AI 與高速通訊核心！勤友光電以 Laser Debonder 引領化合物半導體關鍵製程
- 3天前
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隨著 AI 與高速通訊需求爆發，InP（磷化銦）與 GaAs（砷化鎵）等三五族半導體，憑藉獨特的光電特性，在 AI 資料中心與 5G/6G 領域中扮演著不可或缺的傳輸樞紐。
儘管市場潛力巨大，但這些材料脆弱且昂貴的特性，使得後段加工面臨極大挑戰。為此，Laser Debonder（雷射解膠 / 剝離設備） 應運而生，成功克服了製程上的痛點，成為業界實現高良率晶圓薄化與先進封裝的核心關鍵。
InP 與 GaAs 的物理優勢與 AI、通訊應用分工
相較於傳統的矽（Si）基材料，InP 與 GaAs 具備直接能隙（Direct Bandgap）與超高電子遷移率，這使得它們能高效實現電光轉換，並在極高頻率下穩定運作。兩者在市場上的分工分述如下：
InP（磷化銦）— AI 光通訊與超高速傳輸的核心
InP 的發光波長完美契合光纖傳輸的低損耗波段（1310nm 至 1550nm），且具備極高的飽和電子漂移速度。在 AI 資料中心內，GPU 之間的傳輸需求已從 400G/800G 邁向更高速率，傳統銅線因訊號衰減已達極限。InP 被廣泛用於製造高速光模組中的共同封裝光學（CPO）、分佈回饋型雷射（DFB Laser）及電吸收調變雷射（EML），主宰了長距離、超高速的 AI 算力基礎設施。
GaAs（砷化鎵）— 中短距離光通訊與無線射頻的主力
GaAs 擁有非常成熟的製程與成本優勢。在通訊領域，它是智慧型手機、WiFi 7 射頻前端功率放大器（PA）的標準配置；在 AI 資料中心內部，GaAs 製成的面射型雷射（VCSEL）則主導了中或短距離傳輸，提供高性價比的高速連線。
製造挑戰：脆弱晶圓的薄化難題
儘管 InP 和 GaAs 性能優異，但它們的材料特性帶來了棘手的製造限制：
硬度低且極脆：GaAs 和 InP 比矽晶圓更為脆弱，在製程中極易發生破裂、翹曲。
散熱與高頻效能需求：為了提升元件的散熱效率並縮短導通孔路徑以利高頻傳輸，晶圓必須進行極度薄化。
高昂的基板成本：InP 基板價格極高且尺寸較小（主流為 4 吋至 6 吋），傳統的機械剝離或化學解膠極易造成晶圓損壞，導致難以承受的良率損失。
Laser Debonder 在三五族半導體製程中的關鍵角色
為了在不損壞晶圓的前提下完成薄化與後續加工，半導體後段製程廣泛採用暫時性鍵合與解膠技術（Temporary Bonding and Debonding, TBDB）。而 Laser Debonder（雷射解膠系統） 正是此技術的核心：
精準能量控制，實現無應力分離
在製程中，InP/GaAs 晶圓的正面會先透過特殊的雷射解膠膜（Laser Debond Film）黏貼於玻璃載板（Glass Carrier）上。當背面的薄化與電極製作完成後，Laser Debonder 會發射特定波長（ 355nm 紫外光）的雷射，穿透玻璃載板精準照射在膠材介面上。雷射能量會瞬間破壞膠材的化學鍵使其光解，讓晶圓與載板在完全無機械外力（無應力）的狀態下自動分離，完美避免了脆性化合物晶圓的碎裂。
避免熱損傷，保護敏感光電元件
GaAs 與 InP 元件（如雷射二極體、精密光電探測器）對溫度極其敏感。傳統的熱解膠技術需要長時間高溫加熱，容易導致晶圓內部的金屬層或光電結構變質。Laser Debonder 採用短脈衝雷射進行非接觸式加工，作用時間極短且熱影響區（HAZ）極小，能在維持常溫的情況下完成去接合，確保 AI 光通訊晶片的光學特性與電子結構不受影響。
支撐三維異質整合（3D IC / CPO）
隨著 AI 對頻寬的需求邁向太赫茲（THz）世代，將 InP/GaAs 光電晶片與矽基邏輯晶片（如 GPU、ASIC）進行三維堆疊（3D Integration）已成必然趨勢。Laser Debonder 能夠穩定處理超薄晶圓及重佈線層（RDL）的轉移，是實現先進光電異質整合、降低傳輸延遲不可或缺的製程基石。
早在 2021 年，勤友光電便已深具前瞻視野，與一線客戶展開深度合作，率先將 Laser Debonder導入此關鍵領域並成功商業化。如今，隨著 AI 算力的無止境擴張與通訊技術的世代交替，InP 與 GaAs 等化合物半導體已被推上科技浪潮的最前線，而勤友光電的提早佈局正展現出巨大價值。
作為後段先進封裝與薄化製程的「隱形守護者」，勤友光電的 Laser Debonder 成功克服了三五族材料高脆性、高成本的製造挑戰。憑藉精準、低熱效應的雷射解膠技術，不僅大幅提升高效能光通訊晶片的產出良率，更加速了高密度共同封裝光學（CPO）與未來 6G 晶片的商轉進程，成為推動化合物半導體在 AI 時代發光發熱的重要推手。
化合物半導體晶圓示意. 來源： xiao zhou / Getty Images
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