华安证券:AI拉动磷化铟需求高增 上游材料有望进入景气周期

发布时间:2026-07-02 14:48

  华安证券发布研报称,随着AI算力建设持续推进,磷化铟衬底产业链有望迎来需求扩容与国产替代双重催化,行业景气度有望持续提升。投资方向上,建议重点关注三条主线:一是磷化铟衬底及晶体环节,受益于供给壁垒高、国产化率低以及行业扩产周期长,看好具备产业基础和技术积累的相关公司;二是磷化铟产业链新进入者,看好借助合作团队切入衬底赛道;三是上游关键材料国产化方向,重点关注具备电子级磷材料基础、电子级高纯金属铟材料。

  性质上拥有硅、砷化镓、铌酸锂无法复刻的物理优势,属于直接带隙材料,电子迁移率较硅材料实现量级跨越,光电转换效率显著优于砷化镓,在高频信号处理领域展现出“碾压式”优势,更能精准适配1310nm/1550nm通信波长,完美契合高端光通信对低功耗、高速率的极致追求,广泛应用于高速光模块、数据中心、5G/6G基建等。

  全球AI大模型持续迭代、万卡级超算集群加速落地,服务器光模块800G规模化渗透、1.6T进入量产、3.2T与CPO共封装光学同步推进,高速光模块需求迎来指数级扩容

  磷化铟芯片使用量呈非线T迭代,单通道速度加快叠加并行光通道数量持续增加,单台模块消耗的磷化铟芯片成倍提升。与此同时,硅光、CPO等新兴架构无法自行发光,必须额外搭配磷化铟激光器作为光源,再叠加AI算力建设带动光模块整体需求扩容,多重因素共振,持续大幅拉动磷化铟需求增长。据LightCounting

  磷化铟的生产过程主要是衬底制备与外延片生长环节,其中衬底制备包括高纯原料制备、多晶合成、单晶生长及晶圆加工等环节

  首先,以7N级高纯铟和6N至7N级高纯磷为原料,在高温高压条件下合成磷化铟多晶材料;随后采用液封直拉法或垂直梯度凝固法进行单晶生长,通过精确控制温度场、压力场及磷蒸气压,实现低缺陷、高均匀性的磷化铟单晶制备。单晶长成后,需要经过定向、切片、倒角、研磨、抛光及清洗等多道精密加工工序,最终形成满足外延生长要求的磷化铟衬底晶圆。之后,衬底将进一步进入MOCVD或MBE外延生长环节,用于制造激光器、探测器等光电子芯片。

  整个生产流程中,核心壁垒集中在单晶长晶与晶圆加工环节,单晶长晶其难点在于磷元素蒸气压高、晶体易产生位错和裂纹,同时大尺寸化过程中温场控制难度显著增加

  该工艺需要长期工艺参数积累与know-how沉淀,新玩家难以快速突破。同时后续晶圆研磨、超精密抛光、超净清洗的精细化加工壁垒极高,需匹配半导体级洁净生产环境与精密设备,叠加下游光芯片厂商1-2年的长期认证周期,形成了工艺+良率+客户认证的综合性壁垒。据AXT的IPO招股书,2020年全球磷化铟衬底行业呈现高度集中的寡头格局:日本住友电工以42%的市场份额位居全球首位,北京通美市占36%位列第二,JX金属占比13%,其余厂商合计仅占据10%市场份额;仅住友电工与AXT两家企业合计瓜分全球近80%磷化铟衬底市场,叠加JX金属后,全球前三厂商合计垄断91%市场,行业供给高度依赖海外头部企业。

  高纯磷是磷化铟单晶材料制备过程中不可替代的核心原材料之一,其纯度水平直接决定磷化铟晶体的电学性能、缺陷密度及最终器件良率

  生产高品质InP单晶通常需要采用高纯度原料,需要6N至7N以上的电子级高纯磷,金属杂质含量需控制在ppb级别,任何微量杂质均可能在晶体生长过程中形成缺陷中心,导致载流子寿命下降和器件性能劣化。相比于黄磷、工业红磷等大宗磷化工产品,高纯磷的制备难度显著提升,需要经过多级真空蒸馏、区域熔炼、精密提纯及超痕量杂质检测等复杂工艺,同时还需解决磷材料活性高、易氧化、易污染等技术难题。

  产业链相关公司:云南锗业、三安光电、博杰股份、兴业科技、宿迁联盛、兴发集团、澄星股份、豫光金铅、锡业股份等。

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