在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下，AI 技術(shù)如洶涌浪潮，席卷全球各個(gè)領(lǐng)域，成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)變革的核心力量。而在 AI 產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的背后，半導(dǎo)體材料作為關(guān)鍵支撐，正經(jīng)歷著前所未有的變革與創(chuàng)新。其中，磷化銦材料以其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)，在 AI 產(chǎn)業(yè)中嶄露頭角，逐漸成為市場(chǎng)矚目的焦點(diǎn)。

什么是磷化銦？

銦，化學(xué)符號(hào)為 In，原子序數(shù) 49，屬于 ⅢA 族金屬元素。其質(zhì)地極為柔軟，呈銀白色并略帶淡藍(lán)色光澤，具有良好的延展性，熔點(diǎn)較低，沸點(diǎn)卻較高。銦在地球地殼中的含量相對(duì)稀少，且并無(wú)獨(dú)立的礦床，主要以雜質(zhì)形式存在于鋅、鉛等其他金屬礦中。

在半導(dǎo)體行業(yè)中，銦化合物—— 磷化銦（InP）屬于第二代半導(dǎo)體。磷化銦晶體具有閃鋅礦型結(jié)構(gòu)，其熔點(diǎn)為 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，單晶制備主要采用垂直布里奇曼法（VB）、垂直溫度梯度凝固法（VGF）和液封直拉法（LEC），其中單晶生長(zhǎng)方法主要有高壓液封直拉法（HPLEC）及其改進(jìn)技術(shù)和溫度梯度凝固法。

憑借其卓越的電子遷移率、出色的耐輻射性能以及寬大的禁帶寬度，使得它成為制造高性能光電器件的理想選擇。這種材料制作的器件能夠有效地放大高頻或短波長(zhǎng)信號(hào)，為光電通訊領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的變革。利用磷化銦芯片制造的衛(wèi)星接收器和放大器，能夠在 100GHz 以上的超高頻率下穩(wěn)定工作，且性能穩(wěn)定可靠。相較于砷化鎵半導(dǎo)體材料，磷化銦的擊穿電場(chǎng)更高、熱導(dǎo)率更優(yōu)，同時(shí)電子遷移率也更為出色。

磷化銦（InP）作為光通信技術(shù)的關(guān)鍵材料，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。InP 是一種直接帶隙材料，特別適用于制造吸收或發(fā)射光纖通信光譜中兩個(gè)關(guān)鍵波長(zhǎng)（即 1310nm 和 1550nm 波）的單一或集成器件。這兩個(gè)波長(zhǎng)分別是光纖通訊的兩個(gè)主要窗口，1310nm 波長(zhǎng)用于短距離局域通信網(wǎng)，而 1550nm 波長(zhǎng)則適用于長(zhǎng)距離高速率的光通信系統(tǒng)。

在光通信系統(tǒng)中，必需的 III-V 族三元合金（如 InGaAs 光電探測(cè)器）和四元合金等器件（如 InGaAsP 激光器）都工作在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)，而 InP 單晶與這些合金具有晶格匹配性。因此，InP 成為生產(chǎn)光通訊中 InP 基激光二極管（LD）、發(fā)光二極管（LED）和光電探測(cè)器等核心器件的關(guān)鍵材料。這些器件共同實(shí)現(xiàn)了光纖通信中的信息發(fā)射、傳播、放大和接收等功能，奠定了當(dāng)今高速互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。

比如，思科 400G 光模塊采用磷化銦 EML 激光器，應(yīng)用于阿里云數(shù)據(jù)中心，單模塊每秒傳輸數(shù)據(jù)量達(dá) 400Gbps。思科 400G 光模塊采用磷化銦 EML 激光器，應(yīng)用于阿里云數(shù)據(jù)中心，單模塊每秒傳輸數(shù)據(jù)量達(dá) 400Gbps。

此外，磷化銦哈子探測(cè)器領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。比如，Luminar Iris 激光雷達(dá)搭載磷化銦探測(cè)器，250 米距離可探測(cè) 10% 反射率目標(biāo)（如黑色輪胎），應(yīng)用于蔚來(lái) ET7、沃爾沃 XC90 等車型。恩智浦 UWB 芯片采用磷化銦工藝，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位精度，支持寶馬數(shù)字鑰匙無(wú)接觸進(jìn)入功能。中國(guó)「吉林一號(hào)」衛(wèi)星的磷化銦紅外相機(jī)實(shí)現(xiàn) 10 米分辨率夜間成像，用于農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)和災(zāi)害應(yīng)急。

AI 產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)硅光技術(shù)應(yīng)用，推動(dòng)磷化銦市場(chǎng)爆發(fā)

英偉達(dá)在 gtc2025 大會(huì)上重磅發(fā)布新一代交換機(jī) Quantum-X，這款產(chǎn)品主要面向 800G 和 1.6T 高速數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)景，采用先進(jìn)的硅光技術(shù)。硅光技術(shù)體系中，外置光源激光器是不可或缺的關(guān)鍵組件，而磷化銦正是制造高速光芯片的核心材料，其重要性不言而喻。

在市場(chǎng)表現(xiàn)方面，Coherent 公司的業(yè)績(jī)數(shù)據(jù)極具說(shuō)服力。2024 年四季度，該公司磷化銦相關(guān)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了同比 2 倍的高速增長(zhǎng)。不僅如此，Coherent 還率先建立起全球首個(gè) 6 英寸磷化銦晶圓生產(chǎn)線，并制定了雄心勃勃的產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃，預(yù)計(jì)在 2026 年前將產(chǎn)能提升至當(dāng)前的 5 倍。

在全球范圍內(nèi)，磷化銦襯底市場(chǎng)規(guī)模快速增長(zhǎng)。受 AI 算力、數(shù)據(jù)中心和 6G 通信驅(qū)動(dòng)，Yole 預(yù)測(cè)全球 InP 襯底市場(chǎng)規(guī)模將從 2022 年的 30 億美元增至 2028 年的 64 億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 13.5%。這一增長(zhǎng)主要由光通信、5G 與衛(wèi)星通信、新興技術(shù)等領(lǐng)域推動(dòng)。例如，100G/200G 光模塊需求激增，使得 InP 基激光器芯片成為主流選擇；高頻器件（如 HEMT、pHEMT）對(duì) InP 襯底的需求也隨 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)而上升。此外，量子點(diǎn)激光器、硅光集成等前沿技術(shù)的商業(yè)化加速，進(jìn)一步擴(kuò)大了市場(chǎng)需求。

在數(shù)據(jù)通信和人工智能應(yīng)用場(chǎng)景中，基于磷化銦的外調(diào)制激光器和高功率連續(xù)波激光器發(fā)揮著舉足輕重的作用。它們推動(dòng)了適用于超大型數(shù)據(jù)中心和機(jī)器學(xué)習(xí)集群的收發(fā)器解決方案的快速落地。以相干收發(fā)器為例，這一高性能主力器件能夠跨越數(shù)千公里的距離，在單個(gè)波長(zhǎng)上實(shí)現(xiàn)高達(dá)每秒 800Gbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率，充分滿足了 AI 時(shí)代海量數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)膰?yán)苛要求。隨著這些應(yīng)用需求的持續(xù)井噴，晶圓廠亟需具備與之匹配的規(guī)模生產(chǎn)能力，而向 6 英寸晶圓尺寸的轉(zhuǎn)變無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵一步。

全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體沉積設(shè)備供應(yīng)商愛(ài)思強(qiáng)也宣布，其最新 G10-AsP 系統(tǒng)已交付荷蘭磷化銦（InP）代工企業(yè) SMART Photonics。該設(shè)備將顯著提升 SMART Photonics 在 GaAs/InP 材料領(lǐng)域的大規(guī)模生產(chǎn)能力，助力其應(yīng)對(duì)快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。

更大尺寸的磷化銦晶圓改變行業(yè)模式

經(jīng)濟(jì)高效、可靠、高速、可持續(xù)——除了這些顯著優(yōu)勢(shì)之外，更大尺寸的磷化銦（InP）晶圓（比如 6 英寸產(chǎn)品）還帶來(lái)了一些重要益處，這些對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)及其他領(lǐng)域的發(fā)展都至關(guān)重要。

更大的晶圓意味著每個(gè)晶圓上可以制造更多的器件，這使得晶圓廠的整體生產(chǎn)能力得以提升，從而滿足不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)（如人工智能互連、數(shù)據(jù)通信、電信、汽車、工業(yè)和消費(fèi)電子等領(lǐng)域）對(duì)光器件迅速增長(zhǎng)的需求，進(jìn)而增強(qiáng)了競(jìng)爭(zhēng)力和盈利能力。

向 6 英寸晶圓的轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)帶來(lái)了諸多優(yōu)化。Coherent 高意公司借助更高產(chǎn)能、更高效的自動(dòng)化加工工具，在不增加工廠占地面積的前提下，實(shí)現(xiàn)了晶圓廠產(chǎn)能的大幅提升。同時(shí)，自動(dòng)化程度的提高有效降低了每個(gè)晶圓生產(chǎn)過(guò)程中的勞動(dòng)力成本。多重因素疊加，使得芯片成本降低幅度超過(guò) 60%，為半導(dǎo)體產(chǎn)品的大規(guī)模應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的成本基礎(chǔ)。

更大的晶圓尺寸還提高了一致性，從而帶來(lái)更高的良率。同時(shí)，它還降低了諸如晶圓認(rèn)證等活動(dòng)分?jǐn)偟矫總€(gè)芯片上的間接成本。

未來(lái)，國(guó)內(nèi) InP 襯底市場(chǎng)將呈現(xiàn)國(guó)產(chǎn)加速與生態(tài)重構(gòu)的趨勢(shì)。短期內(nèi)，中低端 2-4 英寸 InP 襯底將實(shí)現(xiàn)全面國(guó)產(chǎn)化，價(jià)格下降 30%-50%；6 英寸襯底進(jìn)入小批量試產(chǎn)，半絕緣襯底良率提升至 60%。

長(zhǎng)期來(lái)看，6 英寸襯底將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，半絕緣襯底市占率提升至 30%，切入 100G 以上光模塊市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)企業(yè)將從襯底向外延片、器件延伸，形成「材料-器件-應(yīng)用」全產(chǎn)業(yè)鏈，在價(jià)格和服務(wù)上擠壓國(guó)際廠商份額，但技術(shù)壁壘仍需 5-10 年突破。

國(guó)產(chǎn)廠商也有布局

當(dāng)前全球 InP 襯底市場(chǎng)高度集中，前三大廠商（日本住友電工、美國(guó) AXT、法國(guó) II-VI）占據(jù) 91% 的份額。日本住友電工采用 VB 法生產(chǎn) 4 英寸摻 Fe 半絕緣襯底，技術(shù)成熟且良率穩(wěn)定；美國(guó) AXT 憑借 VGF 法實(shí)現(xiàn) 6 英寸 InP 襯底量產(chǎn)，成本優(yōu)勢(shì)顯著；法國(guó) II-VI 則聚焦高端外延片，在光通信領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。好在國(guó)產(chǎn)廠商也在不斷突破。

國(guó)內(nèi)替代進(jìn)程中，頭部企業(yè)加速技術(shù)攻關(guān)。如華芯晶電采用垂直梯度凝固法（VGF）突破 4 英寸 InP 襯底制備技術(shù)，產(chǎn)品良率達(dá) 70%，價(jià)格僅為進(jìn)口產(chǎn)品的 50%，已進(jìn)入蘋果供應(yīng)鏈。其子公司立昂晶電通過(guò)優(yōu)化晶體生長(zhǎng)工藝，實(shí)現(xiàn)大尺寸、低位錯(cuò)襯底量產(chǎn)，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。

云南鍺業(yè)年產(chǎn) 15 萬(wàn)片 4 英寸 InP 襯底，良率提升至 70%，計(jì)劃擴(kuò)產(chǎn)至 10 噸/年（全球第一），目標(biāo)切入華為海思、Wolfspeed 等頭部供應(yīng)鏈。有研新材則布局 InP 外延片技術(shù)，與國(guó)內(nèi)光模塊廠商合作推進(jìn)國(guó)產(chǎn)化。

據(jù)了解，云南鍺業(yè)「6 英寸高品質(zhì)磷化銦單晶片產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究項(xiàng)目」已完成項(xiàng)目研究任務(wù)。其控股子公司云南鑫耀半導(dǎo)體材料有限公司化合物半導(dǎo)體材料產(chǎn)品砷化鎵晶片（襯底）、磷化銦晶片（襯底）均已批量生產(chǎn)，并已向國(guó)內(nèi)外多家客戶供貨，磷化銦晶片產(chǎn)能為 15 萬(wàn)片/年（2-4 英寸）。

廣東平睿晶芯半導(dǎo)體有限公司投資控股的廣東平睿晶芯半導(dǎo)體科技產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目總投資 11 億元，用地約 100 畝，預(yù)計(jì)年產(chǎn) 30 萬(wàn)片磷化銦單晶襯底片，年銷售總收入預(yù)計(jì)超過(guò) 6 億元。

此外，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)磷化銦襯底的還有北京通美、珠海鼎泰等廠商。北京通美晶于 2022 年申報(bào)科創(chuàng)板。招股書顯示，北京通美核心團(tuán)隊(duì)從事 III-V 族化合物半導(dǎo)體材料業(yè)務(wù)已逾 35 年，截至 2021 年 9 月 30 日，北京通美擁有發(fā)明專利共計(jì) 51 項(xiàng)，其中境內(nèi)發(fā)明專利 42 項(xiàng)，境外發(fā)明專利 9 項(xiàng)，此外北京通美以 Know-How 方式保有眾多工藝及配方類專有技術(shù)。珠海鼎泰芯源于 2017 年與中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所共同成立「化合物半導(dǎo)體晶體材料聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室」，推動(dòng)技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化。