CPO、光模块等人工智能领域对磷化铟（InP）需求的变化

光模块作为AI数据中心短距离连接的需求爆发性增长整整持续了三年，如今还在继续

紧接着，光纤作为AI数据中心长距离连接的需求在随后的两年多也同样出现了爆发性增长

在光电转化与传输并不复杂的光通信工作环节中（看看附录光通信系统的简介），无论是长距离的光纤传输，还是短距离的光模块连接，光芯片都是核心上游元器件。

光模块和光纤需求的爆发必然向上游进一步传导，只有两步就到了尽头。

这两步就是光芯片和磷化铟（InP）。

光芯片采用三五族化合物磷化铟（InP）和砷化镓（GaAs）作为芯片的衬底材料，相关材料具有高频、高低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点，符合高频通信的特点，因而在光通信芯片领域得到重要应用。其中，磷化铟（InP）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；在大容量，长距离光通信传输系统中光损耗严重，为了保证通讯质量，就需要大功率的EML激光器，但EML激光器对光吸收较强，导致EML输出光功率较低。

砷化镓（GaAs）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、3D 感测等领域。

各种光芯片使用的材料见下图，可见磷化铟（InP）是最重要的应用最广泛的三五族化合物：

（插图光芯片分类）

可以说，光通信的尽头是铟。

精铟价格从年初2500 元 / 公斤冲到 4700 元 / 公斤，成为今年初上升幅度最大的小金属，鹿特丹现货价更是翻了一倍，全球市场集体疯狂。

这波大涨的核心就俩字：供需！铟的开采比较独特，没法单独挖矿，90% 以上是锌锡矿冶炼的边角料，全球年产量就 2000 吨左右。

随着铟在高科技领域“四两拨千斤”的作用日益凸显，新世纪以来，全球铟的消费量呈快速上升趋势。2000年，全球铟的消费量不足500吨，到2020年，铟的消费量约1900吨，增长近4倍。

进入21世纪以来，铟的开发利用逐步呈现快速繁荣的态势，铟不仅继续在ITO靶材、半导体、合金等领域发挥着关键作用，而且作为洁净能源和光伏电池产业重要原材料，铟已经成为各国能源转型的关键金属之一。铟更是先后被美国、欧盟、日本、澳大利亚等国家和地区列为关键金属。

我国铟储量位居世界第一，约占全球总量72%，同时也是全球的原生铟（直接源自原生矿的纯度≥99.995%的精铟）最大生产国和金属铟最大出口国。

铟主要伴生于铅、锌、锡、银、铜、铁、锑等矿产中，迄今为止并未发现独立的铟矿床。含铟的矿床类型多种多样，但是目前发现铟主要存在于与岩浆热液相关的铅锌多金属矿床中，在这类矿床中铟储量占全球铟总储量的81.2%左右，金属铟主要提取自这些矿床所含的闪锌矿中。

根据对全球已知的1512处含铟矿床估算，全球铟资源量超过35.6万吨。拥有较多铟资源的国家有中国、秘鲁、美国、加拿大和俄罗斯，上述国家的铟储量占全球铟总储量80%以上。

我国铟资源丰富，已查明的铟资源量近2万吨，主要分布在云南、广西、内蒙古、湖南等19个省（区）。比较著名的含铟矿床有广西大厂锡矿床（铟金属量约6 000吨）、云南都龙锡锌矿床（铟金属量约4 000吨）等。

根据提炼方式可将铟分为原生铟和再生铟。原生铟主要从原矿中提取，也是当前冶炼铟的主要来源。我国近10年来一直持续保持全球最大的原生铟生产国地位，年均产量约300 ~ 500吨。2009年至今，累计产量占全球总量的50%左右。原生铟产量主要与锌生产形势密切相关。预期未来10年，原生铟年产量在300 ~ 400吨之间。再生铟则是对废弃金属回收后的冶炼，主要是从铅、锌、铜、锡等矿石冶炼过程中回收的副产品。我国再生铟的产量波动较大。2004年之前，平板电视机和液晶显示器市场存量低，加之萎靡的价格，再生铟并没有被很好利用。2004—2006年，受铟价格暴涨的强烈刺激，再生铟在短期内被大量回收。

铟目前主要需求在ITO靶材（显示器和触控屏幕）、光伏电池和半导体等领域。

光通信的需求占比目前虽然不大，但却是变化最大的，对总体供需的影响不可估量。

同理，去年的钨，需求占比最大也不是PCB钻针，但确实对总体供需影响最大的。

磷化铟（InP）集成光芯片方案是满足高性能网络需求的重要发展方向。

为满足电信中长距离传输市场对光器件高速率、高性能的需求，现阶段广泛应用基于磷化铟（InP）集成技术的EML激光器芯片。随着光纤接入PON 市场逐步升级为25G/50G-PON 方案，基于激光器芯片、半导体光放大器（SOA）的磷化铟集成方案，如DFB+SOA 和EML+SOA，将取代现有的分立DFB 激光器芯片方案，提供更高的传输速率和更大的输出功率。 此外，下一代数据中心应用400G/800G 传输速率方案，传统DFB 激光器芯片短期内无法同时满足高带宽性能、高良率的要求，需考虑采用EML 激光器芯1-1-125 陕西源杰半导体科技股份有限公司 招股意向书 片以实现单波长100G 的高速传输特性。同时，随着应用于数据中心间互联的波分相干技术普及，基于磷化铟（InP）集成技术的光芯片由于具备紧凑小型化、高密集成等特点，可应用于双密度四通道小型可插拔封装 （QSFP-DD）等更小型端口光模块，其应用规模将进一步的提升。

硅光方案、CPO等技术路线的变更会影响磷化铟（InP）的需求吗？

硅光方案中，激光器芯片仅作为外置光源，硅基芯片承担速率调制功能，因此需将激光器芯片发射的光源耦合至硅基材料中。凭借高度集成的制程优势，硅基材料能够整合调制器和无源光路，从而实现调制功能与光路传导功能的集成。

硅光方案使用的大功率激光器芯片，要求同时具备大功率、高耦合效率、宽工作温度的性能指标，对激光器芯片要求更高。

800G光模块已成为AI数据中心的标配，单颗光模块就需搭载4-8颗磷化铟基芯片；随着1.6T、3.2T光模块逐步商用落地，磷化铟的需求将呈现指数级增长。值得注意的是，英伟达Quantum-X交换机的硅光引擎均依赖磷化铟衬底，其中1.6T光引擎对衬底面积的需求，较800G版本暴涨300%，进一步放大了磷化铟的需求缺口。

CPO技术的商用，虽能将光通信功耗降低50%，缓解算力传输的能耗压力，但与此同时，其对磷化铟的品质要求也更为严苛。CPO这一新技术的爆发式增长将进一步推高磷化铟的市场需求，让供需矛盾愈发突出。

除了AI数据中心，基于砷化镓（GaAs）和 磷化铟（InP）的光芯片作为激光雷达的核心部件，其在人形机器人和智能驾驶领域的市场需求将会在未来不同的时间节点爆发。

附录：

光通信系统：

以光信号为信息载体，以光纤作为传输介质，通过电光转换，以光信号进行传输信息的系统。光通信系统传输信号过程中，发射端通过激光器芯片进行电光转换，将电信号转换为光信号，经过光纤传输至接收端，接收端通过探测器芯片进行光电转换，将光信号转换为电信号。

光芯片：

实现光电信号转换的三五族化合物半导体材料，主要包括激光器芯片和探测器芯片。

三五族化合物：

光芯片的三五族化合物主要包括磷化铟（InP），砷化镓（GaAs），铝铟镓砷（AlInGaAs）。

激光器芯片：

三五族化合物半导体材料，集成包含有源区、波导层、外包层、电极接触层、PN 结等多层外延材料，依靠有 激光器芯片 指 源区量子阱实现将电能转化为光能并发射激光，主要作用为将电信号转换成光信号，系组成TOSA 的核心部件。

探测器芯片：

三五族化合物半导体材料，主要作用为将光信号转换成电信号，系组成ROSA 的核心部件。