800G、1.6T光模块关键性原材料

光芯片是信息传输的核心，磷化铟（InP）衬底凭借高电子迁移率、耐辐射和低损耗特性，成为800G/1.6T光模块的关键材料。AI驱动EML芯片需求激增，全球产能紧缺至2027年，中国厂商正加速替代。2024年全球EML市场规模37.1亿元，预计2030年翻倍，InP衬底市场同步扩张。

光芯片是光器件中的核心元器件。

光通信等应用领域中，激光器芯片和探测器芯片合称为光芯片。从光通信产业链来看，光芯片是决定信息传输速度和网络可靠性的关键，衬底是光芯片的底层材料，起物理支撑、导热、导电等作用，衬底材料的品质也将影响光芯片的参数与可靠性。

光通信产业中，磷化铟和砷化镓衬底是光芯片底层材料。

衬底是半导体器件制造过程中用于支持和构建其他功能层的基础材料，可通过气相外延生长技术在其表面生成相应材料和结构。衬底是光芯片的核心基础材料，包括InP、GaAs等材料类型，其中InP衬底性能优异。

光芯片通常以IIl-V族化合物磷化铟（InP)和砷化镓（GaAs）等材料作为衬底，相关材料具有高频、高低温性能好、禁带宽度大、电子迁移率高等特点，符合高频通信的需求，是光芯片、射频微电子芯片的核心基础材料。其中磷化铟衬底用于制作FP、DFB、EML边发射激光器芯片和PIN、APD探测器芯片，主要应用于电信、数据中心等中长距离传输；砷化镓衬底用于制作VCSEL面发射激光器芯片，主要应用于数据中心短距离传输。

高速率时代下，砷化镓和磷化铟衬底市场规模将稳步增长。

算力需求的持续爆发，驱动光模块向更高速率演进，无线前传光模块已从10G向25G/50G/100G升级，电信与数通光模块也进入200G、800G乃至1.6T阶段，对磷化铟和砷化镓衬底的材料性能提出更高要求。砷化镓和磷化铟衬底在光通信领域的市场需求有望进一步扩大，从而带动市场规模增长。

根据Yole测算，2019年全球砷化镓衬底（折合二英寸）市场销量约为2,000万片，市场规模约为2亿美元，预计到2025年市场销量将超过3,500万片，市场规模将达3.48亿美元，2019-2025年CAGR达10%。

2026年全球磷化铟衬底（折合二英寸）预计销量为128万片，市场规模为2.02亿美元，2019-2026年CAGR分别为14%/12%。此外，在高速率光通信和智算网络发展中，共封装光学（CPO）等先进互连架构以及光交换技术的实现，依赖于采用光学芯片组装(OCA)等工艺制造的、磷化铟基的高性能光引擎。这些技术共同推动了低功耗、高带宽光互联的发展，进一步拓展了磷化铟在下一代智算网络中的关键应用场景。其中，InP衬底具备三大优势：

1）电子迁移率高达1.2×104cm2/V·s，是GaAs的2倍以上；

2）耐辐射、低损耗，在太空、核能等极端环境下稳定性远超硅基材料；

3）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。

AI驱动EML需求增长，导致磷化铟紧缺。

AI驱动800G/1.6T需求增长，提升GPU互联效率。在AI算力集群中，EML芯片的价值更为凸显。800G/1.6T光模块需同时满足低时延、高带宽与低功耗需求，而EML芯片的调制带宽超过50GHZ，可支持单波200G传输，显著提升GPU互联效率。

以华工正源的1.6T硅光模块为例，其内置的EML芯片通过三维集成技术，将空间利用率提升50%，单模块功耗降低28W，直接降低了AI训练集群的电力成本。此外，EML芯片的波长稳定性优于硅光方案，在跨省骨干网传输中可提升60%的传输距离，降低40%的单比特成本。

2024年全球EML激光芯片市场规模达37.1亿元，中国厂商正在加速替代。2024年，全球EML激光芯片市场规模达37.1亿元，中国市场规模为12.0亿元，预计2030年将增长至74.12亿元，年复合增长率12.23%。

日本三菱电机、美国Lumentum与芬兰Hisilicon占据高端市场，而中国厂商正通过“技术突破+生态协同”实现反超。例如，源杰科技凭借25GEML芯片量产能力，获得华为与英特尔订单，其100GEML芯片已进入800G光模块供应链。国产替代的驱动力来自两方面：

一是政策支持，国家“东数西算”工程推动低功耗光模块需求，硅光与EML技术均获得专项基金；

二是产业链协同，华工科技通过投资云岭光电，实现了25G至100G光芯片的自主可控，将交付周期从数月压缩至数周，成本降至原来的1/5。2025年，国内EML芯片产能扩张显著，斑岩光子晶圆良率达92%。

AI需求致高端EML产能紧缺，供应排至2027年后。

TrendForce集邦咨询指出，由于800G以上的高速光收发模块的庞大需求，已在供应链最上游激光光源造成严重供给瓶颈。特别是Nvidia（英伟达）因战略考量而垄断EML激光芯片供应商的产能，导致EML激光交期已经排到2027年后，使得激光光源市场发生供给短缺的现象。各家光收发模块厂商与终端的CSP客户也因受限于激光光源的短缺，纷纷寻求更多的供应商与解决方案，牵动激光产业格局变化。

磷化铟产业详解

1. 基本属性

材料特性：磷化铟（InP）是光芯片核心基础材料，具有高电子迁移率（1.2×10⁴ cm²/V·s，是GaAs的2倍以上）、耐辐射、低损耗、与InGaAs/InGaAsP等三元/四元合金晶格匹配等优势，适合高频通信需求。

2. 下游市场

光模块器件：1.57亿美元（占比77.7%），受益于AI数据中心建设；

传感器件：0.32亿美元（占比15.8%），用于可穿戴设备、VR眼镜、汽车雷达等；

射频器件：0.13亿美元（占比6.4%），用于高频高功率器件、光纤通信等。

3. 市场格局

高度集中：2020年CR3超90%，头部厂商为Sumitomo（42%）、北京通美（36%）、日本JX（13%），其他厂商仅占9%。

4. 需求驱动因素

光模块升级：2026年800G、1.6T光模块需求提升，推动Lumentum、Coherent、源杰科技等国内外厂商扩产光芯片产能。

AI与数据中心：生成式AI推动数据中心扩张，拉动光器件、光连接器、光缆及InP衬底需求，下游对高速率、低延迟、低功耗解决方案要求提升。

5. 供需现状与挑战

供需缺口：光芯片需求骤增，Lumentum指出供需缺口从上季度的20%扩大至25-30%；Coherent因InP激光器产能瓶颈，Q1未完成订单积压至下季度。

国产替代：国内企业在InP衬底领域逐步突破（如云南锗业、鼎泰芯源），但全球份额仍较低（2024年国内InP材料全球市场份额3%），高端领域（如大尺寸衬底、高纯度材料）仍依赖进口。

6. 供给端扩产进展

海外厂商：

Coherent：美国德州全球首条6英寸InP生产线投产，瑞典第二条6英寸产线启动，未来一年产能翻倍；扩展收发模块组装能力（马来西亚、越南工厂扩产）；为CPO及硅光应用送样400mW CW激光器，2026年CPO初步部署。

Lumentum：磷化铟晶圆厂产能全部分配，未来几季度产能扩充40%；FY26Q1 EML激光器出货量创纪录（100Gbps主导，200Gbps同步增长）；向800G光模块制造商交付CW激光器。

住友电工：25H1通信业务利润同比增超三倍，强化数据中心相关产品产能，倾斜资源至高附加值光通信产品（光缆、超低损耗光连接器、超高速光器件）。

国内厂商：

云南锗业：子公司云南鑫耀与九峰山实验室合作开发6英寸InP基PIN探测器/FP激光器外延工艺，为6英寸InP光芯片量产打基础。

跃岭股份：持有中石光芯10.05%股权，中科光芯覆盖InP基各速率外延片、光芯片及器件。

博杰股份：持有鼎泰芯源10.28%股份，建成国内首条自主知识产权InP衬底生产线，打破国外垄断。

三安光电：从事InP等化合物半导体外延片、芯片研发。