磷化铟 (InP)：AI 算力时代的“光子引擎”与产业链
1. 打破“光电墙”的关键战役
在半导体产业的宏大叙事中，如果说硅（Silicon）是构建数字逻辑与计算大厦的基石，那么磷化铟（Indium Phosphide, InP）则是连接这座大厦内部各个计算单元的高速神经网络。随着人工智能（AI）大模型参数量向万亿级迈进，算力集群的性能瓶颈已从单纯的 GPU 计算能力转移到了数据传输的 I/O 带宽上。传统的铜互连在高速率（>100G/lane）下的物理损耗已接近极限，而基于 InP 的光互连方案正成为打破这一“光电墙”的唯一物理正解。
本报告由 VestLab 投研团队撰写，基于对全球产业链上下游 180 余份核心数据、企业财报及技术文献的深度梳理，旨在为机构投资者提供一份关于 InP 产业的详尽投资指南。
核心投资逻辑与观点
技术不可替代性与 AI 超级周期： 虽然硅光子（Silicon Photonics）技术日益成熟，但由于硅是间接带隙半导体，无法有效发光，因此 InP 作为唯一成熟的 C 波段（1550nm）和 O 波段（1310nm）原生光源材料，其地位在 1.6T 乃至 3.2T 时代不仅未被削弱，反而因对高功率连续波（CW）激光器的需求激增而更加稳固。Lumentum 和 Coherent 的路线图均显示，随着 AI 后端网络速率每两年翻一番，InP 在 200G/lane 单波速率上的物理优势无可撼动。 上游资源的“灰犀牛”风险： 铟（Indium）作为 InP 的核心原材料，其全球供应链极其脆弱。铟是锌矿冶炼的副产品，无法独立扩产，且中国掌控了全球约 60% 的铟精炼产能。随着 2024 年末至 2025 年中国商务部实施更为严格的铟、镓出口管制，全球 InP 供应链面临巨大的成本波动与断供风险，这为拥有上游资源的中国企业（如云南锗业）带来了重估机会。 晶圆制造的“6 英寸”分水岭： InP 衬底制造正处于从 3/4 英寸向 6 英寸（150mm）迁移的关键窗口期。Coherent 和住友电工（Sumitomo Electric）已率先实现 6 英寸量产，这将使得单片晶圆的芯片产出量提升 4 倍，Die 成本降低 60% 以上。未能跟进这一制程跃迁的二线厂商将面临严重的毛利挤压。 中国国产化的“破局”时刻： 在美日荷半导体设备封锁的背景下，中国本土 InP 产业链正在华为（哈勃投资）等资本的加持下加速突围。源杰科技（Yuanjie Technology）作为 IDM 龙头，正从电信市场向数据中心市场剧烈转型，其 100G PAM4 EML 芯片的验证进度将是 2025-2026 年的核心看点。
2. 产业基石：InP 的物理特性与不可替代性分析
要理解 InP 的投资价值，必须深入其微观物理层面。半导体材料的代际演进并非简单的替代，而是基于物理特性的应用场景分化。InP 之所以成为光通信的皇冠明珠，源于其独特的电子结构。
2.1 带隙与电子迁移率的物理优势
InP 属于 III-V 族化合物半导体，其核心物理参数决定了其在光通信领域的统治地位：
直接带隙（Direct Bandgap）结构： 与硅的间接带隙不同，InP 的电子从导带跃迁至价带时，能量主要以光子的形式释放，而非声子（热量）。这使得 InP 具有极高的发光效率。其带隙宽度为 1.344 eV，对应的发光波长恰好位于 920nm 附近，通过掺杂镓（Ga）、砷（As）等元素形成四元合金（InGaAsP），可以精确覆盖 1310nm（O波段，色散最小）和 1550nm（C波段，损耗最小）这两个光纤通信的“黄金窗口”。 超高的电子饱和漂移速度： InP 的电子饱和速度约为 cm/s，显著高于砷化镓（GaAs）和硅。这意味着在处理高速信号调制时，InP 器件具有更快的响应速度。在 100G/lane 及未来的 200G/lane 调制速率下，InP 能够保持清晰的眼图（Eye Diagram），而无需像硅光调制器那样依赖极高复杂度的 DSP 进行补偿。 优异的热导率： 相比于 GaAs，InP 拥有更高的热导率（0.68 W/cm·K vs 0.46 W/cm·K）。在 AI 集群的高密度光模块中，激光器对温度极其敏感，InP 的散热优势使其在高功率运行下更加稳定，不仅延长了器件寿命，也降低了对 TEC（热电制冷器）的功耗需求。
表 1：主流光电材料物理特性对比分析
| 特性指标 | 硅 (Si) | 砷化镓 (GaAs) | 磷化铟 (InP) | 薄膜铌酸锂 (TFLN) | 投资视角解读 |
|---|---|---|---|---|---|
| 带隙类型 | 间接带隙 | 直接带隙 | 直接带隙 | 绝缘体 | InP 是唯一适合长距离通信的原生光源材料。 |
| 工作波长 | N/A | 850nm (短距) | 1310nm / 1550nm | 全波段透明 | InP 垄断了数据中心互连（DCI）和电信骨干网。 |
| 电子迁移率 | 1400 | 8500 | 5400 | N/A | InP 在高频电子器件（HEMT）中表现优异，适用于 6G 太赫兹。 |
| 调制带宽 | 一般 (<50GHz) | 好 | 极高 (>100GHz) | 超高 (>100GHz) | 200G/lane 时代，InP 面临 TFLN 的挑战，但仍是主流。 |
| 晶圆尺寸 | 12 英寸 | 6-8 英寸 | 3-6 英寸 | 6-8 英寸 | InP 晶圆尺寸最小，制造成本最高，这也是 6 英寸转型的驱动力。 |
| 典型应用 | 逻辑计算、硅光集成 | 手机射频、3D感测 | 光模块激光器、6G射频 | 高速调制器 | AI 算力互连的核心是 InP。 |
资料来源 1, 3, 15, 11 VestLab 整理
2.2 技术壁垒：为何 InP 难以像 LED 一样商品化？
尽管 InP 应用广泛，但其并未像 GaAs（LED、手机 PA）那样实现大规模商品化和低成本化，核心原因在于极高的技术壁垒：
晶体生长的“孪晶”噩梦： InP 具有所有 III-V 族半导体中最低的层错能（Stacking Fault Energy, 仅 17 meV/atom）。这意味着在晶体生长过程中，原子极易发生排列错误，形成“孪晶”（Twinning）。孪晶一旦产生，会迅速扩展至整个晶棒，导致整根晶棒报废。这使得 InP 的单晶生长良率远低于 GaAs 和 Si，直接推高了成本。 苛刻的温场控制： 为了抑制孪晶和降低位错密度（EPD），必须使用垂直梯度凝固法（VGF）或垂直布里奇曼法（VB），并配合极高精度的温场控制。传统的液封直拉法（LEC）虽然生长速度快，但位错密度高，无法满足激光器对晶格质量的要求。VGF 工艺周期长，且对设备和工艺参数的耦合要求极高，构成了核心的 Know-How 壁垒。 脆性与加工难度： InP 材料极其脆弱，莫氏硬度低，极易在切片、研磨和抛光过程中破碎。随着晶圆尺寸从 2 英寸向 6 英寸放大，破片率呈指数级上升，这对加工设备和工艺流程提出了极高要求。这也是为何全球仅有少数几家企业（住友、Coherent、AXT）能稳定供应 6 英寸衬底的原因。
3. 上游资源深度剖析：铟价波动与地缘政治博弈
InP 产业链的最上游是稀有金属铟（Indium）。当前的铟市场正处于供需错配与地缘政治博弈的双重夹击之下，这对 InP 产业链的成本结构产生了深远影响。
3.1 铟资源的“伴生”诅咒
铟是一种典型的稀散金属，地壳丰度极低。更关键的是，全球几乎没有独立的铟矿，铟主要作为锌精矿冶炼过程中的副产品被回收（约 95% 来自锌冶炼）。
供给缺乏弹性： 由于是副产品，铟的产量并不直接取决于铟的市场需求，而是取决于锌的市场需求。锌的主要下游是镀锌钢板（建筑、汽车），如果全球房地产或基建放缓导致锌需求下降，锌矿开采减少，铟的产出也会随之减少，即使此时半导体行业对铟的需求暴涨，供给端也无法响应。这种供需机制的脱钩导致铟价具有极高的波动性。 储量与产量： 2023 年全球铟产量极其有限，约为 990 吨，其中中国产量约 650 吨，占比高达 65%。这种高度集中的供给结构使得中国在定价权上拥有绝对主导地位。
3.2 中国出口管制的战略影响
2024 年下半年至 2025 年初，中国商务部发布了一系列关于关键矿产出口管制的公告，将铟、镓、锗、锑等金属列入出口管制清单，要求出口商必须申请许可证，并详细说明最终用户和用途。
政策细节： 管制范围涵盖了铟金属、铟粉、氧化铟及其制品。这对西方 InP 衬底制造商（如 Coherent、IQE）构成了直接的供应链威胁。虽然 Coherent 等厂商声称通过多元化采购缓解风险，但全球 91% 的精炼能力集中在中国，短期内寻找替代产能（如比利时、加拿大、韩国）的难度极大且成本高昂。 市场反应： 受管制预期和囤货行为影响，铟价在 2024-2025 年间出现了剧烈上涨。根据 Strategic Metals Invest 的数据，铟价在 2024 年上涨了 23%，2025 年初至今又上涨了约 20%，价格已突破 860 美元/千克（约合 6000-7000 元人民币/千克）。 对 InP 厂商的影响： 原材料成本占 InP 衬底成本的比例较高。铟价的持续上涨将直接挤压下游衬底厂商的毛利。对于拥有自有矿山或长期锁定供应协议的厂商（如云南锗业），这将是一个巨大的成本优势。
3.3 价格趋势预测
结合 22 和 23 的数据，VestLab 预测 2026 年铟价将维持高位震荡甚至进一步上行。
看涨逻辑： AI 算力建设带动光模块需求爆发，光伏异质结（HJT）电池对 ITO 靶材的需求增长，以及中国出口管制的常态化。 看跌逻辑： 全球经济衰退导致锌需求崩盘，或者显示面板（ITO 最大消费领域）需求萎缩。但目前来看，半导体和光伏的新增需求正在抵消传统领域的疲软。
4. 中游制造：衬底与外延的 6 英寸革命
InP 衬底（Substrate）和外延片（Epi-wafer）是产业链中技术含量最高、附加值最大的环节之一。当前，该环节正经历一场从 3/4 英寸向 6 英寸的产能革命。
4.1 衬底市场格局：日美争霸，中国追赶
根据 Yole 和 TechInsights 的数据，2024-2025 年全球 InP 衬底市场规模约为 2 亿美元左右，但其支撑的下游器件市场规模高达数十亿美元，且预计到 2030 年衬底市场本身将增长至 5.7 亿美元以上，CAGR 超过 12%。
表 2：全球主要 InP 衬底厂商竞争格局
| 厂商 | 总部 | 核心竞争力与现状 | 6 英寸进度 | 市场份额估算 |
|---|---|---|---|---|
| Sumitomo Electric (住友电工) | 日本 | 行业技术标杆，低位错密度（Low EPD）技术全球领先，拥有极其深厚的 VB 生长工艺积累。 | 已量产，正扩产 | ~30-40% |
| Coherent (原 II-VI) | 美国 | 垂直整合巨头，2024 年宣布在得州 Sherman 和瑞典 Järfälla 建立全球首个大规模 6 英寸 Fab。 | 领先，产能最大 | ~18-20% |
| AXT (北京通美) | 美国/中国 | 独特的“中美混合”体，制造基地在中国（北京通美）。性价比高，但在出口管制背景下面临合规风险。 | 研发中/小批量 | ~15-20% |
| 云南锗业 (Yunnan Germanium) | 中国 | 中国资源型选手，拥有上游矿山。子公司云南鑫耀获华为哈勃投资，是国产化替代的核心力量。 | 4 英寸量产，6 英寸建设中 | 快速增长中 |
资料来源 2, 4, 8, 27, 30
4.2 6 英寸晶圆的经济学意义
为何全行业都在激进地转向 6 英寸？
Die 成本剧减： 6 英寸晶圆的面积是 4 英寸的 2.25 倍，但由于边缘效应减弱，实际可切割的芯片数量通常是 4 英寸的 4 倍左右。Coherent 财报指出，转向 6 英寸可使 Die 成本降低 60% 以上。在光模块价格年降压力巨大的背景下，这是生存的关键。 与硅光产线兼容： 传统的 GaAs/InP 产线多为 3/4 英寸，而硅光子产线通常基于 8 英寸或 12 英寸 CMOS 工艺。6 英寸 InP 晶圆更容易与现有的 6 英寸 GaAs 产线甚至部分落后的硅产线设备兼容，有利于异质集成。 产能释放： 随着 AI 需求的爆发，3/4 英寸产线的产能天花板已现。Sumitomo 和 Coherent 的扩产计划显示，未来新增产能将全部集中在 6 英寸上。
4.3 外延（Epitaxy）环节的技术分化
衬底之上，需要通过 MOCVD（金属有机化学气相沉积）或 MBE（分子束外延）生长复杂的量子阱结构。这一环节分为 IDM 模式（自产）和 Foundry 模式（外包）。
IDM 模式： Lumentum、Coherent、LandMark（联亚光电）大多保留核心外延能力，因为这是决定激光器发光效率和寿命的“黑科技”。 Foundry 模式： IQE（英国）、IntelliEPI（台湾）是全球主要的外延代工厂。IQE 的财报显示，虽然受电信市场去库存影响，但其光子部门在数据通信领域的收入因 AI 需求而保持强劲。
5. 下游应用：AI 驱动的超级周期
InP 的下游应用正在发生结构性变化：传统的电信（Telecom）市场增长乏力，而数据通信（Datacom）市场在 AI 的驱动下呈指数级增长。
5.1 数据中心光互连：从 800G 到 1.6T
在英伟达 H100/Blackwell 架构的驱动下，数据中心内部网络架构正快速向 800G 和 1.6T 演进。
800G 光模块： 主流方案采用 8x100G PAM4 架构。InP EML（电吸收调制激光器）是实现单波 100G 的主流方案，相比硅光方案具有更高的光功率和消光比。 1.6T 光模块： 预计将于 2025 年底至 2026 年开始放量。1.6T 模块将普遍采用单波 200G 技术。在 200G/lane 的速率下，直接调制激光器（DML）已无法满足要求，InP EML 几乎是唯一的选择。 Lumentum 的路线图： Lumentum 已展示了支持 200G/lane 的 InP EML 芯片，并计划在泰国工厂扩大产能以满足 1.6T 需求。这表明 InP 在未来 3-5 年内仍将主导高端光模块市场。
5.2 6G 通信与太赫兹技术
InP 具有极高的电子迁移率，制造的 HEMT（高电子迁移率晶体管）和 HBT（异质结双极晶体管）截止频率可达 1THz 以上，是 6G 通信（95GHz-3THz 频段）的核心射频器件材料。虽然 6G 商用尚需时日（预计 2030 年左右），但这为 InP 提供了一个长期的增长逻辑。
5.3 汽车 LiDAR 与传感
1550nm 波长的 InP 激光器相比 905nm GaAs 激光器具有极大优势：
人眼安全： 1550nm 激光主要被角膜吸收，不伤视网膜，因此允许更高的发射功率，探测距离更远。 抗干扰： 穿透雨雾能力更强。
尽管目前 LiDAR 市场面临成本压力，但随着 L3/L4 自动驾驶的渗透，FMCW（调频连续波）LiDAR 技术路线将进一步推高对高相干性 InP 激光器的需求。
6. 竞争格局深度研判：国际巨头分析
6.1 Coherent Corp. (COHR) —— 垂直整合的霸主
财务表现： 受 AI 需求拉动，Coherent 的数据通信业务收入占比持续提升。虽然 2024 财年受电信去库存影响，但其对 2025-2026 财年的指引强劲，尤其是 800G 收发器业务。 战略评价： Coherent 是全球唯一一家同时拥有大规模 InP 衬底产能、外延能力和光模块制造能力的巨头。其在 Sherman 和瑞典的 6 英寸 Fab 是其核心护城河。通过垂直整合，Coherent 能够在原材料紧张时优先保障内部供应，并在价格战中拥有最大的降本空间。
6.2 Lumentum (LITE) —— 光子芯片的技术领袖
财务表现： 2025 财年 Q1 收入同比增长显著，云与网络部门收入预计环比增长 50%，主要得益于 AI 客户（如 Google, Nvidia）对 800G 产品的需求。 战略评价： Lumentum 更专注于芯片层面的创新（如 200G EML、CW 激光器）。不同于 Coherent 的全产业链通吃，Lumentum 将部分低端制造外包，聚焦于高毛利的芯片设计与外延。其在 1.6T 时代的 200G/lane EML 技术上处于行业领先地位。
6.3 Sumitomo Electric (住友电工) —— 隐形的材料基石
战略评价： 住友电工在 InP 衬底领域的地位类似于台积电在晶圆代工领域的地位——主要服务于对质量要求最苛刻的高端客户。其扩产计划相对保守稳健，主要跟随大客户（如 Lumentum, Finisar）的需求节奏。住友的 6 英寸 InP 衬底是目前市场上缺陷密度最低的产品，是制造高功率 CW 激光器（用于硅光光源）的首选。
7. 中国力量：国产化替代的机遇与挑战
中国 InP 产业正在经历从“甚至无法制造”到“低端红海、高端突破”的剧烈变革。
7.1 源杰科技 (688498.SH) —— IDM 模式的突围者
企业画像： 源杰科技是中国极少数拥有完整 IDM 产线的 InP 芯片公司，覆盖了从 MOCVD 外延生长到芯片封测的全流程。 业务转型： 此前，源杰主要依赖 2.5G/10G PON 市场（光纤入户），市占率极高。随着 5G 建设放缓，其电信收入下滑严重。目前，公司正将战略重心全面转向数据中心市场，其 100G PAM4 EML 芯片正在通过头部光模块厂商（如中际旭创）的验证。 财务预测： 根据 SP Global 和可见阿尔法（Visible Alpha）的分析，源杰科技 2025 年营收预计将翻倍，其中数据中心业务占比将从 2024 年的 14% 跃升至 44%，并在 2027 年达到 66%。这标志着公司基本面的彻底重构。
7.2 云南锗业 (002428.SZ) —— 资源与技术的双重加持
资源优势： 拥有亚洲最大的锗矿和丰富的铟资源储备，在原材料涨价周期中具有极强的成本控制能力和抗风险能力。 华为哈勃背书： 子公司云南鑫耀半导体材料有限公司获得了华为哈勃投资的注资（持股约 24%）。这不仅带来了资金，更重要的是带来了华为这一超级大客户的订单承诺和技术指导。 产能建设： 公司已建成 15 万片/年的 4 英寸 InP 晶圆产线，并正在推进 6 英寸产线建设。其产品已通过了近 90 家客户的验证，正处于产能爬坡期。
7.3 光模块双雄：中际旭创 (Innolight) 与 新易盛 (Eoptolink)
虽然处于产业链下游，但作为全球光模块的龙头，它们对上游芯片的采购策略决定了国产化替代的速度。
市场地位： 中际旭创和新易盛在 800G 光模块市场占据了全球主导份额，深度绑定 Nvidia 和 Google。 国产化意愿： 出于供应链安全和降本考虑，两大巨头正在积极导入国产 InP 芯片。中际旭创明确表示将增加国产芯片的采购比例，这对源杰科技等厂商是巨大的利好。
8. 风险因素与未来展望
8.1 竞争技术风险：薄膜铌酸锂 (TFLN) 的挑战
TFLN 调制器凭借其超低的驱动电压（<1V）和超大的带宽（>100GHz），正在 800G/1.6T DR（短距）和相干下沉市场对 InP 调制器发起挑战。
VestLab 观点： TFLN 是一种威胁，但不是颠覆。TFLN 调制器仍然需要一个光源，而这个光源只能是 InP 高功率激光器。因此，即使 TFLN 赢得了调制器的市场份额，InP 作为“光子产生者”的地位依然稳固。未来更可能是 InP 激光器 + TFLN 调制器的混合集成方案。
8.2 地缘政治与供应链断裂风险
出口管制： 如果中国进一步收紧铟出口，或美国进一步收紧对中国光通信芯片的制裁，可能导致全球供应链断裂。AXT 的北京工厂面临的合规压力是一个典型的风险样本。 技术封锁： MOCVD 设备和高端光刻机（用于制造光栅）的进口限制可能会阻碍中国企业向 6 英寸高端制程的迈进。
8.3 估值风险
当前，源杰科技等中国光芯片企业的市盈率（P/E）普遍在 100 倍以上，远高于国际同行 Lumentum（约 20-40 倍）或 Coherent。这种高估值透支了未来的增长预期，一旦业绩兑现（如 100G EML 验证失败或良率不达标）不及预期，股价将面临剧烈回调。
9. 结论：拥抱波动，布局核心资产
磷化铟（InP）行业正处于十年一遇的超级周期之中。AI 算力需求的爆发性增长叠加 6 英寸制程革命，为行业带来了巨大的扩容空间。然而，上游资源的垄断、地缘政治的博弈以及技术路线的不确定性，也使得该板块充满了波动。
VestLab 投资建议：
对于稳健型投资者： 关注 Coherent (COHR) 和 Lumentum (LITE)。它们是 AI 全球产业链的核心受益者，技术壁垒深厚，且估值相对合理，能够充分享受北美云厂商资本开支增长的红利。 对于进取型投资者： 关注 源杰科技 (688498.SH) 和 云南锗业 (002428.SZ)。虽然估值较高，但它们是中国光芯片国产化替代的“唯一解”。源杰科技的数据中心转型和云南锗业的华为背景，提供了极高的阿尔法收益潜力。
核心观察指标： 密切关注 铟价走势、中际旭创的国产芯片采购比例 以及 Coherent 6 英寸晶圆的量产良率。这三个指标将是未来 12-24 个月内决定板块走势的关键胜负手。
在光子时代，InP 不仅仅是一种材料，它是算力的物理载体。在这个赛道上，掌握了核心材料和制程工艺的企业，将掌握 AI 时代的入场券。
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