電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李彎彎）8月19日，九峰山實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合云南鑫耀等企業(yè)宣布，成功開發(fā)出6英寸磷化銦（InP）基PIN結(jié)構(gòu)探測器和FP結(jié)構(gòu)激光器的外延生長工藝，關(guān)鍵性能指標(biāo)達(dá)國際領(lǐng)先水平。磷化銦作為第二代半導(dǎo)體材料的代表，憑借其獨(dú)特的物理特性，正成為光通信、量子計算、6G通信等前沿領(lǐng)域的“基石材料”。

九峰山實(shí)驗(yàn)室6英寸磷化銦PIN探測器外延片

磷化銦：光子芯片的“心臟”材料

磷化銦材料的物理特性與光子芯片的適配性是其成為核心材料的關(guān)鍵。作為直接帶隙化合物半導(dǎo)體，磷化銦具有三大核心優(yōu)勢：其一，電子遷移率高達(dá)1.2×10? cm2/V·s，是砷化鎵的2倍以上，可支持100GHz以上超高頻信號處理，滿足光通信對高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膰?yán)苛需求；其二，耐輻射與低損耗特性使其在太空、核能等極端環(huán)境下穩(wěn)定性遠(yuǎn)超硅基材料，成為衛(wèi)星通信和軍事雷達(dá)的理想選擇；其三，與InGaAs、InGaAsP等三元/四元合金的晶格匹配優(yōu)勢，可高效制造1310nm和1550nm波長光電器件，覆蓋光纖通信全頻段。

例如，思科400G光模塊采用InP基EML激光器，單模塊傳輸速率達(dá)400Gbps，支撐阿里云等數(shù)據(jù)中心超高速互聯(lián)；Luminar Iris激光雷達(dá)搭載InP探測器，250米距離可識別10%反射率目標(biāo)，推動自動駕駛商業(yè)化。

6英寸晶圓技術(shù)的突破是磷化銦材料從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵躍遷。此前，全球InP材料制備以3英寸晶圓為主，高成本和低效率限制了下游應(yīng)用。九峰山實(shí)驗(yàn)室通過三項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)突破：依托國產(chǎn)MOCVD設(shè)備，解決大尺寸外延均勻性控制難題，F(xiàn)P激光器量子阱PL發(fā)光波長片內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差<1.5nm；聯(lián)合云南鑫耀實(shí)現(xiàn)6英寸襯底量產(chǎn)，材料本底濃度<4×101?cm?3，遷移率>11000cm2/V·s；通過工藝優(yōu)化，將6英寸工藝單芯片成本降至3英寸的60%-70%。

這一突破不僅提升了產(chǎn)能，6英寸晶圓單片可制造400顆以上芯片，是3英寸的4倍，滿足AI數(shù)據(jù)中心對光器件的爆發(fā)式需求，更推動了“襯底-外延-器件”全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，減少對日本住友、美國AXT等國際巨頭的依賴。例如，云南鑫耀6英寸襯底良率提升至60%，成本較進(jìn)口低15%-20%，已進(jìn)入中際旭創(chuàng)、光迅科技等頭部企業(yè)供應(yīng)鏈。

競爭格局與產(chǎn)業(yè)鏈影響：中國“突圍戰(zhàn)”

全球磷化銦襯底市場長期呈現(xiàn)三足鼎立格局，日本住友、美國AXT、法國II-VI占據(jù)91%份額，中國通過“技術(shù)突破+資本入局”雙輪驅(qū)動加速替代。技術(shù)端，云南鑫耀6英寸襯底量產(chǎn)帶動外延片、光芯片成本下降，中際旭創(chuàng)、光迅科技等企業(yè)加速導(dǎo)入國產(chǎn)供應(yīng)鏈；資本端，深創(chuàng)投、遠(yuǎn)致星火等基金注資鑫耀半導(dǎo)體，華為哈勃科技雖持股稀釋但仍保持戰(zhàn)略協(xié)同。數(shù)據(jù)顯示，2025年全球InP襯底缺貨超200萬片，中國產(chǎn)能僅15萬片/年，6英寸射頻級InP襯底價格漲至1.8萬元/片，預(yù)計2026年前維持高位。

磷化銦材料的突破對產(chǎn)業(yè)鏈的影響是全方位的。上游，中國銦資源國產(chǎn)化率達(dá)70%，云南鍺業(yè)等企業(yè)掌控戰(zhàn)略資源，為材料供應(yīng)提供保障；中游，6英寸襯底量產(chǎn)帶動外延片、光芯片成本下降，形成“規(guī)模效應(yīng)-成本下降-市場擴(kuò)張”的正向循環(huán)；下游，英偉達(dá)Quantum-X交換機(jī)采用InP基CPO技術(shù)，單臺替代144個傳統(tǒng)光模塊，推動材料需求激增。例如，華為海思4英寸InP單晶片通過認(rèn)證，切入5G基站和數(shù)據(jù)中心市場，減少對國外供應(yīng)鏈依賴。

寫在最后

展望未來，磷化銦材料的技術(shù)迭代方向清晰。一方面，九峰山實(shí)驗(yàn)室計劃2026年前攻克8英寸外延技術(shù)，進(jìn)一步降低成本；另一方面，光電集成（PIC）技術(shù)將實(shí)現(xiàn)InP與硅基材料的異質(zhì)集成，推動激光器、調(diào)制器、探測器單芯片集成。市場空間方面，Yole預(yù)測全球InP光電子市場規(guī)模將從2022年的30億美元增至2028年的64億美元，CAGR達(dá)13.5%，其中6G通信、自動駕駛激光雷達(dá)、生物醫(yī)學(xué)成像等新興領(lǐng)域需求將占比超40%。這場材料革命的終極目標(biāo)，是構(gòu)建一個從資源到應(yīng)用的自主可控生態(tài)，讓中國在光子時代占據(jù)制高點(diǎn)。

磷化銦材料的突破，是中國在半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“彎道超車”的關(guān)鍵戰(zhàn)役。它不僅解決了光子芯片“卡脖子”問題，更通過全鏈條國產(chǎn)化重構(gòu)了全球產(chǎn)業(yè)競爭格局。隨著6英寸工藝的規(guī)模化應(yīng)用，中國有望在2030年前占據(jù)全球InP市場30%份額，推動光通信、量子計算等戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)進(jìn)入“中國主導(dǎo)時代”。