AI算力新材料，“磷化铟”市场崛起_半导体|激光器|芯片|人工智能

【AI算力新材料，“磷化铟”市场崛起】在科技飞速发展的当下， AI 技术如汹涌浪潮，席卷全球各个领域，成为推动社会进步与产业变革的核心力量。而在 AI 产业蓬勃发展的背后，半导体材料作为关键支撑，正经历着前所未有的变革与创新。其中，磷化铟材料以其独特的性能优势，在 AI产业中崭露头角，逐渐成为市场瞩目的焦点。
01什么是磷化铟？铟，化学符号为In ，原子序数 49 ，属于 ⅢA 族金属元素。其质地极为柔软，呈银白色并略带淡蓝色光泽，具有良好的延展性，熔点较低，沸点却较高。铟在地球地壳中的含量相对稀少，且并无独立的矿床，主要以杂质形式存在于锌、铅等其他金属矿中。
在半导体行业中，铟化合物—— 磷化铟（InP）属于第二代半导体。磷化铟晶体具有闪锌矿型结构，其熔点为1070°C 。多晶合成方法一般包含水平布里奇曼法和直接注入法，单晶制备主要采用垂直布里奇曼法（VB）、垂直温度梯度凝固法（VGF）和液封直拉法（LEC），其中单晶生长方法主要有高压液封直拉法（HPLEC）及其改进技术和温度梯度凝固法。
凭借其卓越的电子迁移率、出色的耐辐射性能以及宽大的禁带宽度，使得它成为制造高性能光电器件的理想选择。这种材料制作的器件能够有效地放大高频或短波长信号，为光电通讯领域带来了革命性的变革。利用磷化铟芯片制造的卫星接收器和放大器，能够在100GHz以上的超高频率下稳定工作，且性能稳定可靠。相较于砷化镓半导体材料，磷化铟的击穿电场更高、热导率更优，同时电子迁移率也更为出色。
磷化铟（InP）作为光通信技术的关键材料，发挥着至关重要的作用。 InP是一种直接带隙材料，特别适用于制造吸收或发射光纤通信光谱中两个关键波长（即1310nm和1550nm波）的单一或集成器件。这两个波长分别是光纤通讯的两个主要窗口， 1310nm波长用于短距离局域通信网，而1550nm波长则适用于长距离高速率的光通信系统。
在光通信系统中，必需的III-V族三元合金（如InGaAs光电探测器）和四元合金等器件（如InGaAsP激光器）都工作在这个波长范围内，而InP单晶与这些合金具有晶格匹配性。因此， InP成为生产光通讯中InP基激光二极管（LD）、发光二极管（LED）和光电探测器等核心器件的关键材料。这些器件共同实现了光纤通信中的信息发射、传播、放大和接收等功能，奠定了当今高速互联网的基础。
比如，思科400G 光模块采用磷化铟 EML 激光器，应用于阿里云数据中心，单模块每秒传输数据量达 400Gbps 。思科 400G 光模块采用磷化铟 EML 激光器，应用于阿里云数据中心，单模块每秒传输数据量达 400Gbps 。
此外，磷化铟哈子探测器领域应用广泛。比如， Luminar Iris 激光雷达搭载磷化铟探测器， 250 米距离可探测 10% 反射率目标（如黑色轮胎），应用于蔚来 ET7、沃尔沃 XC90 等车型。恩智浦 UWB 芯片采用磷化铟工艺，实现厘米级定位精度，支持宝马数字钥匙无接触进入功能。中国“吉林一号” 卫星的磷化铟红外相机实现 10 米分辨率夜间成像，用于农业监测和灾害应急。
02AI产业带动硅光技术应用，推动磷化铟市场爆发英伟达在 gtc2025 大会上重磅发布新一代交换机 Quantum-X ，这款产品主要面向 800G 和 1.6T 高速数据传输场景，采用先进的硅光技术。硅光技术体系中，外置光源激光器是不可或缺的关键组件，而磷化铟正是制造高速光芯片的核心材料，其重要性不言而喻。
在市场表现方面， Coherent 公司的业绩数据极具说服力。 2024 年四季度，该公司磷化铟相关业务实现了同比 2 倍的高速增长。不仅如此， Coherent 还率先建立起全球首个 6 英寸磷化铟晶圆生产线，并制定了雄心勃勃的产能扩张计划，预计在 2026 年前将产能提升至当前的 5 倍。
在全球范围内，磷化铟衬底市场规模快速增长。受AI算力、数据中心和6G通信驱动， Yole预测全球InP衬底市场规模将从2022年的30亿美元增至2028年的64 亿美元，年复合增长率达13.5% 。这一增长主要由光通信、5G与卫星通信、新兴技术等领域推动。例如， 100G/200G光模块需求激增，使得InP基激光器芯片成为主流选择；高频器件（如HEMT、pHEMT）对InP衬底的需求也随5G网络建设而上升。此外，量子点激光器、硅光集成等前沿技术的商业化加速，进一步扩大了市场需求。
在数据通信和人工智能应用场景中，基于磷化铟的外调制激光器和高功率连续波激光器发挥着举足轻重的作用。它们推动了适用于超大型数据中心和机器学习集群的收发器解决方案的快速落地。以相干收发器为例，这一高性能主力器件能够跨越数千公里的距离，在单个波长上实现高达每秒 800Gbps 的数据传输速率，充分满足了 AI 时代海量数据高速传输的严苛要求。随着这些应用需求的持续井喷，晶圆厂亟需具备与之匹配的规模生产能力，而向 6 英寸晶圆尺寸的转变无疑是实现这一目标的关键一步。
全球领先的半导体沉积设备供应商爱思强也宣布，其最新G10-AsP系统已交付荷兰磷化铟（InP）代工企业SMART Photonics 。该设备将显著提升SMART Photonics在GaAs/InP材料领域的大规模生产能力，助力其应对快速增长的市场需求。
03更大尺寸的磷化铟晶圆改变行业模式经济高效、可靠、高速、可持续——除了这些显著优势之外，更大尺寸的磷化铟（InP）晶圆（比如 6 英寸产品）还带来了一些重要益处，这些对半导体技术及其他领域的发展都至关重要。
更大的晶圆意味着每个晶圆上可以制造更多的器件，这使得晶圆厂的整体生产能力得以提升，从而满足不断增长的市?。ㄈ缛斯ぶ悄芑チ⑹萃ㄐ拧⒌缧拧⑵怠⒐ひ岛拖训缱拥攘煊颍┒怨馄骷杆僭龀さ男枨?，进而增强了竞争力和盈利能力。
向 6 英寸晶圆的转变为生产带来了诸多优化。 Coherent 高意公司借助更高产能、更高效的自动化加工工具，在不增加工厂占地面积的前提下，实现了晶圆厂产能的大幅提升。同时，自动化程度的提高有效降低了每个晶圆生产过程中的劳动力成本。多重因素叠加，使得芯片成本降低幅度超过 60% ，为半导体产品的大规模应用奠定了坚实的成本基础。
更大的晶圆尺寸还提高了一致性，从而带来更高的良率。同时，它还降低了诸如晶圆认证等活动分摊到每个芯片上的间接成本。
未来，国内InP衬底市场将呈现国产加速与生态重构的趋势。短期内，中低端2-4英寸InP衬底将实现全面国产化，价格下降30%-50%；6英寸衬底进入小批量试产，半绝缘衬底良率提升至60% 。
长期来看， 6英寸衬底将实现量产，半绝缘衬底市占率提升至30% ，切入100G以上光模块市场。国内企业将从衬底向外延片、器件延伸，形成“材料-器件-应用”全产业链，在价格和服务上挤压国际厂商份额，但技术壁垒仍需5-10年突破。
04国产厂商也有布局当前全球InP衬底市场高度集中，前三大厂商（日本住友电工、美国AXT、法国II-VI）占据91%的份额。日本住友电工采用VB法生产4英寸掺Fe半绝缘衬底，技术成熟且良率稳定；美国AXT凭借VGF法实现6英寸InP衬底量产，成本优势显著；法国II-VI则聚焦高端外延片，在光通信领域占据主导地位。好在国产厂商也在不断突破。
国内替代进程中，头部企业加速技术攻关。如华芯晶电采用垂直梯度凝固法（VGF）突破4英寸InP衬底制备技术，产品良率达70% ，价格仅为进口产品的50% ，已进入苹果供应链。其子公司立昂晶电通过优化晶体生长工艺，实现大尺寸、低位错衬底量产，填补国内空白。
云南锗业年产15万片4英寸InP衬底，良率提升至70% ，计划扩产至10吨/年（全球第一），目标切入华为海思、Wolfspeed等头部供应链。有研新材则布局InP外延片技术，与国内光模块厂商合作推进国产化。
据了解，云南锗业“6英寸高品质磷化铟单晶片产业化关键技术研究项目”已完成项目研究任务。其控股子公司云南鑫耀半导体材料有限公司化合物半导体材料产品砷化镓晶片（衬底）、磷化铟晶片（衬底）均已批量生产，并已向国内外多家客户供货，磷化铟晶片产能为15万片/年（2-4英寸）。
广东平睿晶芯半导体有限公司投资控股的广东平睿晶芯半导体科技产业园项目总投资11亿元，用地约100亩，预计年产30万片磷化铟单晶衬底片，年销售总收入预计超过6亿元。
此外，国内生产磷化铟衬底的还有北京通美、珠海鼎泰等厂商。北京通美晶于2022年申报科创板。招股书显示，北京通美核心团队从事III-V族化合物半导体材料业务已逾35年，截至2021年9月30日，北京通美拥有发明专利共计51项，其中境内发明专利42项，境外发明专利9项，此外北京通美以Know-How方式保有众多工艺及配方类专有技术。珠海鼎泰芯源于2017年与中国科学院半导体研究所共同成立“化合物半导体晶体材料联合实验室” ，推动技术成果产业化。
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AI算力新材料，“磷化铟”市场崛起

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