NVIDIA CPO 隱藏夥伴？英特磊用 MBE 高階磊晶卡位 AI 光通訊爆發
隨著 AI 資料中心建置量增加，光收發模組做為資料中心互連的關鍵元件，需求正快速起飛，三五族半導體廠英特磊（IET）董事長暨總經理高永中接受《科技新報》專訪時提到，手機的出現改變了三五族半導體的市場規模，如今「AI 商機可能比手機還大」。
英特磊沒採用三五族長晶主流的 MOCVD（金屬有機化學氣相沉積）技術，而是選擇 MBE（分子束磊晶）這條路，高永中笑稱「因為我只懂這個」。他表示，當年攻讀博士時，便和兩位師兄的親手打造出一套 MBE 設備，進行 MBE 矽化物的研發，最後發現矽基 IC 產業對雜質、真空要求太高，讓他思考如何將 MBE 發揮最大效益，最後決定切入三五族化合物半導體材料。
高永中指出，三五族材料最大的魅力在於組合多樣性，打開元素週期表就會發現，第三族與第五族元素可多種組合，生成如砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）、三元銦鎵砷（InGaAs）、四元銦鎵砷磷（InGaAsP）等材料。至於真正改變三五族產業規模的，是 1990 年代末期手機市場剛普及，帶動對 RF 元件的需求，特別是 PA（功率放大器）與 Switch（交換器）兩大關鍵元件，「90 年初我們說一部 MBE 就夠支持三五族元件了，但手機出現後，整個局勢完全改變了。」
▲ 英特磊（IET）董事長暨總經理高永中。（Source：科技新報）
然而，在公司的策略初期，高永中便放棄投入 GaAs HBT PA 市場，雖然市場龐大，但這項技術更適合 MOCVD 生長。他評估若無法在技術與成本上取得競爭力，貿然投入反而會造成傷害，尤其在美國設廠的人力與營運成本較高的環境下。因此，他決定先攻「只有 MBE 能做，而且毛利相對高」的產品，相信只要做出夠水準的產品，就會有業績出現。
而他也決定切入銻化鎵（GaSb）、磷化銦等三五族材料，並與 Coherent（當年的 Finisar，未與 II-VI 合併前）合作開發「面射型雷射」（VCSEL），成為目前全球唯一一間具備量產型 MBE 製程生產 VCSEL 能力的公司。
不打價格戰，MBE 幫助 IET 走向高端磊晶
談到 MBE 這項技術，高永中解釋其操作方式更像「光學快門」，用開關快門來控制三族和五族元素的生長，雖然成長速度相對 MOCVD 較慢，也不像該技術有利大量生產，但在厚度控制與界面品質上具有極高準確度，且較乾淨、低污染，大多生產 pHEMT（假型高速電子場效電晶體）元件。
此外，MBE 還有個無可取代的優勢，便是在「摻雜物的高低濃度控制」（Doping）。高永中舉例，在氮化鎵材料中，相較 MOCVD，MBE 的 N 型摻雜濃度可提升至 100 倍，可改善接觸電阻，當進行電轉換時，接觸電阻可減少五倍，對資料中心等電源轉換效率極為敏感的應用來說，節省 1% 電力即是巨大的成本差異。
也因此，英特磊目前主要聚焦在高階應用與技術差異化，目標是將高階 MBE 技術導入量產，並持續降低成本。截至目前，IET 已具備完整的磊晶與自製機台能力，也讓公司累積高度技術不可取代性。
隨著市場上主流的光電模組產品已邁入 100G、甚至 200G 的高速傳輸世代。目前 Coherent 的 100G 與其他主流光電大廠的 200G PD（光檢測器）的磊晶均交由英特磊研發代工。也使英特磊被視為另一個「隱藏版的矽光子廠家」，甚至是隱形冠軍。
除了主力的 PD 業務外，IET 開始著眼於其他潛在的高階應用市場，如用於矽光子光源的量子點雷射（Quantum Dot Laser）和高速面射型雷射（VCSEL）開發，前者已建立專門團隊與機台開發中，後者則有望做為高速光源，可實現更簡化、低功耗的高速資料傳輸，這也將是 AI 與雲端資料中心發展下的新需求。
GaN 製程朝向「Hybrid」結構，IET 供「二次磊晶」新解方
談到未來 MBE 的機會，高永中表示，做為一間 EPI House，英特磊不僅做磊晶，還開發設備，現在很多 MBE 客製化機器市面根本買不到，也沒有人願意開發，但由於自己是使用者，最清楚怎麼改、怎麼調，才能真正符合製程需求。
為了提升接單競爭力，英特磊推進新廠二期擴建，將原本做為倉儲用途的空間，改造成完整的生產基地，預期產能可提升約 50%。原本可容納 24 台機台的新廠房，升級後最多可放到 36 台；同時，也全面展開機台翻新作業，讓原本老舊的設備，經過調校後甚至能超越新機的表現。而且可以修改成不同三五族材料磊晶機台應用。
在 MBE 機台布局方面，高永中也提到 n-Type 高濃度氮化鎵（GaN）「二次磊晶」（regrowth）的 MBE 專用機台，因應客戶常因距離與製程銜接造成整體週期拉長，使量產變困難。
透過將主體結構由 MOCVD 長成的 GaN HEMT（高電子遷移率電晶體）進行二次磊晶，可針對關鍵Source & Drain接觸區進行磊晶優化，有效降低接觸電阻（Contact Resistance）、提升高頻表現，做為提升 AI 資料中心與高階通訊應用的功率轉換元件的新解方。
由於目前的 AI 伺服器在長時間的 AI 訓練下，高溫與高電流將帶來系統耗電問題。透過二次磊晶技術將有助於未來的AI伺服器的功率元件將會有更高的轉換效率，並減少電源模組的能耗與散熱需求，並增加系統穩定性。除此之外，過去應用於通訊領域的 GaN HEMT 高頻元件，由於其高頻潛能常被接觸電阻與載子注入效率所限制，透過 n+ GaN 二次磊晶技術將更適用於 6G 世代的高頻通訊元件。
因此，未來 GaN 元件裝置的主流製程將朝向「Hybrid」（混合）結構發展，高永中指出，最理想的合作模式就是提供客戶一站式 Turnkey 解決方案，即英特磊負責機台的建置、維護與操作，讓客戶能專注在應用與產品開發上，做為推進技術的供應者。
今年訂單能見度高，待年底 InP 基板供應瓶頸解決後迎新高
展望未來，高永中預期 2025 年全年業績有望突破 2022 年的歷史高點，再創歷史新高。儘管今年仍受限於磷化銦（InP）基板的供應瓶頸，影響交期與產能擴充，但整體AI市場需求強勁、且主要客戶這兩年的出貨目標都是呈現翻倍成長，因此預期今明兩年的營收有望實現顯著成長，公司也將積極多方協調 InP 基板供應鏈，預期下半年就能夠跟上AI高速運算的訂單需求。
雖然目前地緣政治仍不穩定，但在 AI 熱潮、銅退光進、高速傳輸等趨勢下，英特磊選擇了一條不同於主流的大規模競賽之路，不拚價格、不靠規模，而是以 MBE、一條龍解決方案，深耕高階磊晶領域，目標在 100G、200G 甚至是下一代 400G 與更高速的資料傳輸需求，持續扮演背後關鍵推手的角色。
（首圖來源：科技新報）