一、磷化銦被譽(yù)為“光學(xué)半導(dǎo)體”，在光通信、量子計算、激光雷達(dá)等尖端領(lǐng)域扮演著核心角色
磷化銦（InP）是一種無機(jī)化合物，屬于II-V族半導(dǎo)體材料，常溫下呈銀灰色固體，極微溶于無機(jī)酸，熔點為1070°C。磷化銦是構(gòu)建現(xiàn)代數(shù)字世界不可或缺的“光學(xué)基石”，從光通信的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，到高頻毫米波器件的“動力心臟”，再到光電集成電路的“智慧大腦”以及外層空間用太陽電池的“能量源泉”，磷化銦無處不在，為信息高速傳輸、衛(wèi)星通信、人工智能運算等提供著不可或缺的支撐。同時，磷化銦因具有飽和電子漂移速度高、抗輻射能力強(qiáng)、導(dǎo)熱性好、光電轉(zhuǎn)換效率高等諸多“超能力”，也被譽(yù)為“光學(xué)半導(dǎo)體”，在光通信、激光雷達(dá)、高速光互連等尖端領(lǐng)域扮演著核心角色。
磷化銦部分應(yīng)用領(lǐng)域情況
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 相關(guān)情況 |
| 光通信 | 磷化銦制成的光模塊器件是實現(xiàn)高速、長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵牟考?，隨著5G通信的普及和數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模建設(shè)，對光模塊的需求呈爆發(fā)式增長。例如，在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的高速互聯(lián)以及城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)的長距離傳輸中，磷化銦光模塊憑借其優(yōu)異的性能，保障了海量數(shù)據(jù)的快速、穩(wěn)定傳輸。像思科400G光模塊采用磷化銦EML激光器，在阿里云數(shù)據(jù)中心里，單模塊便能實現(xiàn)每秒400Gbps的數(shù)據(jù)傳輸量，滿足了大數(shù)據(jù)時代海量信息快速交的需求。 |
| 激光雷達(dá) | 磷化銦基激光器和探測器能夠發(fā)射和接收特定波長的激光信號，為無人駕駛汽車提供高精度的環(huán)境感知能力，助力實現(xiàn)自動駕駛的安全與可靠。 |
| 人工智能 | 磷化銦器件在高速運算和數(shù)據(jù)處理中發(fā)揮著重要作用，加速人工智能算法的運行和模型的訓(xùn)練，推動人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。在可穿戴設(shè)備中，磷化銦襯底制造的傳感器可實時監(jiān)測人體生命體征，如心率、血氧濃度等，為用戶提供健康管理服務(wù)。 |
| 高頻毫米波器件 | 磷化銦制造的高電子遷移率晶體管（HEMT）等，如同敏捷的“信號加速器”，能夠在5G乃至未來6G通信的超高頻率下穩(wěn)定工作，實現(xiàn)信號的高效放大與處理，為無線通信帶來更快的速度、更低的延遲，讓萬物互聯(lián)的智能生活成為可能。 |
| 探測器 | 比如，LuminarIris激光雷達(dá)搭載磷化銦探測器，250米距離可探測10%反射率目標(biāo)（如黑色輪胎），應(yīng)用于蔚來ET7、沃爾沃XC90等車型。恩智浦UWB芯片采用磷化銦工藝，實現(xiàn)厘米級定位精度，支持寶馬數(shù)字鑰匙無接觸進(jìn)入功能。中國“吉林一號”衛(wèi)星的磷化銦紅外相機(jī)實現(xiàn)10米分辨率夜間成像，用于農(nóng)業(yè)監(jiān)測和災(zāi)害應(yīng)急。 |
資料來源：公開資料，觀研天下整理
二、我國是銦資源儲量大國，賦予了國內(nèi)磷化銦企業(yè)在原材料供應(yīng)上的先天優(yōu)勢
磷化銦上游主要涉及原材料的開采與供應(yīng)以及相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的制造。金屬銦和高純度紅磷是制備磷化銦的核心原材料。其中銦作為一種稀散金屬，全球儲量相對有限，且分布不均，而我國是銦資源儲量大國，這賦予了國內(nèi)磷化銦企業(yè)在原材料供應(yīng)上的先天優(yōu)勢。國產(chǎn)企業(yè)錫業(yè)股份堪稱銦資源領(lǐng)域的“巨擘”，截至2024年底，其銦金屬保有資源儲量高達(dá)4821噸；在精銦市場，國內(nèi)市占率達(dá)7.35%、全球占比5.01%；原生銦方面，國內(nèi)占比29.79%、全球占比11.35%。憑借豐富的資源儲備，錫業(yè)股份在磷化銦原材料供應(yīng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。株冶集團(tuán)銦產(chǎn)能約60噸/年，在銦資源供應(yīng)中也扮演著重要角色。而華錫有色2024年銦錠產(chǎn)量8.98噸，是銦供應(yīng)的重要補(bǔ)充力量。2024年我國銦產(chǎn)量達(dá)到760噸，占全球比重約70%。
數(shù)據(jù)來源：美國地質(zhì)調(diào)查局，觀研天下整理
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三、市場需求爆發(fā)+政策持續(xù)加碼，我國磷化銦主要企業(yè)紛紛加碼產(chǎn)能
在全球A1算力需求激增的背景下，光通信領(lǐng)域正經(jīng)歷著前所未有的技術(shù)迭代。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，磷化銦材料以其獨特的性能優(yōu)勢，在AI產(chǎn)業(yè)中嶄露頭角，逐漸成為市場矚目的焦點。
當(dāng)下AI算力革命正催生磷化銦需求爆發(fā)式增長。單個800G光模塊需要4-8顆磷化銦激光器芯片，而大型數(shù)據(jù)中心通常部署數(shù)萬模塊。例如英偉達(dá)Quantum-X交換機(jī)量產(chǎn)：單臺設(shè)備配備18個硅光引擎，每個引擎需磷化銦襯底制造光器芯片，1.6T光引擎對磷化銦襯底面積需求較800G模塊提升300%以上。另據(jù)相關(guān)數(shù)預(yù)測，2025年全球數(shù)據(jù)中心磷化銦芯片需求將達(dá)3億顆，是2022年的3倍。在汽車激光雷達(dá)領(lǐng)域，磷化銦器件滲透率預(yù)計將從目前的20%提升至2025年的45%。2022-2028年全球僅磷化銦襯底市場規(guī)模將從30億美元增至64億美元，年復(fù)合增長率達(dá)13.5%。
數(shù)據(jù)來源：公開數(shù)據(jù)，觀研天下整理
與此同時，國家層面持續(xù)加碼對磷化銦產(chǎn)業(yè)的支持。如工信部《重點新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄》將磷化銦襯底列為戰(zhàn)略材料，政府采購項目要求國產(chǎn)化率不低于40%?？萍疾恐攸c研發(fā)計劃投入3.2億元支持磷化銦關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，其中國家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心牽頭組織了產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)合攻關(guān)。
在上述背景下，我國磷化銦主要企業(yè)紛紛加碼產(chǎn)能。如云南鍺業(yè)計劃投資15億元建設(shè)年產(chǎn)20萬片磷化銦襯底基地；三安光電擬募集65億元重點擴(kuò)充磷化銦產(chǎn)線；晶瑞電材則布局磷化銦拋光片項目。行業(yè)測算顯示，到2026年我國磷化銦相關(guān)產(chǎn)業(yè)投資將超200億元，形成年產(chǎn)50萬片襯底、1億只器件的供給能力。
四、6英寸國產(chǎn)化突破，我國磷化銦國產(chǎn)替代有望加速
根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國磷化銦行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀研究與投資前景分析報告（2025-2032年）》顯示，目前，銦已被中國、歐盟、美國和日本等先后列為關(guān)鍵礦產(chǎn)，是當(dāng)今世界第四次科技革命不可替代的原材料之一，具有極其重要的戰(zhàn)略價值。然而，長期以來，全球磷化銦產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用長期受限于大尺寸制備的技術(shù)瓶頸，嚴(yán)重制約了下游產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的爆發(fā)式增長，且市場70%的產(chǎn)能被日本住友、美國AXT等企業(yè)壟斷，我國長期依賴進(jìn)口, 國產(chǎn)化替代空間巨大。
在此背景下，近年我國相關(guān)企業(yè)不斷加大對磷化銦相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，并取得了突破性進(jìn)展。例如在襯底方面：2025年8月19日，九峰山實驗室迎來了重要的技術(shù)突破，其與云南鑫耀的6英寸磷化銦（InP）襯底合作項目取得了關(guān)鍵性進(jìn)展。這意味著6英寸高品質(zhì)磷化銦單晶片的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)已邁出了重要一步，即將進(jìn)入量產(chǎn)階段。這一突破使得中國在大尺寸磷化銦材料制備上首次從核心裝備到關(guān)鍵材料完全國產(chǎn)化，徹底打破了日本企業(yè)在磷化銦襯底領(lǐng)域的長期壟斷地位，其關(guān)鍵性能指標(biāo)已躋身國際前列。預(yù)計此次技術(shù)突破將直接改變?nèi)虍a(chǎn)業(yè)格局，未來三年國產(chǎn)磷化銦材料的市場占有率將從不足10%提升至30%以上。
6英寸磷化銦技術(shù)的突破將帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。6英寸工藝平臺使單片晶圓產(chǎn)能較3英寸提升4倍，材料利用率提高30%。國產(chǎn)光芯片綜合成本有望降至原有水平的60%-70%。以數(shù)據(jù)中心光模塊為例，采用新工藝的激光器芯片可使100G光模塊成本降低約15%。這將顯著增強(qiáng)我國在全球光通信市場的競爭力。
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此外，此次九峰山實驗室依托自主研發(fā)的國產(chǎn)金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積（MOCVD）設(shè)備與磷化銦襯底技術(shù)，突破了大尺寸外延均勻性控制難題。這是世界性的技術(shù)難題，此前長期制約著我國光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。實驗數(shù)據(jù)顯示，F(xiàn)P激光器量子阱光致發(fā)光（PL）波長片內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差小于1.5納米，組分與厚度均勻性優(yōu)于1.5%；PIN探測器材料本底濃度低于4×101?cm?3，遷移率超過11000cm2/V·s。這些性能指標(biāo)全面超越了國際同類產(chǎn)品。
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長期來看，隨著云南鑫耀的6英寸襯底實現(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。國內(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，在價格和服務(wù)上擠壓國際廠商份額，但技術(shù)壁壘仍需5-10年突破。
此外在磷化銦器件應(yīng)用端，三安光電的突破同樣引人注目。通過與中科院蘇州納米所合作，公司開發(fā)出量子點激光器新型外延結(jié)構(gòu)，將波長一致性偏差控制在±2nm以內(nèi)，器件壽命突破10萬小時。目前其25G DFB激光器芯片已通過華為、中興等設(shè)備商的認(rèn)證，開始批量供貨。
三安光電的競爭優(yōu)勢在于獨特的MOCVD外延工藝，使得磷化銦激光器生產(chǎn)成本較傳統(tǒng)MBE工藝降低30%。公司武漢基地已建成月產(chǎn)1萬片的6英寸磷化銦生產(chǎn)線，2024年激光器芯片出貨量有望突破500萬只。市場調(diào)研顯示，其產(chǎn)品價格較Lumentum同類產(chǎn)品低20%，但光電轉(zhuǎn)換效率反而高出5個百分點。（WW）
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