智東西4月4日?qǐng)?bào)道，在裸眼3D、智能眼鏡等領(lǐng)域，新型顯示功能需要精細(xì)的微米或納米級(jí)表面結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光線的調(diào)控。近日，荷蘭大面積納米壓印技術(shù)提供商Morphotonics分享了其大面積納米壓印技術(shù)通過(guò)高產(chǎn)能、高良品率和低成本的加工工藝，在加工精密微納結(jié)構(gòu)方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
Morphotonics成立于2014年，旨在通過(guò)獨(dú)特的大面積納米壓印技術(shù)，為3D顯示、AR/VR智能眼鏡等行業(yè)帶來(lái)更加高效、低成本的光波導(dǎo)生產(chǎn)方案。其團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，除了晶圓級(jí)別納米壓印外，大面積卷對(duì)板納米壓印工藝將是光波導(dǎo)降本增效的有利解決方案。
在壓印精度方面，Morphotonics的大面積納米壓印技術(shù)能實(shí)現(xiàn)從50nm（甚至30nm）至數(shù)百微米的微納結(jié)構(gòu)加工，并擁有＜2分鐘的快速量產(chǎn)化壓印周期。其獨(dú)特的壓印模板可重復(fù)使用高達(dá)500~1000次，有效控制成本。
Morphotonics全球業(yè)務(wù)發(fā)展主管Erhan Ercan談道，Morphotonics的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)或核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)在于“以可承受的成本實(shí)現(xiàn)大面積的高精度制造”，能夠在高精度、低成本和大規(guī)模量產(chǎn)方面實(shí)現(xiàn)突破。相比傳統(tǒng)晶圓壓印，Morphotonics能夠?qū)⒕A壓印的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)無(wú)縫擴(kuò)展到更大尺寸的基板（如1平方米以上）上，而不會(huì)因尺寸的放大而犧牲質(zhì)量，并以更低的成本顯著提升單次壓印的產(chǎn)能。
據(jù)悉，Morphotonics擁有約40名員工并在近期成功獲得B輪融資，團(tuán)隊(duì)規(guī)模正穩(wěn)步擴(kuò)大，專注于光學(xué)和顯示領(lǐng)域的微納結(jié)構(gòu)加工，主要產(chǎn)品是大面積納米壓印加工設(shè)備，還提供輔助業(yè)務(wù)。其總部位于荷蘭埃因霍溫，毗鄰飛利浦、ASML等科技巨頭，擁有高端機(jī)器制造的良好生態(tài)系統(tǒng)，以及美洲、歐洲、亞洲、澳洲的廣泛客戶分布。
據(jù)Morphotonics商務(wù)發(fā)展經(jīng)理李政分享，Morphotonics聚焦于新型顯示光學(xué)元件的加工應(yīng)用方向，其中裸眼3D和AR智能眼鏡是重點(diǎn)關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域。
裸眼3D也被稱為空間顯示技術(shù)，革新了傳統(tǒng)需佩戴偏光鏡片或頭戴式顯示器觀看3D內(nèi)容的體驗(yàn)（舒適度和成像質(zhì)量欠佳、長(zhǎng)時(shí)間使用易導(dǎo)致疲勞與眩暈等）。隨著技術(shù)日益成熟，用戶無(wú)需佩戴特定的光學(xué)鏡片或者頭顯，就能直接從屏幕感受到3D效果。
如今，采用諸如柱狀透鏡、微透鏡、背光區(qū)衍射光柵等微納結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)全面的裸眼3D顯示方案。這些微納結(jié)構(gòu)均可利用Morphotonics的大面積納米壓印設(shè)備進(jìn)行高質(zhì)量、高產(chǎn)能、低成本的加工。
在AR/VR領(lǐng)域，Morphotonics的大面積納米壓印技術(shù)特別應(yīng)用于智能眼鏡的核心部件光波導(dǎo)。
李政談道，智能眼鏡產(chǎn)業(yè)鏈有一個(gè)顯著弊端：?jiǎn)蝹€(gè)光學(xué)眼鏡的生產(chǎn)成本高昂，尤其是光波導(dǎo)組件的價(jià)格居高不下。有報(bào)告指出，光波導(dǎo)的BOM成本可能占到整個(gè)智能眼鏡成本的40%，這極大地限制了智能眼鏡的普及和商業(yè)化進(jìn)程。
高成本的主要根源在于產(chǎn)能受限和生產(chǎn)工藝復(fù)雜。高昂的初期生產(chǎn)線建設(shè)投資和機(jī)器折舊成本，會(huì)推高每個(gè)產(chǎn)品的單價(jià)。對(duì)此Morphotonics具有優(yōu)勢(shì)，通過(guò)優(yōu)化加工端，能夠有效控制成本，為市場(chǎng)提供更優(yōu)質(zhì)、更具性價(jià)比的光波導(dǎo)量產(chǎn)解決方案。
Morphotonics全球業(yè)務(wù)發(fā)展主管Erhan Ercan認(rèn)為，若要讓智能眼鏡市場(chǎng)真正起飛，其價(jià)格需控制到約500美元，類似于普通智能手表或耳機(jī)的價(jià)格區(qū)間；如果考慮成本在250美元左右，那么成本結(jié)構(gòu)大致可以分為三部分：電子元件、光學(xué)部分各占1/3，其余部分（如電池、鏡框等）占1/3。在這種情況下，光學(xué)部分的成本約為80至100美元。
Morphotonics擁有高度靈活的系統(tǒng)技術(shù)，能夠適配多種基底材料，包括玻璃、高折射率材料、低折射率材料、塑料聚合物基板，甚至碳化硅（SiC）。光學(xué)成本高的主要原因之一是基底材料，Morphotonics對(duì)基底材料的選擇并不受限，通過(guò)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)能來(lái)降低成本。
李政解釋說(shuō)，不同AR眼鏡廠家在選擇基板時(shí)會(huì)有不同傾向性，Morphotonics能夠根據(jù)不同基板材質(zhì)和形狀，調(diào)整工藝過(guò)程，實(shí)現(xiàn)工藝匹配。從眼鏡輕量化設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，最近比較流行的是材質(zhì)輕盈的高折射率有機(jī)樹(shù)脂基板，可能降低成本，更易于市場(chǎng)推廣和銷售。
Morphotonics致力于通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和工藝優(yōu)化，提高衍射光波導(dǎo)的產(chǎn)能和降低成本，為高質(zhì)量、高精度的制造提供可靠保障，從而推動(dòng)AR/VR智能眼鏡市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。
光波導(dǎo)有多種類型，如反射光波導(dǎo)（也被稱為幾何光波導(dǎo)）和衍射光波導(dǎo)，這包括表面浮雕光柵光波導(dǎo)（SRG）和體全息光波導(dǎo)（VHG），各有優(yōu)缺點(diǎn)。行業(yè)主流已形成共識(shí)，即衍射光波導(dǎo)在性價(jià)比和加工難度上被視為當(dāng)前最優(yōu)化的解決方案。
目前主流的光波導(dǎo)生產(chǎn)端普遍采用晶圓納米壓印技術(shù)，這種技術(shù)能夠在如4英寸、6英寸、8英寸甚至12英寸的晶圓上進(jìn)行高精度壓印。據(jù)Erhan Ercan分享，傳統(tǒng)晶圓技術(shù)的局限性是，最大的12英寸晶圓直徑也僅為300毫米，無(wú)法滿足14英寸筆記本電腦或27英寸顯示器等大尺寸產(chǎn)品的制造需求。而Morphotonics的技術(shù)能突破這一限制，為大尺寸顯示設(shè)備提供獨(dú)特的解決方案，填補(bǔ)市場(chǎng)空白。
李政總結(jié)說(shuō)，晶圓壓印的優(yōu)點(diǎn)是高精度，但受限于基板尺寸小、產(chǎn)能不足，單次壓印的面積有限，導(dǎo)致單次能生產(chǎn)的光波導(dǎo)數(shù)量受限，因而成本高昂；卷對(duì)卷的納米生產(chǎn)工藝產(chǎn)能極高，卻在精度控制上有所欠缺。
Morphotonics致力于融合這兩者的優(yōu)點(diǎn)，既具備高產(chǎn)能，同時(shí)兼顧高精度。其大面積納米壓印能夠?yàn)樾袠I(yè)帶來(lái)新變化，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)單次壓印數(shù)百個(gè)光波導(dǎo)，而且壓印時(shí)間只比常規(guī)的晶圓壓印時(shí)長(zhǎng)稍長(zhǎng)，同時(shí)產(chǎn)能達(dá)到晶圓壓印的10倍甚至20倍，從而極大提高產(chǎn)能、降低生產(chǎn)成本。
例如，去年，Morphotonics完成了一個(gè)重要的技術(shù)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了從單個(gè)模板上單次壓印出480個(gè)光波導(dǎo)，在追求提升數(shù)量的同時(shí)，也嚴(yán)格把控了質(zhì)量。
從測(cè)量結(jié)果來(lái)看，其壓印技術(shù)展現(xiàn)出了極高的精度和穩(wěn)定性，可確保生產(chǎn)出的光波導(dǎo)質(zhì)量可靠。比如第1次壓印與第100次壓印的結(jié)構(gòu)是否有形變——從數(shù)據(jù)上看，輸出耦合器周期平均值在415nm左右，浮動(dòng)范圍被嚴(yán)格控制在0.1nm以內(nèi)。
Erhan Ercan補(bǔ)充道，納米壓印的過(guò)程涉及諸多挑戰(zhàn)，主要包括工程性和材料性兩方面。
在工程性挑戰(zhàn)方面，需要解決設(shè)備的精準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)與校正問(wèn)題，確保壓力分布的均勻性，同時(shí)在壓印、固化和脫模過(guò)程中避免形變或破損。這些技術(shù)難題需要通過(guò)精密的工程設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化來(lái)逐一攻克。
在材料性挑戰(zhàn)方面，Morphotonics依托自身獨(dú)特的材料研發(fā)能力，研發(fā)了與之匹配的壓印材料。這些材料經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，能夠在壓印和固化過(guò)程中保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有效防止形變或結(jié)構(gòu)破壞，從而確保最終產(chǎn)品的精度和完整性。
Morphotonics還擁有獨(dú)立的軟件研發(fā)部門，來(lái)保證設(shè)備的自動(dòng)化水平，最大限度地減少人為干預(yù)對(duì)生產(chǎn)流程的影響。通過(guò)高度自動(dòng)化的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)質(zhì)量的精準(zhǔn)管控、良率的穩(wěn)定提升以及產(chǎn)能的高效管理。
李政說(shuō)，Morphotonics可針對(duì)特定應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行調(diào)控，因而能滿足汽車屏幕、AR眼鏡等細(xì)分應(yīng)用場(chǎng)景的不同需求，比如隨時(shí)更換所需的壓印軟板，以適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)，還能調(diào)整具體的工藝參數(shù)，包括壓印壓力、紫外固化光強(qiáng)度、所用材料，以及壓印板與機(jī)體間的精確控制、前進(jìn)速度等。
他提到Morphotonics正積極與廠家合作，開(kāi)展有機(jī)樹(shù)脂晶圓或基板壓印工藝的研發(fā)項(xiàng)目，將持續(xù)根據(jù)行業(yè)動(dòng)向開(kāi)發(fā)相應(yīng)工藝技術(shù)，以確保與客戶端需求的精準(zhǔn)匹配。
Morphotonics的主要產(chǎn)品是大面積納米壓印加工設(shè)備，還提供輔助業(yè)務(wù)，包括壓印所需的消耗品，如樹(shù)脂和壓印軟板，以滿足客戶的全方位需求。
其產(chǎn)品主要分為兩個(gè)系列，包括Portis系列和Aurora系列，主要區(qū)別在于自動(dòng)化程度，兩個(gè)系列產(chǎn)品都在與客戶進(jìn)行交付。
?。?）Portis系列：半自動(dòng)化生產(chǎn)解決方案，允許模組間進(jìn)行排列組合，模組內(nèi)部可通過(guò)程序控制，而模組間的基板傳遞則需手動(dòng)操作，因此更適用于研發(fā)或初期小批量生產(chǎn)。
（2）Aurora系列：全自動(dòng)化的解決方案，采用機(jī)器手臂實(shí)現(xiàn)模組間的連接，全程自動(dòng)化控制，從而實(shí)現(xiàn)了更高效、更高良率的生產(chǎn)功能。
Morphotonics設(shè)有自主獨(dú)立的潔凈室，技術(shù)持有專利保護(hù)，同時(shí)有足夠的銷售數(shù)量來(lái)支撐和證明其大面積納米壓印技術(shù)的成熟能力和成熟程度。
其另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于對(duì)工藝的持續(xù)研發(fā)與高度關(guān)注，從最初的打樣階段到最終幫助客戶實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，提供全套的工藝支持，能迅速助力客戶實(shí)現(xiàn)從研發(fā)到量產(chǎn)的快速過(guò)渡。
Morphotonics擁有獨(dú)特的R2P（卷對(duì)板）納米壓印技術(shù)。該技術(shù)涉及四個(gè)滾輪，滾輪外圈纏繞的是柔性壓印板。該板表面具有所需結(jié)構(gòu)的相反結(jié)構(gòu)，類似于蓋章的原理，印章上面內(nèi)容是與最終所需東西的反面，首先需要制作出這種柔性壓印板，并將其安裝于機(jī)器上。
壓印過(guò)程始于壓印板與基板的接觸。壓印基板需先涂抹增粘劑以提高粘附能力，再涂覆樹(shù)脂，樹(shù)脂是最終成型的直接材料。壓印板與基板接觸后，所需結(jié)構(gòu)就會(huì)呈現(xiàn)出來(lái)。隨后，在后端進(jìn)行紫外固化，利用紫外光將樹(shù)脂從液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)，從而鎖定其形狀。固化后，進(jìn)行脫模工藝，類似于注塑中的模具與材料分離。
脫模后，機(jī)器表面即形成所需的表面形貌，這種形貌可應(yīng)用于多種不同場(chǎng)景。例如，具有高縱橫比的微納結(jié)構(gòu)，高度可達(dá)2μm，直徑約為500nm；還有具有傾斜角的納米結(jié)構(gòu)，寬度約為200nm，深度約為300nm。這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)通常難以加工，但Morphotonics的大面積納米壓印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)它們的高效大規(guī)模生產(chǎn)。
得益于Morphotonics設(shè)備的大面積覆蓋特性和壓印在平板上的能力，其關(guān)注的應(yīng)用方向集中于顯示領(lǐng)域，尤其是大屏幕顯示。其技術(shù)能夠壓印超過(guò)1平方米的大尺寸玻璃板，相當(dāng)于五代線）顯示尺寸的玻璃，從而與眾多消費(fèi)電子產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)良好結(jié)合。
Erhan Ercan談道，顯示功能是實(shí)現(xiàn)人與智能設(shè)備交互的重要窗口，而光波導(dǎo)是智能眼鏡實(shí)現(xiàn)顯示功能的核心組成部分。推進(jìn)光波導(dǎo)及相關(guān)智能眼鏡市場(chǎng)，需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同合作。為將產(chǎn)業(yè)鏈上下游緊密串聯(lián)，Morphotonics與業(yè)界頭部企業(yè)合作成立了AR聯(lián)盟。
聯(lián)盟成員包括光學(xué)設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)商LightTrans、AR光波導(dǎo)母板加工商N(yùn)IL Technology、納米壓印高折玻璃基板供應(yīng)商SCHOTT（肖特）、納米壓印高折樹(shù)脂供應(yīng)商 Pixelligent、光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)提供商O(píng)ptofidelity、激光切割技術(shù)提供商3D-Micromac等企業(yè)，覆蓋從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的全產(chǎn)業(yè)鏈。
Erhan Ercan坦言，目前業(yè)界尚未形成統(tǒng)一的光波導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。不過(guò)，對(duì)比度、MTF（調(diào)制傳遞函數(shù)）銳度等顯示參數(shù)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)存在，其中一些標(biāo)準(zhǔn)也可以應(yīng)用于智能眼鏡的光學(xué)領(lǐng)域。據(jù)他分享，Morphotonics與總部位于芬蘭的OptoFidelity（歐拓飛，原為芬蘭企業(yè)，后被中國(guó)公司收購(gòu)）建立了合作關(guān)系，將在未來(lái)2~3個(gè)月內(nèi)進(jìn)行一項(xiàng)試點(diǎn)生產(chǎn)，制造超過(guò)500片AR光波導(dǎo)，并由OptoFidelity進(jìn)行測(cè)量。
Erhan Ercan預(yù)測(cè)，要將智能眼鏡普及，處于300~400美元價(jià)格區(qū)間的設(shè)備年銷量需要達(dá)到數(shù)千萬(wàn)臺(tái)，Morphotonics一直在為此進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)和準(zhǔn)備，致力于通過(guò)創(chuàng)新解決方案推動(dòng)行業(yè)的規(guī)?；l(fā)展。
據(jù)李政觀察，光波導(dǎo)市場(chǎng)處于初期階段，帶有顯示功能的智能眼鏡尚未成為主流，新技術(shù)的推廣需要時(shí)間。Morphotonics提供的解決方案是為了應(yīng)對(duì)大規(guī)模量產(chǎn)化的前期準(zhǔn)備，旨在提供切實(shí)可行的生產(chǎn)端解決方案，助力智能眼鏡行業(yè)實(shí)現(xiàn)更快、更穩(wěn)的發(fā)展。
他分享說(shuō)，當(dāng)前Morphotonics在國(guó)內(nèi)擁有四五家客戶，主要集中于顯示領(lǐng)域，涵蓋3D及AR技術(shù)，其戰(zhàn)略目標(biāo)是深耕中國(guó)市場(chǎng)，擴(kuò)大市場(chǎng)占有率，并贏得更多客戶。在智能眼鏡領(lǐng)域，Morphotonics已與不同廠商進(jìn)行了多層次的接觸，計(jì)劃加強(qiáng)與OEM、ODM廠商及品牌運(yùn)營(yíng)商的合作，以更好地服務(wù)于中國(guó)市場(chǎng)，提升市場(chǎng)覆蓋率。
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