在算力爆發與地緣政治的背景下，化合物半導體磷化銦竟成為全球AI基礎建設的關鍵戰略物資，從超大型資料中心到太空中的光學衛星間鏈路，磷化銦材料以無可替代的特性，主宰AI世代的話語權。
文／周佳蓉
ＧＰＵ大廠輝達近期宣布，分別各自投資二○億美元於光通訊大廠Lumentum與Coherent，業界將此解讀為對光通訊長期戰略最有力的宣示。算力再強，若無高速光互連支撐，終究只是空轉。而在每一顆雷射元件的背後，都有磷化銦的身影。一年多前，中國商務部與海關總署發布「第十號公告」，這一份管制清單正式宣布對鎢、碲、鉍、鉬、銦等五大關鍵物項禁止出口，消息一出，全球光通訊業隨即陷入搶料恐慌，由於全球磷化銦基板市場高度集中於美商AXT、日本住友電工等手上，但中國更長期掌握著關鍵材料的提煉加工產能，而美商AXT其主力生產基地恰恰就落在北京，磷化銦的供應缺口，瞬間成為ＡＩ軍備競賽中最脆弱的一環。
轉變成為矽光子的心臟
然而，為何這種化合物材料，能引發如此巨大的連鎖反應？相較於矽（Si）、鍺（Ge）主導的第一代半導體，磷化銦（InP）與砷化鎵（GaAs）屬於第二代半導體，磷化銦具備三大矽無可比擬的核心優勢：電子移動速度比矽快上數倍，可輕鬆實現四○○Ｇ、八○○Ｇ乃至一．六Ｔ超高速訊號調變；一．三至一．五五微米的發光波長，恰落在光纖傳輸損耗最低的甜蜜點；「直接能隙」特性可將電能直接轉為光能，是製作ＤＦＢ雷射與高速光偵測器的唯一選材。此外，高耐熱性與抗輻射更讓它在資料中心全天候高負載環境中，展現出遠超矽的可靠性。
在傳統的光收發模組時代，磷化銦主要扮演接收端（ＰＤ）與發射端（ＬＤ）的獨立元件，但隨著ＡＩ運算對頻寬與功耗的極致要求，矽光子與ＣＰＯ技術的推展，磷化銦的角色從獨立組件轉變為「矽光子的心臟」，特別的是，矽晶片本身無法產生高效率光源，必須仰賴磷化銦材料的增益晶片來發光，為了克服矽光晶片的高熱與損耗，工程師必須採用磷化銦製成的高功率、高穩定性的雷射晶片，以外掛或異質整合的方式，點亮矽光子的傳輸電路。
此外，輝達在今年的ＧＴＣ大會定調，未來ＡＩ資料中心互連將需要更多銅纜、光通訊與共同光學封裝（ＣＰＯ）產能，也明確拋出了「光銅並行」還會持續好一陣子，意味著市場預測光進銅退的時刻還未到來，磷化銦的應用版圖也從地表延伸至太空：砷化銦鎵（InGaAs）光電元件已滲透國防紅外線感測系統；SpaceX星鏈與多家業者計畫部署太空資料中心，衛星間鏈路（OISL）同樣仰賴三五族化合物雷射，實現太空光速傳輸。
這場上游料源斷供帶來的教訓，迫使台廠加速重組料源結構。全新、聯亞、IET-KY已開始積極導入日系住友電工等非中系基板供應商，以分散對AXT產能的高度依賴。住友電工憑藉與ＪＸ金屬緊密合作，確保高純度銦與磷原料的供給，加上核心晶體在日本、美國設有加工中心，使其不受中國出口許可申請進度的直接制約，成為重要的替代料源。
台灣磊晶廠各自以截然不同的技術路徑與產品定位，搶占ＡＩ供應鏈的關鍵位置。聯亞是台系磊晶廠中InP基板庫存最充裕者，現有庫存可支應至今年第三季；在關鍵E-beam顯影設備產能預估去年同期增加逾一．五倍，新購MOCVD機台預計二七年下半年投產，磊晶產能可再增至多三成。
其他包括IET-KY、全新也都在先前法說會中，強調將積極擴大磷化銦磊晶產能，藉此全力滿足客戶需求；英特磊美國新廠二期預計今年完工，可望有逾一倍的成長；在InP基板供應動盪之際，全新展現了強大的調度能力，成功開發第二與第三家供應來源，確保PD及LD磊晶出貨動能，公司也新購置五台MOCVD機台，估計最快年底前再開出新產能。
ＣＷ雷射成台廠新跑道
雷射在ＡＩ機櫃中長距離的光收發模組中，可分為電吸收調變雷射（ＥＭＬ）與連續波雷射（CW Laser）兩大類型，短距離則是VCSEL雷射的天下。ＥＭＬ雷射因在單一晶片內整合了訊號調變功能，具備在超長傳輸距離下訊號穩定、功耗相對低的特性，使其成為超大型資料中心的首選方案，堪稱光通訊領域的戰略物資。（全文未完）
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