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AI時(shí)代“隱秘贏家”?這類半導(dǎo)體“逆襲”走到聚光燈下

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《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》8月30日訊 半導(dǎo)體的進(jìn)步既是工藝制程的進(jìn)步,也是半導(dǎo)體材料的進(jìn)步。縱觀新能源汽車和消費(fèi)電子的發(fā)展歷程,第三代半導(dǎo)體憑借其禁帶寬度極寬、高導(dǎo)熱率等優(yōu)勢(shì),在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

AI時(shí)代,第三代半導(dǎo)體也沒有落下——今年5月,英偉達(dá)宣布,其下一代800V HVDC架構(gòu)采用納微半導(dǎo)體的GaNFast氮化鎵和GeneSiC碳化硅技術(shù)開發(fā)。

但技術(shù)的演進(jìn)從來(lái)不是簡(jiǎn)單的線性替代。在AI時(shí)代,一場(chǎng)“逆襲”正在悄然上演。曾經(jīng)被視為“過(guò)渡技術(shù)”的第二代III-V族化合物半導(dǎo)體磷化銦(InP),正重新站到聚光燈下。

光芯片龍頭公司Lumentum不久前發(fā)布了最新財(cái)報(bào),多項(xiàng)數(shù)據(jù)超出市場(chǎng)預(yù)期,背后的強(qiáng)勁動(dòng)力就來(lái)自光學(xué)硬件的強(qiáng)勁需求。2025年第二季度,公司創(chuàng)下EML出貨收入新高,并開始向多家超大規(guī)??蛻舨渴?00G通道速率的EML激光器——這里提到的EML,即是基于Lumentum磷化銦平臺(tái)。

Lumentum表示,正大力投資磷化銦制造產(chǎn)能,以確保未來(lái)幾年供應(yīng)能夠滿足“預(yù)期激增的需求”。


高需求預(yù)期之下,作出擴(kuò)產(chǎn)選擇的并不止Lumentum。

日本半導(dǎo)體材料商JX金屬7月表示,擬投資15億日元(約合0.73億元人民幣),將其位于日本茨城縣北茨城市磯原工廠的磷化銦襯底產(chǎn)能提高約20%。

JX金屬是全球少數(shù)幾家磷化銦襯底制造商之一。公司表示,隨著光通信在AI數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)傳輸中使用規(guī)模擴(kuò)大,公司磷化銦襯底需求也日益增長(zhǎng),預(yù)計(jì)未來(lái)磷化銦襯底的需求將持續(xù)走高,公司正在考慮進(jìn)一步進(jìn)行投資,并根據(jù)需要靈活調(diào)整。

▌為什么是磷化銦?

磷化銦是由磷和銦組成的二元半導(dǎo)體材料,是僅次于硅之外最成熟的半導(dǎo)體材料之一,被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)射頻器件、光模塊、LED(Mini LED及Micro LED)、激光器、探測(cè)器、傳感器等器件。

在過(guò)去,磷化銦主要應(yīng)用于電信設(shè)備和特殊儀器中,產(chǎn)品應(yīng)用面相對(duì)冷門。20世紀(jì)80年代,磷化銦首次被用于晶體管中,20世紀(jì)90年代,磷化銦被用于電信用電吸收調(diào)制激光器中。

但隨著AI熱潮掀起,因磷化銦具有飽和電子漂移速度高、發(fā)光損耗低的特點(diǎn),高度符合AI高速計(jì)算需求,能讓數(shù)據(jù)順利實(shí)現(xiàn)高速傳輸,由此成為光芯片上游的關(guān)鍵原料,從曾經(jīng)的冷門產(chǎn)品一躍成為AI產(chǎn)業(yè)鏈中最炙手可熱的材料之一。

光芯片以光子為載體,通過(guò)光波導(dǎo)、調(diào)制器、探測(cè)器等組件實(shí)現(xiàn)超高速、低功耗及大帶寬的信息處理,核心材料體系以硅基(低成本、CMOS 兼容)與磷化銦(高效光源) 協(xié)同為主。

國(guó)信證券指出,硅是理想的光電子集成平臺(tái),硅基材料與化合物材料結(jié)合有望充分平衡性能與成本。其中,Ⅲ-Ⅴ族材料如磷化銦是高性能激光器的核心材料,因?yàn)檫@類材料是直接帶隙材料,具備高發(fā)光效率。

天風(fēng)證券此前報(bào)告認(rèn)為,AI算力提升浪潮下,金屬材料產(chǎn)業(yè)鏈迎來(lái)發(fā)展新機(jī)遇。其中,在數(shù)據(jù)傳輸層面,磷化銦襯底可被廣泛應(yīng)用于制造光模塊器件,在5G通信、數(shù)據(jù)中心等產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展及AI算力提升的拉動(dòng)下,有望蓬勃發(fā)展。

據(jù)Yole預(yù)測(cè),2019年全球磷化銦襯底市場(chǎng)規(guī)模為0.89億美元,2026年全球磷化銦襯底市場(chǎng)規(guī)模為2.02億美元,2019-2026年復(fù)合增長(zhǎng)率為12.42%。

數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)是全球最大的磷化銦供應(yīng)國(guó),占比約六成,之后依序?yàn)榈聡?guó)、日本與美國(guó)。磷化銦襯底前三大供應(yīng)商分別是日本住友電工、美國(guó)AXT以及法國(guó)II-VI;其中,AXT市占率高達(dá)六至七成,主要生產(chǎn)基地位于我國(guó)。

值得一提的是,日前九峰山實(shí)驗(yàn)室宣布在磷化銦材料領(lǐng)域取得重要技術(shù)突破,成功開發(fā)出6英寸磷化銦(InP)基PIN結(jié)構(gòu)探測(cè)器和FP結(jié)構(gòu)激光器的外延生長(zhǎng)工藝,關(guān)鍵性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。這一成果也是國(guó)內(nèi)首次在大尺寸磷化銦材料制備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從核心裝備到關(guān)鍵材料的國(guó)產(chǎn)化協(xié)同應(yīng)用。

據(jù)《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》不完全統(tǒng)計(jì),A股中磷化銦相關(guān)公司有:


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