今天小編分享的科技經驗：XR產業寒冬裡，微納光學制造蓄力“iPhone時刻”，歡迎閱讀。
集微網消息（文 / 李沛），剛剛公布的 Meta 一季度财報中，Reality Labs" 不負眾望 "，單季虧損 39.9 億美元，展望全年，扎克伯格更是直言：" 我們繼續預計 Reality Labs 的運營虧損将在 2023 年同比增加 "，這意味着，Meta 圍繞 XR 軟硬體生态，今年還将燒掉過百億美元。
在贊嘆扎克伯格願力與心力的同時，這樣堪稱史詩級的虧損，也折射出當下 XR 產業的逼人 " 寒意 "，以至于另兩大備受矚目的玩家：字節和蘋果，近期也都有相關業務與產品線收縮的傳聞。
欲戴冠冕，必承其重，XR 所勾勒的新一代人機互動終端宏大願景，顯然并非其當下商業化現狀所能承載，外界的懷疑乃至嘲諷恰是 " 理所當然 "。
參考人工智能產業走過的路徑，在 2016 年谷歌 AlphaGo 奠定的 " 人工智能元年 " 後，產業界同樣經歷過艱辛備至的寒冬，大量投機泡沫被擠出，并最終憑借 NLP 領網域 Transformer 模型的橫空出世，為 2022 年底 ChatGPT 的橫空出世準備了條件。
在寒冬中守望，XR 產業諸多軟硬體支撐技術中，微納光學制造，或許正是創造推動產業迎來 "iPhone 時刻 " 的關鍵。
技術路線冷熱之辨
無論對數實融合的景觀有多少種展望和解讀，作為數字世界 " 入口 " 的 XR 沉浸式人機互動設備，無疑是其中最具識别度的共性元素。長期以來在大眾心智中，" 像一幅眼罩 / 頭盔 " 也已成為對 XR 設備根深蒂固的認知，這一產品形态，正是現階段處理器、傳感器、顯示器、光學器件等基礎材料、器件水平所共同決定的，并向上對内容與應用構成約束。
面對 " 硬技術 " 的制約，XR 產業界在商業概念和產品形态上做出了不懈嘗試，甚至元宇宙這一概念也直接出自于 XR 業界，2018 年，Oculus 創始人傑森 · 魯賓致信臉書董事會成員、矽谷 " 造雨人 " 馬克 · 安德森（Marc Andreessen），提出：" 打破消費者對 VR 無感的正确方法，是滿足他們對社交媒體的終極需求：元宇宙（THE METAVERSE）"。
不過從 2022 年以來市場表現看，XR 距離商業成功乃至更初級的產品成功也依然遙遠，現有產品普遍存在尺寸重量功耗和成本（SWaP-C）的硬傷，難以走出利基市場，達到作為生產力工具的可用性水平。
從人機互動的 " 第一性原理 " 思考，對照傑森 · 魯賓的構想，即 " 我可能一天登錄很多次臉書，但我會住在元宇宙，工作在元宇宙 "，不難看出，VR/MR 設備較大的體積重量，以及視線與外部光線隔絕，使其注定難以成為新一代人機互動的 " 終極答案 "。可以如眼鏡般佩戴，在透明鏡片上投影，使人眼同時能看到透射環境光與虛拟影像的 AR 設備，很可能将是突破應用臨界點的必由之路。
由于光機不能遮擋視線，必須布置在旁側，投出的影像需要 " 拐彎 " 進入人眼，AR 設備光學模組技術含量與價值量占比通常明顯高于 VR/MR，AR 產業不長的發展史，也可以被視為光學器件的進化史。早期棱鏡、Birdbath、自由曲面的產品方案體積重量不斷攀升，甚至向 VR 設備靠攏，基于微納光學制造的光波導鏡片很快成為優選技術路線，在實現可接受的成像質量同時，外觀也更接近人類已佩戴數百年的眼鏡鏡片，消費市場實用潛力巨大。
根據光機投射影像耦入耦出光波導平面的原理不同，光波導又可細分為陣列光波導、衍射光波導和體全息光波導三條路線，其中又以衍射光波導為當下最熱門的方向。
從原理上看，衍射光波導已經離開了經典幾何光學的範疇，利用光在微納尺度上的衍射效應，通過平面上微納尺度的浮雕光栅等形貌結構，實現對光束的控制，由于其制備涉及到掩膜母板制作、顯影蝕刻等圖形化工藝，與半導體集成電路產業鏈有相當明顯的技術繼承關系，可以大量復用半導體產業的成熟裝置、材料、工藝及人才資源。
集微網采訪的多位業内專家均表示，衍射光波導大規模量產可行性更高，相對成熟穩定，制備工藝一旦成功貫通，容易标準化，在海外已形成方向性共識。
值得注意的是，復用集成電路工裝工藝的晶圓級光學（WLO），在衍射光波導之外，還可提供超透鏡、偏振帶通濾波器、半波片、完美吸收體、光束偏轉器等產品，在消費電子、6G 通信、生命科學等領網域都有廣闊應用潛力。
相比之下，我國微納光學制造發展，則明顯偏重于較為 " 冷門 " 的陣列光波導與體全息光波導，其原因則各有不同。
陣列光波導技術路線在國内的興旺，根本原因在于中國光學冷加工雄厚的產業基礎，作為全球 70% 以上光學冷加工能力匯聚的中心，我國已形成了廣東中山火炬開發區等現象級產業集群，研發與生產要素的集聚，使國内企業推進陣列光波導技術路線，較 Lumus 等海外企業更為有利，某些海外產業格局下的 " 瓶頸 "，在國内有着不同的技術前景評估。
至于體全息光波導路線，盡管 Digilens 等企業已初步建立起從技術到專利族的先發優勢，但這一優勢較衍射光波導還薄弱得多，對于後發競争者而言，仍有正面追趕乃至超越的現實可能，國内靈犀微光等企業繞開 Digilens 銀鹽專利，在光致聚合物路線上的投入，已經取得了較大成果。
彎道超車變翻車？
不可否認，我國廠商目前在微納光學制造上業已取得長足進步，成為全球產業界有聲有色的力量，但這樣的成績，還遠遠談不上作為未來成功的判斷依據。
例如在 AR 領網域，從產品體驗和市場規模兩大維度看，AR 終端設備，目前仍然處于發展的極早期，在 B 端企業級市場出現小規模應用，C 端消費級市場甚至連 " 第三塊螢幕 " 的顯示功能尚且不具備，集微網采訪的業内人士普遍認為，AR 產品的大規模普及，至少需要五到十年時間，如果把光學模組類比做手機必須的通信基帶芯片，那麼當前的 AR 恐怕僅僅跨過了模拟制式功能機的門檻，想要實現智能機的願景，成為取代手機的下一代人機互動終端，除了光學模組的進化，低延時高速通信、空間計算算法（SLAM）、定位追蹤（DoF）、輕量長效續航乃至應用開發生态的協同演進也 " 一個都不能少 "。
產業發展極早期的 " 熱身活動 " 中，本土廠商在 " 舊路 " 和 " 小路 " 上表現搶眼，卻不代表發令槍響後，依然能夠在長跑中競逐領先位置，對中國企業來說，技術路線選擇上，潛藏着不容忽視的隐患。
微納光學制造領網域，我國企業近年來 " 國内第一 "、" 全球領先 " 宣傳不絕于耳，但在晶圓級光學上，從基礎光學理論、到設計驗證軟體（zemax）、光栅設計（Microsoft）、生產檢測設備（應用材料、EVG 公司）、原材料（康寧、肖特），乃至光機等分系統和 VR/AR 終端硬體、應用軟體、開發者社區，歐美日等發達國家業已形成比較完整的產業鏈生态，在這方面，中國企業世界水平的的差距可能不減反增。
更令人擔憂的是，國内廠商試圖 " 彎道超車 " 的體全息光波導，近期發生了不祥的變化，這一賽道領軍企業，突破了體全息光波導 " 卷對卷 " 生產的裝置、材料、工藝并建立了其核心專利壁壘的 Digilens 公司，近期卻高調宣布将大舉投入衍射光波導路線。國際光電工程學會對此做出了公開褒揚，聲稱 " 在過去的 50 年裡，摩爾定律推動了 IC 制造技術的連續革命。在過去的二十年裡，納米壓印光刻 ( NIL ) 一直是 3D 納米結構復制的重要工具，并在晶圓級光學行業產生了良好的共鳴，為從超透鏡到 AR 波導光栅提供了新的機會。随着新挑戰的出現，例如在大面積上沒有任何殘留層的更高縱橫比高傾斜納米結構，該行業别無選擇。我對 DigiLens 最近的 SRG+ 開發感到興奮，它提供了一個新的、滿足如此嚴格的納米結構要求的低成本復制技術。AR 波導領網域只是冰山一角，因為這種新穎的納米結構和相關成本模型創造了從生物技術到量子等領網域的新設計和應用機會。"
Digilens 的 " 叛變 "，無疑有看好晶圓級光學產業前景的因素，事實上，蘋果近期就傳出将在 2024 年率先實用化超透鏡，正如上文所述，這也是晶圓級光學的重要產品，同樣依靠半導體工藝在光學材料表面形成特定形貌。超透鏡的實用化，有望有力拉動台積電子公司—專業光學晶圓代工廠采钰 ( VisEra ) 業績表現。
試圖 " 彎道超車 " 的中國企業，會否在這一劇變中 " 彎道翻車 "？無論如何，中國產業界，不應在晶圓級光學的挑戰面前繼續猶疑了。
令人欣喜的是，在超透鏡、衍射光波導等創新賽道日趨活躍的背景下，我國產業政策也正在發力，日前上海臨港新片區出台了《加快 XR 產業集聚發展行動方案（2023-2025 年）》，對光學器件發展做出了周全部署，提出 " 大力發展晶圓級光學元件、陣列光波導、表面浮雕光栅衍射光波導、體全息光栅衍射光波導等光學模組，使增強現實（AR）、混合現實（MR）終端設備邁向輕薄化、輕量化。"
結語
再過數年回首，元宇宙的亢奮後，VR/AR 產業恐怕将走過一段高潮 - 谷底 - 光明的加特納炒作周期洗禮，中國光學微納制造能否追上乃至引領世界前沿發展，是一個有重大意義的 " 真問題 "。
1994 年 10 月，錢學森致信戴汝為等三位學者，提出 " 靈境技術（VR）是繼計算機技術革命之後的又一項技術革命，它将引發一系列震撼全世界的變革，一定是人類歷史中的大事 "。
中國產業人，重任在肩，理當在這場變革中做出不負時代的貢獻，我們衷心期望，半導體領網域苦苦追趕的辛酸往事，不應當，也不會在這一新興產業上重演。（校對 / 武守哲）
