Ermöglichung der nächsten Generation intelligenter Brillen

Intelligente Brillen waren ein heißes Thema auf der CES 2025 und werden als die nächste große Kategorie der Wearables angepriesen. Counterpoint Research schätzt, dass der weltweite Absatz von Smart Glasses deutlich steigen wird, von weniger als 3 Millionen Stück im Jahr 2024 auf fast 45 Millionen Stück jährlich im Jahr 2030.

Im vergangenen Jahr hat sich die Branche der intelligenten Brillen mit schlanken, leichten Designs und einer Vielzahl von Funktionen, die sich leicht per Sprachbefehl steuern lassen, sowie mit integrierten Mikrodisplays gewandelt.

Die Entwicklung der Smart-Brillen

Die ersten Technologien für intelligente Brillen fanden bei den Verbrauchern nur begrenzt Anklang. Da sie nur Audio- und Kamerafunktionen ermöglichten, die bei modernen Smartphones Standard sind, wurden diese Geräte als Nischenspiel mit wenigen zusätzlichen Anwendungsfällen angesehen.

Mit der Konvergenz von künstlicher Intelligenz (KI) und den Fortschritten bei den Mikro-Display-Funktionen, die in intelligente Brillen integriert werden können, hat deren Attraktivität drastisch zugenommen. Diese Fortschritte erfüllen Bedürfnisse, für die es heute keine eleganten Lösungen gibt. Von allgemeinen Anwendungsfällen wie Echtzeitübersetzung und -navigation bis hin zu spezifischeren Anwendungen wie der Zusammenfassung von Notizen in einem Meeting oder der Verfolgung wichtiger Gesundheitsparameter für Sportler eröffnen diese KI-fähigen Smart Glasses der nächsten Generation neue Grenzen und Anwendungen, die sich die Verbraucher vielleicht nicht vorgestellt haben.

Im Zuge der weiteren technologischen Entwicklung sind mehrere Anbieter der Meinung, dass eine vollständige Augmented-Reality-Brille (AR) der nächste Personal Computer sein könnte, der eine mobile und personalisierte Möglichkeit bietet, zu arbeiten, sich zu vernetzen und zu unterhalten. Auch wenn der Weg zu einer AR-Brille noch weit ist, hinterlassen smarte Brillen einen unauslöschlichen Eindruck auf dem Markt für tragbare Geräte.

Herausforderungen in den Bereichen Immobilien und Energie

Nearly 3 billion people across the world use glasses, and most are accustomed to very light weight frames (< 35 grams) that can be worn comfortably throughout the day. This constraint has created significant real estate challenges and power consumption limitations for all functional additions to smart glasses such as cameras, displays, and batteries.

Diese Herausforderungen haben die Einführung neuer Mikro-Display-Technologien vorangetrieben, die den Platz- und Energiebedarf decken und gleichzeitig die Helligkeit bieten, die für Displays bei Umgebungslicht erforderlich ist. Diese Innovation in der Displaytechnologie ist entscheidend für die Weiterentwicklung von Smart Glasses.

Innovationen im Bereich der Displays, die diese Herausforderungen angehen

Viele etablierte Display-Technologien haben Schwierigkeiten, mit Sonnenlicht fertig zu werden, und diejenigen, die dies schaffen, sind relativ stromhungrig, wie beispielsweise Displays auf Basis von Liquid Crystal on Silicon (LCOS). Innovationen bei Mikrodisplays wie Micro-LEDs haben extrem helle Displays (>1 Mio. Nits) bei dem extrem niedrigen Stromverbrauch ermöglicht, der für KI-Brillen mit extrem kleiner Grundfläche erforderlich ist. Micro-LEDs sind selbstleuchtend, sodass nur die Pixel, die leuchten, Strom verbrauchen. Dies ist bei Smart-Brillen von Vorteil, bei denen Kontextinformationen angezeigt werden, die nur ein begrenztes Sichtfeld (FOV) von etwa 20 bis 30 Grad erfordern und bei denen nicht alle Pixel leuchten müssen. Mit der Zeit, wenn sich die Technologie weiterentwickelt und effizienter wird, erwarten wir, dass sich diese Brillen mit begrenztem Sichtfeld zu vollständigen AR-Displays (großes Sichtfeld > 70 Grad) weiterentwickeln werden.

MicroLED-Konstruktion und GF-Lösungen – 28SLPe und 22FDX+

MicroLED-Displays bestehen in der Regel aus zwei Wafern: einer Vorderseite mit GaN-LEDs und einer CMOS-Backplane, die die LEDs ansteuert. Im Folgenden erfahren Sie mehr darüber, wie die differenzierten Technologien von GF diese Fortschritte ermöglichen.

Die von GF angebotenen Plattformen 28SLPe und 22FDX bieten wichtige Funktionen für sehr kompakte CMOS-Backplane-Designs mit extrem niedrigem Stromverbrauch:

• Die Plattformen 28SLPe und 22FDX+ von GF ermöglichen In-Pixel-Treiber mit 1,8-V- und 3,3-V-Bausteinen.

• Beide Plattformen bieten dichte SRAM-Bitzellen, die eine Farbtiefe von 6-10 Bit in 2 - 4um-Pixeln ermöglichen, so dass die Kunden ihr Design hinsichtlich Pixelabstand, Auflösung und Farbtiefe optimieren können, um verschiedene Leistungs-/Preissegmente des Marktes zu bedienen.

• Der 22FDX+ trägt durch Niederspannungs-SRAM und die inhärent geringe Leckage des FD-SOI-Transistors dazu bei, sowohl die aktive Leistung als auch die Leckageleistung zu minimieren.

• GF bietet innovative, kundenspezifische Pixelzellendesigns an, um die wachsenden Anforderungen an die Dichte von Mikro-LEDs zu erfüllen.

• Schließlich ermöglicht GF eine hervorragende Geräteanpassung, um Helligkeitsschwankungen über das gesamte Pixelarray hinweg zu minimieren.

Bei der Herstellung von Mikro-LEDs werden auch strenge Anforderungen an die Wölbung, Verformung, Rauheit und Ebenheit der Wafer gestellt, um verschiedene Bondverfahren zu ermöglichen, die die Kunden einsetzen. GF arbeitet eng mit seinen Kunden zusammen, um deren Anforderungen an ihre spezifischen Bonding-Ansätze zu erfüllen, einschließlich der Unterstützung verschiedener Oberflächenbeschaffenheiten der Wafer. Wir ermöglichen auch eine Roadmap mit TSVs, um Verbindungen zu ermöglichen und die Größe der Lösungen zu reduzieren.

Die FEOL-Fähigkeit (Front End of Line), Metallisierungsstacks und BEOL-Lösungen (Back End of Line) von GF, die für Mikro-LEDs optimiert sind, haben zu Partnerschaften mit mehreren führenden Anbietern geführt, um die nächste Generation von Mikrodisplays mit 28SLPe und 22FDX zu ermöglichen. Mit Blick auf die Zukunft sind die Möglichkeiten für intelligente, KI-fähige Brillen groß und spannend.

Zukunftsperspektiven

Wir gehen davon aus, dass künftige Smart-Brillen ein verbessertes AR-Erlebnis, eine längere Akkulaufzeit und intuitivere Benutzeroberflächen bieten werden. Langfristig ist dies nur ein Schritt auf dem Weg zum Spatial Computing, bei dem vollwertige AR-Brillen für großflächige Bilddarstellungen, Unterhaltung und vieles mehr genutzt werden können. Wir erwarten, dass diese Fortschritte das heutige Computererlebnis ergänzen werden, indem sie die Arbeit an PCs, Tablets und Smartphones erleichtern.

Da wir uns die Zukunft des räumlichen Computings mit vollständigen AR-Brillen vorstellen, ist GF bestrebt, Display-Anwendungen in allen bestehenden und neuen Märkten zu bedienen. Dazu gehören LCD- und OLED-Displays sowie Mikro-Displays der nächsten Generation für Verbraucher-, Automobil- und Industrieanwendungen, in die GF seit Jahren kontinuierlich investiert und Innovationen entwickelt:

• OLED DDIC / TDDI für Smartphones, Smartwatches - GF verfügt mit seinen 28HV-, 40HV- und 55HV-Plattformen über ein breites Portfolio an Lösungen für integrierte Display-Treiberschaltungen (DDICs) und Touch- und Display-Treiber-Integration (TDDI). Darüber hinaus entwickelt GF seine 22FDX+HV-Plattform, um den Energiebedarf von Mobilgeräten der nächsten Generation und Automobilanwendungen zu decken.

• TCON für Display-Treiber, einschließlich AI-fähiger Displays mit integrierten Sensorfunktionen - GF bietet mehrere Lösungen für Timing-Controller mit unseren Prozesstechnologien 22FDX, 28SLPe und 40LP, die speziell für Hochleistungsrechner entwickelt wurden.

• MicroLED-Backplane für HUDs im Automobilbereich – GF bietet die Modelle 28SLPe und 22FDX+ an, die für den Automobilbereich zertifiziert sind und über maßgeschneiderte Funktionen für hochdichte, stromsparende MicroLED-Head-up-Displays (HUD) verfügen.

Die Möglichkeiten sind wirklich endlos. Nach unserem Erfolg bei der Entwicklung wesentlicher Chiptechnologien für moderne Smartphones, Autos und mehr ist GF gut positioniert, um die wachsende Rolle von Smart Glasses und AR-Brillen bei der Neugestaltung unserer Interaktion mit der Welt zu bewältigen.

Für weitere Informationen darüber, wie GF Sie bei der Entwicklung Ihrer nächsten Generation von Smart Glasses oder fortschrittlichen Display-Geräten unterstützen kann, können Sie uns jederzeit unter gf.com kontaktieren .

Anjana Govil ist Senior Director für den Bereich „Smart Mobile Devices“ bei GF