这个暑假,我非常幸运地获得了在西湖大学进行六周暑期研究的机会,加入了仇旻老师的课题组。这六周的时间虽然短暂,但带给我的思考和触动却是长久而深刻的,至今久久回味。

楔子:站在爆发前夜的智能眼镜

为什么我的暑研回忆要从智能眼镜说起?因为这正是仇旻老师课题组的前沿阵地之一,也是一个即将快速发展的技术领域。

现在,行业内普遍认为智能眼镜正处于爆发的前夕,将来甚至可能取代手机在人们日常生活中的地位。这个品类目前主要分为三大类:观影眼镜、第一人称视角拍摄眼镜,以及万众瞩目的AI眼镜。

从技术路径上看,AR(增强现实)、MR(混合现实)到VR(虚拟现实)是一个从现实到虚拟、逐步深入的序列。而为什么智能眼镜在“元宇宙”概念降温后,又被认为是下一代能取代手机的平台? 我认为,主要是得益于AI技术的快速进步:眼镜的形态本身就极其适合AI交互。麦克风可以实现与AI的实时对话;而“带显示”的AI眼镜,则能让我们在听觉之外,更高效地获取信息——比如对话的实时翻译、导航时的实景地图。

显然,带显示的眼镜需要极高的技术力。目前最受瞩目的显示技术就是 光波导 。而光波导镜片的制造工艺(如纳米压印和光刻刻蚀)以及材料,则成为了各大厂商竞争的核心。

最近,Meta在其新款的Orion眼镜中采用了碳化硅(SiC)材料来制作镜片,因为它具有高折射率和优良的散热性能,有望同时解决传统玻璃镜片视场角小和热量堆积严重的问题。

巧合的是,这正是仇老师团队深度布局的领域。

产学研之路:从实验室到应用的距离

在申请暑研时,我就了解到仇老师的“西湖仪器”公司已经能够量产碳化硅的激光剥离设备,这与我之前接触过的激光隐切硅片剥离技术有共通之处,让我倍感亲切。

仇老师在碳化硅材料上的长线布局,课题组孵化的两家公司展现了他前瞻性的规划:

  1. 西湖仪器 :大尺寸碳化硅、金刚石等第三代半导体晶圆的激光剥离,从源头上大幅降低晶圆成本。这得益于仇老师团队在碳化硅晶圆剥离上的早期工作。暑假我也有幸去做了简单的参观,相比于这种产业化的激光剥离,我之前关于硅材料的激光剥离的工作便像是个玩具了。
  2. 幕德微纳 :碳化硅材料的精密加工,特别是各种光栅和光波导结构,专注于前景广阔的AR眼镜市场,以及与天科合达公司的合作,提早规划了原材料的成本问题。

在实验室,我亲眼看到了单层全彩、无彩虹纹、大视场角的碳化硅光波导镜片的显示效果。我相信,随着全球各家大厂的推动,以及碳化硅晶圆价格的快速下降,这项技术很快就能走进千家万户。

更有趣的是,光学级SiC的产业化,还搭上了新能源汽车的快车。特斯拉、比亚迪等车企在主驱逆变器中大量使用SiC功率器件,推动了SiC晶圆的量产化、良率提升和价格下降。这使得切片、研磨、外延、CMP抛光等工艺得以复用,让光学SiC的成熟进程大大加快。

科研布局与方法

仇老师另一个让我印象深刻的点,在于他宽广的研究布局和独特的方法论。

从早期的激光等离激元、硅光器件,到冰刻技术、光镊、低温制冷芯片、激光氧化彩打,再到现在的光波导显示、光计算等未来领域。仇老师不会在一个领域停留太久(10年),这样才不会让自己的研究越做越窄。他还在组会上分享过:“在研究进行到一半的时候,就应该开始着手论文的构思与写作,这能在后期很大程度上避免返工。” 这种以终为始的思维方式,让我受益匪浅。

在组会上,我亲眼见证了一个项目从初期构想到逐渐成熟,我们听到的很多内容,已经陆续变成了一篇篇文章,发表在各大知名刊物上;也听到了深刻的自省和如何让自己的文字不被检测为AI写的等等有趣的内容。

西湖的创新氛围

在西湖的这段时间,我读完了施一公老师的自传《自我突围》。他对教育的热忱、勇于改变的勇气,深深地触动了我。

当然,施老师的个人魅力也占了很大一部分。一位老师对他的评价,我认为很能体现他的特质:“他是一位理想主义者,却又是一位十分有影响力、脚踏实地、能够把事情做成的理想主义者。”

能同时具备这些特质,是很不容易的。西湖大学能够在短短十年内吸引到如此多极高水平的师资力量,也并非全是高薪使然,在多位老师的主页上,我都看到了他们对于西湖文化的认同,与之同时的,还有对新型教育的思考。西湖日常

图1:西湖大学纪念品,本科单人宿舍,茶歇,还有我们的暑研汇报

西湖外景

图2:西湖大学外景

西湖内景

图3:西湖大学内景

一位我读博期间会尝试学习的学长

在组里,有一位学长的成长路径让我十分羡慕。

他24年的一篇AM文章,作为主要工作支撑,工作入选了“中国十大光学产业技术”与“中国超材料十大进展”两大榜单;25年最近的一篇eLight,更是肉眼可见地将成为AR产业从玻璃到碳化硅材料迭代中的重要一环。这是一种真正由产业驱动、解决实际痛点的工作。所谓论文,更多的只是工作的附加品。 这种想法,实在是我所向往的。

和他深入交流后,也我深刻意识到了“产学研结合”的不易。一个好的技术,到一个好的产品,中间还差着无数次技术的迭代,以及对产品一致性、良率的严苛要求。并且,目前人才市场有个很大的缺口,即实验室到产业界的“翻译者”,他们既要向业界翻译实验室的最新成果,解决市场化的问题;也要从业界向实验室翻译最新的需求,并以此调整实验室的工作方向。

另外,这位学长最近还订婚了,可以说是爱情事业双丰收,令人羡慕。

西湖讲座

图4:戴琼海院士团队硬核的Publication,“早点出个诺贝尔奖",崔铁军院士汇报

尾声:一些思考

暑研期间,我还参加了工学院举办的WISE会议,见到了诸多学术大咖,他们的报告让我对光学超表面超材料,微纳3D打印,纳米剪纸,“真正的”柔性材料,生物柔电等等前沿科研领域建立了一个基本的认识,受益匪浅。除此之外,还有电子工程暑校,不定期的各类科普讲座,文化表演等等活动,让我看到了西湖大学在学术资源和教育上实打实的投入。

虽然在AI眼镜领域,Meta毫无疑问是当下的领导者,但我也欣喜地看到,中国在显示技术(如Micro-LED)、供应链(如电池)上依然拥有巨大优势,并且有大量的中国公司正在投入巨额研发。第三代宽禁带半导体,新能源汽车和这些产业环环相扣,正在共同铸就中国在高端制造方面新的长城。

这六周的暑研,让我看到的不仅是前沿的微纳加工技术,更是看到了一个充满活力的创新生态、一群脚踏实地的人,以及一个由光与智能技术推动的、正在到来的未来。