有刪減調(diào)整）：

各位行業(yè)同仁大家好，我叫樓歆曄，來自上海鯤游光電。今天非常榮幸得和大家分享，在當(dāng)前消費級AR眼鏡快速增長的背景下，我們鯤游光電的最新進展。

剛才JBD徐博，還有谷東科技魏院長，都講到了人工智能浪潮的大背景，AI是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的核心驅(qū)動力，推動人類科技進步、產(chǎn)業(yè)升級、城市升級，同時對我們生活的方方面面都將有深遠影響。

在AI特別是大模型蓬勃發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)呈爆發(fā)式增長，對數(shù)據(jù)采集、傳輸和顯示，都提出了前所未有的高要求，對算力的需求更是無止境。在此背景下，鯤游光電正以擅長的晶圓級光學(xué)平臺技術(shù)，通過運用在激光雷達、光模塊等中的光通信器件，結(jié)構(gòu)光、ToF等模組中的微納光學(xué)器件，AR眼鏡中的光波導(dǎo)，以及未來的超表面和光計算，對AI時代所需的光傳輸、光傳感和光呈現(xiàn)進行了全面的布局。

晶圓級光學(xué)，簡而言之，是用半導(dǎo)體工藝做光學(xué)，實現(xiàn)高精度、高集成、極致輕薄，且成本可控的光學(xué)元件。今天的討論將主要聚焦在AR光波導(dǎo)這部分工作上。

從2022年底、2023年開始，各種AI硬件層出不窮， AI手機、AI手表、AI戒指、AI Pin都相繼問世。當(dāng)用戶還困惑于AI可穿戴設(shè)備是否真的有用時，Meta和雷朋聯(lián)合出品的Ray-Ban Meta已經(jīng)以百萬級的銷量證明了市場需求的存在，并且眼鏡是AI極佳的載體。

我們再往前推演一步，可以想象，當(dāng)AR顯示功能與眼鏡合二為一，在你不想使用它的時候，與佩戴傳統(tǒng)眼鏡無差，需要的時候可隨時喚醒，搭配上人工智能大模型，那么像鋼鐵俠那樣擁有一個賈維斯將不再是科幻。這是AR對AI的增強和賦能。

反過來，有了AI的助力，消費級AR已進入爆發(fā)增長階段，這對于發(fā)展多年的AR行業(yè)是個極大利好。在眾多的AR顯示方案中，光波導(dǎo)由于形態(tài)與于常規(guī)眼鏡接近，被認為是AR顯示的最終形態(tài)。而在多種光波導(dǎo)技術(shù)中，SRG表面浮雕衍射光波導(dǎo)，由于性能佳，工藝上以半導(dǎo)體制程為基礎(chǔ)故其極具量產(chǎn)性，被認為是消費級AR顯示方案的不二之選。鯤游光電就主要聚焦在SRG衍射光波導(dǎo)技術(shù)上。

鯤游在多年發(fā)展晶圓級光學(xué)的實踐中，始終踐行以客戶需求為牽引的研究和產(chǎn)品開發(fā)的策略。這么多年來做過多種不同類型的產(chǎn)品，我們發(fā)現(xiàn)AR的需求很特別，不僅極度多元化，并且持續(xù)變化。

給大家舉個例子，早期的客戶需求是這樣的，“光效很重要，設(shè)備續(xù)航是痛點，室外使用是剛需，模組的亮度必須超過2000尼特。” “性能不能差，外觀必須好看，最重要的是成本要足夠低，因為我們是to C的。”“色彩很重要，得和手機顯示內(nèi)容一樣清晰，能看電影、刷抖音才行，還要有沉浸感。”

之后光學(xué)效果越做越好，客戶又提出了新的期望，“彩虹紋實在太影響體驗，下一版必須抑制掉。”“我們領(lǐng)導(dǎo)認為前向漏光必須得搞定，否則對臺下的觀眾露餡了。”“光柵不要讓人看見，最好讓大家感受不到AR的存在，和正常眼鏡一樣透明。”“可靠性很關(guān)鍵，畢竟戴在臉上，要按照美國的FDA標(biāo)準(zhǔn)，整機跌落、小球跌落，一個都不能落。”“波導(dǎo)太重了，我們的目標(biāo)是整機40克，波導(dǎo)小于4克。能做薄嗎？能不加蓋板嗎？”

還有幾個特別典型的需求，“近視人群是最好的AR客戶群體，所以AR眼鏡必須要和近視鏡無感融合。”“刻蝕的效果挺不錯的，是不是比壓印的貴很多？”“我們考慮使用碳化硅，海外某些廠商都已經(jīng)做成了碳化硅波導(dǎo)了。”

這些具體的客戶訴求，總結(jié)來說，用戶希望AR顯示可以有媲美傳統(tǒng)顯示的光學(xué)性能，正常眼鏡的外觀，可自由得與近視、光機、模組做搭配，還可匹配各式高端材料，并有成熟的工藝路線可做選擇。是不是聽起來達到這些要求已經(jīng)極富挑戰(zhàn)？關(guān)鍵是最后還要再加一條，必須足夠便宜。

然而，經(jīng)過多年的實踐，鯤游有兩個重要概念跟大家分享：

第一，很遺憾，AR光波導(dǎo)沒有滿血的“六邊形戰(zhàn)士”。第二，AR光波導(dǎo)廠商服務(wù)客戶的最佳策略是提供“自助餐式的解決方案”。

為什么這么說，我們來看：雖然大家都希望六邊形“滿血”，但實際上，這六個頂點互相制約、互相耦合，牽一發(fā)動全身。比如，性能好的不一定外觀好，外觀好的一不定可量產(chǎn)成本低。接著再往下看一層，每個頂點下都有復(fù)雜內(nèi)涵。比如說光學(xué)性能，拆解下來有十多條指標(biāo)，包括視場角、效率、亮度、顏色均勻性、清晰度、對比度等。外觀需要考慮光柵隱秘性、外觀、顏色、透明度、厚度、重量、工業(yè)設(shè)計等多重方面。而個客戶在定義產(chǎn)品和開發(fā)的過程中對各個項目的優(yōu)先級和重視程度可以截然不同。

這是為什么說，首先要一定程度上的放棄“滿血”的想法，想在各個維度上都做到極致，當(dāng)前極具挑戰(zhàn)。另一方面，尊重客戶自主的選擇，在此前提下，尋求最合適的全局最優(yōu)解。

在剛才講到的客戶極為復(fù)雜全面的訴求中，有一些核心點，而這些點往往是行業(yè)的痛點，是不容易啃的硬骨頭。只有在這些問題上有實質(zhì)性的突破，才能全力地助力消費級AR的高速增長。接下來我會從效率、均勻性、外觀、彩虹效應(yīng)、漏光、重量、近視解決方案、量產(chǎn)能力，這八個核心痛點來匯報鯤游近期的進展。

首先以效率和均勻性為首的顯示性能方面，鯤游走過了一個多臺階的迭代演進過程。通過架構(gòu)改進、設(shè)計優(yōu)化、產(chǎn)品迭代和工藝更新等一系列的組合拳，已經(jīng)在單色30度視場角的產(chǎn)品上達到650尼特/流明的效率，35%的高亮度均勻性，只需搭配3流明的單色光機，亮度即可達到2000尼特。

全彩30度的波導(dǎo)，目前已實現(xiàn)單層波導(dǎo)1000尼特/流明的高效率，以及0.03的高色彩均勻性，在戶外使用毫無壓力，色彩方面也已步入C端需求的范圍。歡迎有興趣的朋友來鯤游展臺體驗最新的樣品。

彩虹的形成機理簡單來說，是環(huán)境光打在光柵有效區(qū)衍射產(chǎn)生，既可以是前方來的光透射式衍射，也可是后方來的反射式衍射，由于衍射有本征色散，形成了五彩斑斕的彩虹。鯤游的自研工具，可以按照透射和反射光路，精確地模擬人眼所見，為后續(xù)的優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

彩虹效應(yīng)對用戶體驗的影響不必多說，經(jīng)過優(yōu)化之后，大家可以看一下對比效果，我們當(dāng)前的最新進展已經(jīng)做到幾乎看不見彩虹。從諸多的改進案例，以及自研仿真工具的仿真結(jié)果中，可以總結(jié)出抑制彩虹紋的方法，在這里跟大家分享——折射率非常重要，基底的折射率要選高；單片優(yōu)于多片；波導(dǎo)設(shè)計架構(gòu)重要，要優(yōu)化；光柵的透反射以及光柵的結(jié)構(gòu)對于衍射效率有顯著影響，需要全面地做優(yōu)化。

前向漏光是另一個被用戶詬病的行業(yè)痛點。漏光的本質(zhì)是一個無用的衍射級次漏出波導(dǎo)進入外界。在前向漏光的解決方案上，鯤游主張短期和中長期方案并進：短期通過調(diào)整無用級次的傳播方向來加強隱私保護；中長期一定是需要抑制漏光的本質(zhì)，也就是通過優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)降低進入外界的無用衍射級次效率。在漏光抑制上，鯤游有清晰的Roadmap：今年年底，鯤游預(yù)計可以把漏光比例降到20%以下；明年Q3，將漏光比例降到個位數(shù)的百分比。請大家拭目以待。

外觀對于一款具備強時尚屬性的可穿戴設(shè)備的重要性是不言而喻的，鯤游在提升波導(dǎo)外觀方面也下足了功夫。早期的波導(dǎo)確實在外觀上不友好，通過設(shè)計和工藝的同步優(yōu)化，鯤游已經(jīng)能做到最上方圖片中光柵幾乎隱形的效果。透過率是另一個外觀的重要指標(biāo)，要求波導(dǎo)像普通眼鏡，就需盡可能增加透過率，降低反射率。最新的樣品已做到98%以上的高透過率，2%以下的低反射率，和常規(guī)眼鏡并無實質(zhì)性差距。

在減重上的探索，我們采用多種方法并行來確保波導(dǎo)在合適的定義下做到極致。相關(guān)的舉措有探索新材料，比如樹脂、輕量化高折玻璃、高折率晶體材料；減少波導(dǎo)層數(shù)，從原先的雙片，到現(xiàn)在已經(jīng)幾乎全系列用單片即可滿足客戶的不同需求。在考慮光學(xué)性能的前提下盡可能降低厚度?；谶@些優(yōu)化手段，鯤游在當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)品上實現(xiàn)了單片波導(dǎo)從2.2g到4.7g的重量，并將向著更輕的方向繼續(xù)努力。

另外一個重要維度是如何與近視鏡融合。鯤游和全球頂尖的光學(xué)及視覺專家卡爾蔡司tooz已合作多年。此次光博會，我們聯(lián)合帶來最新的Push/Pull融合視力矯正的AR解決方案，歡迎大家來展位參觀指導(dǎo)。在明天下午舉行的第五屆AR/VR光學(xué)應(yīng)用高峰論壇中，蔡司的Kai Ströder博士將為大家詳細介紹我們在光學(xué)解決方案組合上的最新進展，歡迎大家參加。

波導(dǎo)需求多元復(fù)雜、動態(tài)變化、極具挑戰(zhàn)。在這樣的背景下，亟需系統(tǒng)級的應(yīng)對，面而非點的支撐。鯤游以完善的晶圓級光學(xué)IDM模式做到了給予多維度需求以全面有效的支撐。鯤游擁有自研的仿真和優(yōu)化工具，準(zhǔn)確率高，效率高；擁有光刻、刻蝕、納米壓印、后道工藝、可靠性實驗等完整閉環(huán)的設(shè)備及工藝能力；有穩(wěn)定的微觀表征和品控的能力及經(jīng)驗，來保障工藝過程的每個環(huán)節(jié)；同時通過國內(nèi)外專利的布局，建立了比較完善的自主知識產(chǎn)權(quán)體系，對閉環(huán)的前、中、后道的開發(fā)和拓展打下了堅實基礎(chǔ)。

除了完善的IDM閉環(huán)之外，鯤游的量產(chǎn)能力也十分突出。到今年年底，鯤游壓印與刻蝕波導(dǎo)的產(chǎn)能將分別達到2kk pcs/年和200k pcs/年，到明年年底刻蝕的產(chǎn)能將達到600k pcs/年。

作為波導(dǎo)供應(yīng)商，鯤游十分尊重客戶的自主選擇，基于此，我們會想方設(shè)法地尋求最合適的全局最優(yōu)解。但多年的實踐過程中，我們也遇到了不少不知道該咋選的客戶，面對這部分有選擇困難癥的朋友，鯤游準(zhǔn)備了五大標(biāo)準(zhǔn)餐，立足差異化定位，適配不同使用場景：

•“秋水”是單綠極具性價比款，重量極輕，可靠性高。

•“逍遙”是單綠平衡款，主打性能、外觀、成本相平衡。

•“夢蝶”是全彩平衡款，性能、外觀、成本均衡。

•“扶搖”是高性能款，主打光學(xué)性能出色，但輕薄性上有些許犧牲，成本更貴。

•今天想要重點介紹的是最新系列“攖寧”，在五大系列中，它不僅具有最佳的光學(xué)性能，外觀、彩虹、光柵可見性俱佳，并且依托成熟的工藝路線以及靈活可變的材料體系，是接下來與C端消費級AR眼鏡極為匹配的一款波導(dǎo)。雖然在當(dāng)前的市場環(huán)境下，“攖寧”的成本不占優(yōu)勢，但在接下來消費級AR眼鏡進一步放量后，鯤游對這此有信心。

五大系列會持續(xù)進行迭代，在此給大家匯報一下目前的產(chǎn)品狀態(tài)：

•“秋水”：單綠樹脂波導(dǎo)， 30度視場角，效率已達500尼特/流明，1毫米厚，重量只有2.2克，極致輕。

•“逍遙”：玻璃單綠，效率650尼特/流明，0.5毫米厚，重量3.1克，又輕又薄。

•“夢蝶”：單片全彩，極輕薄，此系列為未來迭代的重點。

•“扶搖”：高性能系列，雙片全彩，800尼特/流明的壓印產(chǎn)品。

•“攖寧”：新明星產(chǎn)品，單片全彩已達到1000尼特/流明的效率，接下來還會有進一步提升，厚度0.7毫米，重量可做到5克以下。

鯤游的前四大產(chǎn)品系列在去年落地得不錯，均已成功導(dǎo)入國內(nèi)外知名企業(yè)。目前市售的搭載衍生光波導(dǎo)的產(chǎn)品，大部分由鯤游獨家供應(yīng)。今年1月份，鯤游發(fā)布全新的“攖寧”系列，如期從Q3開始對外銷售，現(xiàn)已開始導(dǎo)入客戶項目。在消費級市場需求高速增長的當(dāng)下，我們正在落地更多的量產(chǎn)項目。

最后，作為總結(jié)，鯤游在晶圓級光學(xué)領(lǐng)域極具實力。依托綜合優(yōu)秀團隊，頂尖技術(shù)實力，全棧產(chǎn)品線覆蓋，完整生產(chǎn)資質(zhì)及全面的戰(zhàn)略資源，鯤游會繼續(xù)深耕晶圓級光學(xué)領(lǐng)域，為客戶們帶來更多更好的產(chǎn)品。希望大家信任我們，來聊聊需求和想法。期待未來的合作，謝謝！