6英寸磷化铟（InP）工艺重大突破，光芯片成本降超30%

电子发烧友网报道（文/李弯弯）8月19日，九峰山实验室联合云南鑫耀等企业宣布，成功开发出6英寸磷化铟（InP）基PIN结构探测器和FP结构激光器的外延生长工艺，关键性能指标达国际领先水平。磷化铟作为第二代半导体材料的代表，凭借其独特的物理特性，正成为光通信、量子计算、6G通信等前沿领域的“基石材料”。

九峰山实验室6英寸磷化铟PIN探测器外延片

磷化铟：光子芯片的“心脏”材料

磷化铟材料的物理特性与光子芯片的适配性是其成为核心材料的关键。作为直接带隙化合物半导体，磷化铟具有三大核心优势：其一，电子迁移率高达1.2×10⁴ cm²/V·s，是砷化镓的2倍以上，可支持100GHz以上超高频信号处理，满足光通信对高速数据传输的严苛需求；其二，耐辐射与低损耗特性使其在太空、核能等极端环境下稳定性远超硅基材料，成为卫星通信和军事雷达的理想选择；其三，与InGaAs、InGaAsP等三元/四元合金的晶格匹配优势，可高效制造1310nm和1550nm波长光电器件，覆盖光纤通信全频段。

例如，思科400G光模块采用InP基EML激光器，单模块传输速率达400Gbps，支撑阿里云等数据中心超高速互联；Luminar Iris激光雷达搭载InP探测器，250米距离可识别10%反射率目标，推动自动驾驶商业化。

6英寸晶圆技术的突破是磷化铟材料从实验室到产业化的关键跃迁。此前，全球InP材料制备以3英寸晶圆为主，高成本和低效率限制了下游应用。九峰山实验室通过三项技术创新实现突破：依托国产MOCVD设备，解决大尺寸外延均匀性控制难题，FP激光器量子阱PL发光波长片内标准差<1.5nm；联合云南鑫耀实现6英寸衬底量产，材料本底浓度<4×10¹⁴cm⁻³，迁移率>11000cm²/V·s；通过工艺优化，将6英寸工艺单芯片成本降至3英寸的60%-70%。

这一突破不仅提升了产能，6英寸晶圆单片可制造400颗以上芯片，是3英寸的4倍，满足AI数据中心对光器件的爆发式需求，更推动了“衬底-外延-器件”全产业链协同，减少对日本住友、美国AXT等国际巨头的依赖。例如，云南鑫耀6英寸衬底良率提升至60%，成本较进口低15%-20%，已进入中际旭创、光迅科技等头部企业供应链。

竞争格局与产业链影响：中国“突围战”

全球磷化铟衬底市场长期呈现三足鼎立格局，日本住友、美国AXT、法国II-VI占据91%份额，中国通过“技术突破+资本入局”双轮驱动加速替代。技术端，云南鑫耀6英寸衬底量产带动外延片、光芯片成本下降，中际旭创、光迅科技等企业加速导入国产供应链；资本端，深创投、远致星火等基金注资鑫耀半导体，华为哈勃科技虽持股稀释但仍保持战略协同。数据显示，2025年全球InP衬底缺货超200万片，中国产能仅15万片/年，6英寸射频级InP衬底价格涨至1.8万元/片，预计2026年前维持高位。

磷化铟材料的突破对产业链的影响是全方位的。上游，中国铟资源国产化率达70%，云南锗业等企业掌控战略资源，为材料供应提供保障；中游，6英寸衬底量产带动外延片、光芯片成本下降，形成“规模效应-成本下降-市场扩张”的正向循环；下游，英伟达Quantum-X交换机采用InP基CPO技术，单台替代144个传统光模块，推动材料需求激增。例如，华为海思4英寸InP单晶片通过认证，切入5G基站和数据中心市场，减少对国外供应链依赖。

写在最后

展望未来，磷化铟材料的技术迭代方向清晰。一方面，九峰山实验室计划2026年前攻克8英寸外延技术，进一步降低成本；另一方面，光电集成（PIC）技术将实现InP与硅基材料的异质集成，推动激光器、调制器、探测器单芯片集成。市场空间方面，Yole预测全球InP光电子市场规模将从2022年的30亿美元增至2028年的64亿美元，CAGR达13.5%，其中6G通信、自动驾驶激光雷达、生物医学成像等新兴领域需求将占比超40%。这场材料革命的终极目标，是构建一个从资源到应用的自主可控生态，让中国在光子时代占据制高点。