電子發(fā)燒友網報道（文/李彎彎）隨著人工智能大模型訓練的爆發(fā)式增長，數據中心對算力的需求持續(xù)攀升，同時對數據傳輸的需求也成指數級增長。

在這一背景下，光模塊的重要性日益凸顯。然而，隨著光模塊速率從400G、800G向1.6T乃至3.2T飛速迭代，行業(yè)面臨著嚴峻的“功耗墻”和“互連瓶頸”。傳統(tǒng)的硅基材料在高頻高速場景下逐漸顯露出力不從心，摩爾定律在光通信領域遭遇挑戰(zhàn)。

為了突破這一瓶頸，產業(yè)界的目光開始從單純的封裝工藝轉向更底層的材料科學。其中，磷化銦（InP）和薄膜鈮酸鋰（TFLN）憑借其獨特的物理特性，成為了解決超高速傳輸難題的兩大關鍵材料。

磷化銦：高速光模塊激光器芯片唯一量產襯底材料

磷化銦主要應用于光模塊的光發(fā)射端，即光引擎內部。它是制造高速激光器芯片（如EML電吸收調制激光器）和半導體光放大器（SOA）的核心襯底材料。在800G及1.6T的高速光模塊中，磷化銦襯底承載著將電信號轉換為光信號的關鍵任務，是光模塊實現高速數據發(fā)送的物理基礎，也是目前唯一量產的襯底材料。

磷化銦之所以重要，源于其優(yōu)異的物理特性。首先，作為III-V族化合物半導體，磷化銦具有直接帶隙結構，這意味著它具有極高的電光轉換效率，能夠以極低的功耗產生高質量的光信號。其次，磷化銦的電子遷移率極高，是硅材料的十倍以上，這使其能夠支持100GHz以上的超高頻信號處理，完美契合1.6T及更高速率光模塊的需求。此外，磷化銦在光纖通信的黃金波段（1310nm和1550nm）具有極低的損耗，是目前制造長距離、大容量光傳輸器件的最佳選擇。

然而當前磷化銦材料卻面臨短缺。據市場調研機構數據，預計2026年，全球磷化銦襯底的需求量將達到260萬到300萬片，但全球的有效產能60-75萬片左右，供需缺口超過70%。目前，全球磷化銦襯底供應商都面臨產能不足的局面并開啟擴產。其中，美國AXT今年2月透露，公司磷化銦襯底積壓訂單超6000萬美元，創(chuàng)歷史新高；Lumentum磷化銦晶圓廠產能已全部分配完畢，未來幾個季度擬擴充約40%單元產能；國內云南鑫耀投資1.89億元擴建年產30萬片高品質磷化銦單晶片生產線。

但業(yè)內人士指出，由于擴產周期長達2-3年，磷化銦供需缺口預計仍將持續(xù)。

從全球供貨格局來看，在磷化銦襯底領域，全球市場長期被日本住友電工、JX金屬以及美國的AXT等廠商壟斷，它們占據了全球超90%的市場份額。

在國內，相關企業(yè)正加速突圍。云南鍺業(yè)作為國內磷化銦襯底的龍頭，已實現2-6英寸磷化銦晶片的量產，并在高純度提純技術上取得突破，是國內少數能通過國際大廠驗證的供應商。此外，銘鎵半導體等新興企業(yè)也在多晶材料和襯底制備上取得了顯著進展，致力于打破海外壟斷。在中游芯片環(huán)節(jié)，三安光電、光迅科技等企業(yè)也在積極布局磷化銦光芯片的制造，試圖構建從襯底到芯片的完整國產化鏈條。

薄膜鈮酸鋰：超高速時代的“調制器之王”

如果說磷化銦解決了“發(fā)光”的問題，那么薄膜鈮酸鋰（TFLN）則解決了“控光”的難題。隨著單波速率向200G、400G演進，傳統(tǒng)的調制材料已觸及天花板，TFLN正成為下一代光通信的“標配”。

薄膜鈮酸鋰主要應用于光模塊的調制器單元。調制器的作用類似于一個高速快門，負責將電信號加載到光載波上。在相干光模塊以及未來的CPO（共封裝光學）技術中，TFLN調制器位于激光器之后，負責對連續(xù)光進行極其精細和快速的高速調制。

薄膜鈮酸鋰之所以被稱為“調制器之王”，是因為它完美解決了硅光材料在高速調制下的痛點。硅光材料雖然成本低，但缺乏天然的高線性電光效應，導致調制效率低、功耗高。

相比之下，TFLN具有三大核心優(yōu)勢：

超大帶寬：TFLN調制器的帶寬可以輕松突破100GHz，甚至達到200GHz以上，能夠支持單波400G乃至800G的傳輸速率，是3.2T光模塊的理想選擇。

低功耗與低電壓：其驅動電壓僅為傳統(tǒng)材料的幾分之一，這意味著在同等速率下，采用TFLN的光模塊功耗可降低40%以上，這對于散熱受限的數據中心至關重要。

高線性度與低損耗：在超高速傳輸中，信號極易失真，而TFLN能保持極高的信號保真度，確保長距離傳輸的穩(wěn)定性。

隨著AI芯片持續(xù)迭代升級，數據中心光模塊已實現從400G、800G到1.6T的演進。LightCounting今年1月發(fā)布的數據顯示，2026年全球以太網光模塊市場規(guī)模有望達260.84億美元，其中800G及1.6T光模塊合計滲透率較2023年提升53.67個百分點。

在此趨勢下，3.2T光模塊或迎來加速導入，LightCounting預計2028年3.2T光模塊市場規(guī)模有望達13.96億美元，2031年有望提升至240億美元。而3.2T光模塊單通道調制速率需達到400G，機構指出，薄膜鈮酸鋰迎來導入機遇。據測算，2031年僅3.2T光模塊帶動的薄膜鈮酸鋰調制器市場空間有望近30億元，對應2029~2031年CAGR達271%。

過去，薄膜鈮酸鋰技術主要掌握在國外的Lumentum、思科（Acacia）以及日本企業(yè)手中。但近年來，中國企業(yè)在這一領域實現了從跟跑到領跑的跨越。

光庫科技是國內TFLN領域的領軍企業(yè)，已成功研發(fā)并量產800G/1.6T薄膜鈮酸鋰調制器芯片及器件，深度綁定北美云廠商和華為等頭部客戶。此外，華為海思在薄膜鈮酸鋰芯片設計上擁有深厚積累。在產業(yè)鏈上游，天通股份掌握了大尺寸鈮酸鋰晶體生長技術，為TFLN調制器提供了關鍵的原材料保障。隨著聯(lián)特科技、中際旭創(chuàng)等模塊廠商加速導入TFLN方案，這一材料正迎來爆發(fā)式增長。

寫在最后

在AI算力重塑光通信的宏大敘事中，磷化銦和薄膜鈮酸鋰并非競爭關系，而是互補共生的“雙輪”。磷化銦作為光源的核心材料，決定了光模塊能否發(fā)出高質量的光；而薄膜鈮酸鋰作為調制的核心材料，決定了光信號能跑多快、跑多遠。

當前，全球光通信產業(yè)正處于從“硅光時代”向“化合物半導體與異質集成時代”跨越的關鍵節(jié)點。對于中國光模塊產業(yè)而言，雖然在封裝和制造環(huán)節(jié)已占據全球半壁江山，但在上游核心材料端仍面臨嚴峻挑戰(zhàn)。突破磷化銦襯底的供應瓶頸，掌握薄膜鈮酸鋰的晶圓級制造工藝，不僅是打破海外技術封鎖的必由之路，更是構建自主可控AI算力底座的戰(zhàn)略基石。

未來，隨著CPO技術和單波200G/400G技術的成熟，InP和TFLN的戰(zhàn)略地位將進一步提升。在這場材料學的競賽中，誰能率先實現高性能材料的規(guī)模化量產，誰就將掌握下一代光通信標準的定義權。