מאת: גל שחם

ב- 1962 הקולנוען מורטון הייליג, פיתח  את הסנסורמה – חדר רוויי בגירויים שנועדו לגרות את החושים של הקהל, תוך שימוש באמצעי המחשה שונים, כגון: מערכת סטריאו, צגי 3D, מאווררים, כסאות רוטטים ותמציות ריח. ב- 1968, פותחה קסדת המציאות המדומה הראשונה שהיתה מחוברת למחשב. הסנסורמה והקסדה המדוברת נמנות על מערכות המציאות המדומה הראשונות שנוצרו אי פעם.

מציאות מדומה ורבודה: טכנולוגיה חדשה. חלום ישן

במהלך השנתיים האחרונות, יצרניות רבות של מוצרי צריכה אלקטרונים, השיקו מוצרי מציאות מדומה חדשים ואכן, על פי מימצאי חברת המחקר Omdia, גודל השוק של צגי  AR/VR/MR יגיע ל- 5.6 מיליארד דולר עד שנת 2030, בקצב צמיחה שנתי מורכב (CAGRׂׂׂׂ( של 29.3%.

לפני שנדון באתגרי הייצור של שוק צומח זה, נגדיר מספר מונחים.

מציאות מדומה מאפשרת למשתמשים להחליף את העולם האמיתי בעולם מדומה ולחוות סביבה דיגיטלית מלאה, זאת באמצעות הקרנה של תמונה תלת-ממדית על גבי מסכים קטנים הממוקמים בקרבת העיניים. כך ניתן לדמות סביבת תלת-ממד מורכבת ולספק תחושת מציאות. הדורות הבאים של מכשירי מציאות מדומה, בשילוב עם אפליקציות מתאימות, ישמשו במגוון שימושים כדוגמת  מפגשים וירטואליים, הדרכות, סיוע רפואי, אימונים צבאיים, אימוני טיסה ועוד וכך יחסכו בזמן ועלויות, ואולי אף ישנו לעד את תרבות הפנאי של האנושות.

מציאות רבודה באה ליד ביטוי בשכבה של תוכן דיגיטלי המתמזגת עם הסביבה הפיזית אותה רואים דרך עדשות המשקף בזמן אמת.  דוגמא נהדרת לשימוש במציאות רבודה בעולם הצרכני ניתן למצוא במשחק פוקימון-גו אשר היה לאחד היישומים הפופולריים הראשונים של טכנולוגיה זו, כאשר איפשר לשחקנים למצוא, ללכוד, להתאמן ולהשתתף בקרבות עם יצורים וירטואליים, תוך שימוש במיקומו האמיתי של השחקן והתאמתו למיקומו במשחק.

מלבד גיימינג, למציאות הרבודה, בשילוב עם בינה מלאכותית (AI),  יש פוטנציאל לתרום לשיפור אפליקציות שימושיות כמו אפליקציות ניווט, התמצאות וחיפוש מרחבי, כמו גם, אפליקציות רפואיות. יחד עם זה, הטכנולוגיות לייצור משקפי מציאות רבודה עדיין בשלבי פיתוח, וידרשו מספר שנים נוספות עד שנמצא משקפי AR בייצור המוני ובאיכות מספקת.

לאחרונה יותר ויותר צרכנים נחשפים למכשירי מציאות מעורבת (MR), שלעיתים מכונה גם מציאות היברידית. מדובר בשילוב בין העולם הפיזי לזה הווירטואלי במטרה לייצר מציאות המשלבת בין AR ל- VR, ולספק למשתמשים חווית מחשוב מרחבית ואינטראקטיבית בזמן אמת. טכנולוגית MR מוצגת על גבי צגים קטנים מאד, בעלי רזולוציה גבוהה אף יותר ממכשירי טלוויזיה 4K. צגים אלה, בשילוב עם מערך מצלמות וחיישנים מתוחכמים, מסוגלים להכניס את המציאות החיצונית הסובבת את המשתמש אל תוך העולם הווירטואלי, ומאפשרים למכשירי MR לפתוח את הדלת לעולם המשלב בו זמנית בין תוכן וירטואלי ותוכן מציאותי, ובמסגרתו אנשים יכולים לתקשר ולעבוד יחד.

בחלק ממכשירי המציאות המעורבת, קיים חיווי המשקף לסביבה כי  המשתמש שקוע במלואו בחוויה הווירטואלית ואינו זמין כרגע. בנוסף, בחלק מהמכשירים קיים כיול אוטומטי שמטרתו  למרכז את עדשות המכשיר בהתאמה למשקפי הראיה של משתמשים קצרי רואי. בכל מקרה, האפליקציות מספקות למשתמש חוויה בעולם האמיתי ובעולם הוירטואלי גם יחד, וניתן לשלוט בהן באמצעות מחוות עין ויד.

פוטנציאל השוק של מכשירי המציאות המעורבת רחב ויש ציפיה שהיצרנים יציעו, בנוסף למגוון יישומים בתחומי הבידור, גם יישומים לתחומי הפרסום, הקניות, השירותים הרפואיים מרחוק ועוד."

אתגרים בייצור הצגים

האתגרים  העומדים בפני יצרנים המפתחים צגים זעירים וייעודיים עבור מכשירי המציאות המדומה והמעורבת (VR/MR) שונים מן האתגרים שעומדים בפני  יצרני  צגים למכשירי מציאות רבודה (AR). במשקפי AR קיים אתגר אופטי המתבטא בצורך לראות את המציאות באופן ישיר מבעד, או דרך, עדשת המשקף באמצעות העיניים, ולשלב תוכן דיגיטלי שיוקרן על אותה עדשה בעזרת מקרן זעיר. על מנת לאפשר חוויה כזאת יצרני העדשות משתמשים בטכנולוגיה אופטית מתקדמת הדרושה כדי לכוון את האור ישירות לעין. האתגר של יצרני התצוגה מורכב וכולל דרישה למזעור (קטן מ-1 ס"מ), מתן רזולוציה גבוהה ורמת בהירות גבוהה, בכדי להתמודד עם האור הטבעי אשר מקיף את המשקפיים מכל עבר, בייחוד אם משתמשים במכשיר בחוץ.

במכשירי ה- MR וה-  VR קיים אתגר  להעביר את המציאות המצולמת באמצעות מצלמות דיגיטליות, אל מסך זעיר הממוקם מול העיניים. כאן רואים את העולם האמיתי דרך צילום וידאו ולא ישירות דרך עדשות שקופות. האתגר של יצרני התצוגה עבור מכשירים מורכב גם כן וכולל דרישה לרזולוציה מאוד גבוהה, צריכת זרם נמוכה, קצבי ריענון גבוהים ועמידות בפני שימוש מתמשך. מכשירים כאלו קיימים בשוק, ומה שמשותף להם הוא שהדרישות לאיכות התצוגה ולרזולוציה גבוהה יותר, מחמירות עם השנים ומאתגרות את טכנולוגית התצוגה וגם את דרישות הציוד לבקרת תהליך הייצור.  

מחיר הצגים המתקדמים מגיע לכדי 30% מעלות הייצור הכוללת של המכשיר

הרחבת השימוש בטכנולוגית המציאות המעורבת והרבודה והפיכתה לחלק בלתי נפרד מהמציאות היומיומית שלנו תלויה במידה רבה בהשקעות המתבצעות כרגע באקו-סיסטם של האפליקציות. ככל שיצטברו יותר יישומים מוצלחים, הדרישה למכשירים בקרב הצרכנים תגדל. יחד עם זה, חסם נוסף שמונע ממציאות מעורבת להפוך למכשיר שימושי בכל בית הוא המחיר הגבוה כמובן.

מסתבר כי אחד הרכיבים היקרים ביותר בייצור מכשירי מציאות מעורבת הם הצגים הייחודיים. חברת המחקר Omdia מדווחת כי במונחים של עלויות ייצור, חלקם של הצגים בעלות הכוללת של ייצור מכשירי מציאות מעורבת מגיע לכדי 30%.  

הדרך למימוש הפוטנציאל המסחרי

למרות שהפוטנציאל המסחרי שלהם גדול מזה של טלפונים ניידים, מכשירי המציאות המעורבת טרם הפכו למוצר צריכה המוני. חסמי השוק העיקריים הם המחיר הגבוה יחסית וחוסר נוחות בשימוש המתבטאת במשקל ובמימדי המכשיר, כמו גם אורך חיי סוללה, יכולת טעינה ועוד. לחסמים  אלו קיימים פתרונות טכנולוגים אך הם כרוכים זה בזה. האתגר העומד כיום בפני היצרנים הוא להוריד את עלות היצור ולשפר את נוחות השימוש מבלי לרדת באיכות. אחת הדרכים לשיפור תגיע מהתמקדות בצגים.

היצרניות הגדולות  בתחום שוקדות היום על דרכים  לצמצום עלויות הייצור של צגים זעירים, המתאפיינים ברזולוציה גבוהה וקרבה לעין (near-eye display). חברת KLA, מובילת שוק בתחום הציוד לבקרה ושיפור תהליכי הייצור של צגים שטוחים, שותפה לתהליכי החשיבה והתכנון של דרכים לצמצום העלויות, כפי שמתווים יצרני המכשירים המובילים.

בחזית הטכנולוגיה של הצגים הזעירים תמצאו את טכנולוגית ה-OLEDoS  (OLED on Silicon) או במילים אחרות טכנולוגית OLED  על גבי מצע של פרוסת סיליקון.  טכנולוגיה זו יכולה לספק חיווי ברזולוציה גבוהה, במיוחד עבור מכשירי מציאות וירטואלית ומציאות מעורבת המחייבים צגים שקרובים מאוד לעין. הדרישה לצגים כאלה מניעה היום תהליכי ייצור חדשניים המשלבים טכנולוגיות ייצור מתעשיית המוליכים למחצה בשילוב עם טכנולוגיה מתחום תצוגת OLED, המוכרת לנו ממסכי טלוויזיה ומסכים בטלפונים ניידים מתקדמים.

שימוש בפרוסות סיליקון כמצע לצג, מאפשר לייצר תצוגה עם רזולוציה גבוהה מאוד, בצפיפות של יותר מ- 3000 פיקסלים לאינץ'. לשם השוואה בטלפון נייד טיפוסי הצפיפות הינה כ- 500 פיקסלים לאינץ'.

טיוב תהליכי הייצור

אחת הדרכים  לצמצום עלויות הייצור של מכשירי מציאות מעורבת כרוכה בפיתוח פתרונות לטיוב תהליכי הייצור והגדלת התפוקה. הפתרונות לבקרת תהליכי היצור שמפתחת חברת KLA משמשים כ"עיניים" של פס הייצור, ומאפשרים סריקה אופטית של השלבים השונים בתהליך הייצור, תוך ניטור פגמים בגודל הקטן ממיקרון. מידע זה על פגמים בתהליכי הייצור מאפשר ליצרנים לקבל החלטות בזמן אמת לגבי הפגמים הקריטיים שביניהם, אלו שעשויים לגרום לפסילה של הצג בבדיקת האיכות בסוף תהליך הייצור. טיוב התהליך אף מצמצם את צריכת האנרגיה ומונע בזבוז של חומרי גלם. כל אלו עשויים לגרום להורדת מחירי הצגים, דבר שעשוי להשפיע גם על מחירם הסופי של משקפי מציאות מעורבת.

בעקבות שיתוף פעולה הדוק של KLA עם הלקוחות והבנה עמוקה של האתגרים שלהם  השיקה השנה החברה את Castor™    - מערכת בדיקה מתקדמת לבקרת תהליך ייצור של צגי OLEDoS. מערכת זו מספקת פתרון אוטומטי ייחודי שכולל מציאת פגמים קטנים ממיקרון וביצוע מדידות שונות לפגמים שקיימים מתחת לפני השטח.

עם ההבשלה של תהליך הייצור בטכנולוגית OLEDoS ניתן יהיה להפחית בצורה ניכרת את עלויות הייצור של הצגים. בעתיד, עם התקדמות הטכנולוגיות השונות, יחד עם ירידה בעלויות ייצור, מזעור ברכיבים והתפתחות האקו-סיסטם של האפליקציות, מכשירי המציאות המעורבת MR יהפכו לברי השגה ופופולריים בקרב הקהל רחב, וכן יהיו קלים ונוחים יותר לשימוש. כך הם יהפכו מחוויה בידורית לאביזר חיוני, אולי אף יותר מהטלפון הנייד, ויאפשרו ממשקים חדשים עם העולם שסביבנו.

הכותב הוא מנהל השיווק של חטיבת הצגים השטוחים בחברת KLA