砷化鎵為光電半導體重要之一環

隨著通訊產業的高速成長,無線通訊關鍵零組件之-砷化鎵元件,海內外均掀起一股投資及擴產熱潮;台灣從上游的磊晶片、IC設計,中游的代工製造到下游的封裝測試,亦都見到財團或企業如廣達、明碁等投資案。

由於全球PC產業的興盛,成功扶植了台灣矽產業的發展,進而建立矽產業的專業分工體系;在國際手機大廠紛向台灣尋求代工產能之時,砷化鎵產業是否能依循台灣經驗、步上矽晶圓成功的代工模式,令台灣成為無線通訊生產大國,備受投資人注目。

全新光電總經理林昆泉表示,砷化鎵(GaAs)產業屬於光電半導體元件產業之一環,所謂光電半導體元件泛指使用半導體材料,如GaAs、Si(矽)、GaP(磷化鎵)或有機材料等所製作而成的元件。由於砷化鎵具有高頻、抗輻射、耐高溫等特性,因此在無線通訊將成主流之時,砷化鎵的相關應用更是令投資人期待。

聯電與台積電均已先後宣示將跨入砷化鎵(GaAs)代工領域。聯電早於台積電跨入砷化鎵代工領域,由聯電轉投資40%的聯銓科技,已於2000年5月正式在南科登記成立,將以研發4-6吋砷化鎵磊晶片及銦鎵化磷(AnGap)為主。而台積電則是利用原有的6吋晶圓廠的產能,在適當時點投入砷化鎵代工。專業分工是否建立將成投資考量重點

儘管砷化鎵與矽的產業結構相似,同樣可分為上游的磊晶長成、晶圓設計、生產製造、封裝測試、系統組裝等,但是矽產業已通過數十年的景氣循環,從早期的垂直整合發展到現在的專業分工,已確定為一有效共榮的產業生態。

但是砷化鎵產業,受到無線通訊才剛從國防、軍事工業中「解禁」,目前仍是IDM(International Design Manufacturer)大廠主導整個產業生態,目前專業的Fabless公司不算太多;加上IDM廠保有製程技術及產能的領先地位,是否能順利沿襲矽產業的專業分工模式,將成投資考量的重點。

此外,砷化鎵產業與矽產業最大的不同點在於,元件的特性決定權在於磊晶片的材質,與矽晶圓的重要性相較之下較高;因此,磊晶片的品質要求、及是否得到客戶認證,所形成的產業進入障礙亦較高。這也是目前己量產廠商歷經2~3年努力後才真正接獲大廠訂單的原因。
砷化鎵的多元光電應用

力世投顧研究員黃彰琦指出,砷化鎵產品目前大致可分為三類,一種是輸入電流可產生光的發光元件,如發光二極體(LED)、半導體雷射(Laser Diode)、EL(Electro Luminescence);第二種為當光照射時,可將光能量轉為電流訊號的檢光元件或光感測元件,如Photo-Transistor、CCD、CMOS Image Sensor等;第三種則是將發光元件與檢光元件組合成模組,如Photo-Interrupter、Photo-coupler、IrDA module。

分析當前行動電話的通訊結構部分,主要可分為射頻(RF)、中頻(IF)、基頻(BB)三部份;由於砷化鎵具有高頻傳輸的特性,因此目前射頻的主要零件-PA(功率放大器)以砷化鎵IC的效果最好。

由於未來行動通訊3G發展已成趨勢,無論是採用CDMA或是其他的3G規格,對於發射的功率線性要求一定更高。黃彰琦預估砷化鎵IC在射頻IC能發展的空間將最大。

除了無線通訊IC之外,區域網路邁向超高速乙太網路,光纖通訊在高速區域網路的廣泛使用將勢在必行,以砷化鎵為材料製成之VCSEL(垂直共振腔面射型雷射二極體),因具有檢測容易、傳輸速率高、穩定度高及壽命長等優點,亦有希望成為光發射器內發光元件的主流。

砷化鎵所生產的高亮度LED也可用在照明上,初期先應用在汽車的剎車燈上(紅光),未來包括車內閱讀燈、室外看板所需要的白光LED,均可看到砷化鎵的影子。砷化鎵磊晶片尚可應用於雷射讀取頭、太陽能電池的單體等。

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