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作者：林松耀/工研院

一、InP具備優良材料特性，滿足未來高速通訊與傳輸需求

隨著5G高速通訊時代的到臨，擁有優異高頻響應特性的化合物半導體，亦隨著5G應用的持續發展而日益受到重視，目前最主流也最成熟的為砷化鎵(GaAs)材料，主要應用在行動裝置、基地台等無線射頻、功率放大器(Power Amplifier, PA)等元件，而像磷化銦(InP)、氮化鎵(GaN)等也陸續被提及有機會導入於5G智慧型手機的功率放大器之中，尤其在無線通訊領域，未來5G世代中長期是往毫米波頻段方向發展，InP材料擁有高達5,400 (cm2/vs)的超高電子遷移率，僅次於GaAs且領先大部分材料，但卻擁有比GaAs更高的功率密度，使InP成為未來5G毫米波頻段或B5G次太赫茲頻段，功率放大器的熱門技術選項之一。

二、InP在光通訊高速傳輸的應用發展潛力

目前InP市場的真正應用主力在於光通訊傳輸應用，InP在許多功能中提供高性能，包括發射、探測、調製和混合等，但由於其高成本，InP經常受到其它半導體技術的挑戰。然而，InP是電信和數據通信應用中的收發器雷射二極體不可或缺的模組。預計未來5G網絡將會產生大規模投資計畫，到2024年電信領域的InP晶圓市場預計將達到5,300萬美元左右。隨著對更高速度的數據傳輸需求，收發器技術正在往更高速率(100G bps和400G bps)的趨勢推進，這將有利InP材料與元件技術的發展，預計數據通信領域的InP晶圓市場在2017~2024年期間的複合年增長率高達28%。

三、InP在高頻通訊領域的應用發展潛力

InP非常適合運用在毫米波(30~300 GHz)與次太赫茲波(100~500 GHz) 的高頻元件領域，如高電子遷移率電晶體(HEMT)和異質結雙極電晶體(HBT)等。InP材料擁有高達5,400 (cm2/v·s)的超高電子遷移率，僅次於GaAs且領先大部分材料，但卻擁有比GaAs更高的功率密度，而與InP晶格匹配的InGaA磊晶層的載流子濃度和電子遷移率亦超過與GaAs晶格匹配的AlGaAs材料，且InP HBT具備比GaAs HBT更低的能隙，其元件的工作電壓可以是GaAs HBT的一半，因此InP HBT製程的功率放大器耗電量將會比目前的GaAs HBT大為降低，且其功率附加效率(PAE)亦可更為提高，應用於手機上將使手機的使用時間大為提升，因此被視為在新一代智慧型手機應用領域深具潛力。另外，InP材料亦可應用於衛星通訊之微波射頻積體電路等領域，而在毫米波/B5G通訊、圖像傳感等新興應用領域也都具有很高的市場發展潛力。

四、結論

在全球InP元件製造的供應鏈方面較為多元分散，目前大部分InP晶圓製造廠商都專注於光子整合電路晶片的應用領域，如美國Finisar、Lumentum、II-VI Incorporated、Macom、NeoPhotonics，歐洲AMS和亞洲Broadcom、Mitsubishi Electric、Fijitsu…等廠商。而在InP磊晶片製造廠商方面則非常集中，Landmark是市場上的領導者，專注於光子應用，而IQE則在光子和射頻應用產品方面具有關鍵地位，而臺灣相關廠商則包含英特磊、聯亞光電、全新光電…等廠商，皆有相關InP產品的生產布局。至於InP的晶圓原料，有超過80%的市場份額由兩家公司占有，分別是Sumitomo Electric Industrie(SEI)和AXT，排名第三位為JX Nippon Group，其它廠商則處於試產中或研發階段。面對未來B5G等下一代通訊技術的發展，臺灣產業具有極佳的4G/5G/B5G射頻與光通訊產業發展基礎，應持續技術精進並擴大產業應用範疇，才能在未來快速變動的5G/B5G通訊世代掌握先機，並提升相關產業附加價值。

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