九峰山实验室首发6英寸InP激光器与探测器外延工艺

近日，九峰山实验室在磷化铟（InP）材料领域取得重要技术突破，成功开发出6英寸磷化铟（InP）基PIN结构探测器和FP结构激光器的外延生长工艺，关键性能指标达到国际领先水平。这一成果也是国内首次在大尺寸磷化铟材料制备领域实现从核心装备到关键材料的国产化协同应用，为光电子器件产业化发展提供重要支撑。

九峰山实验室6英寸磷化铟PIN探测器外延片

据介绍，九峰山实验室依托国产MOCVD设备与InP衬底技术，突破大尺寸外延均匀性控制难题，首次开发出6英寸磷化铟（InP）基PIN结构探测器和FP结构激光器的外延生长工艺， 关键性能指标达到国际领先水平，为实现6英寸磷化铟（InP）光芯片的规模化制备打下基础。6英寸磷化铟（InP）工艺的突破，有望推动国产光芯片成本降至3英寸工艺的60%-70%，有助于增强国产光芯片市场竞争力。

其材料性能如下：

• FP激光器量子阱PL发光波长片内标准差<1.5nm，组分与厚度均匀性<1.5%

• PIN探测器材料本底浓度<4×10¹⁴cm⁻³，迁移率>11000 cm²/V·s

此外，九峰山实验室联合国内供应链实现了全链路突破，这对促进我国化合物半导体产业链协同发展有着重要影响，也为产业链自主可控奠定了基础。例如，九峰山实验室本次技术突破中6英寸磷化铟（InP）衬底合作方云南鑫耀的6英寸高品质磷化铟单晶片产业化关键技术已实现突破，量产在即。未来，实验室将持续优化6英寸InP外延平台，推动下游产品验证，提升产业链自主可控能力，推动我国光电子产业升级。

磷化铟需求爆发式增长

磷化铟（InP）是一种由III族元素铟（In）和V族元素磷（P）组成的二元半导体。其独特的物理和化学性质，使其在众多半导体材料中脱颖而出，尤其是在高速电子学和光电子学领域。使用磷化铟衬底制造的半导体器件，具备饱和电子漂移速度高、发光波长适宜光纤低损通信、抗辐射能力强、导热性好、光电转换效率高、禁带宽度较高等特性，因此磷化铟衬底可被广泛应用于制造光模块器件、传感器件、高端射频器件等。

磷化铟产业链上游为晶体生长、衬底和外延片的生产加工环节。从衬底生产的原材料和设备来看，其中原材料包括金属铟、红磷、坩埚等；生产设备涉及晶体生长炉、研磨机、抛光机、切割机、检测与测试设备等。

磷化铟衬底材料市场头部企业集中度很高，主要供应商包括Sumitomo、北京通美、日本 JX 等。Yole 数据显示，2020 年全球前三大厂商占据磷化铟衬底市场 90%以上市场份额，其中 Sumitomo 为全球第一大厂商，占比为42%；北京通美位居第二，占比36%。

产业链下游应用器件包括光模块器件、传感器件、射频器件，对应下游终端领域包括 5G 通信、数据中心、人工智能、无人驾驶、可穿戴设备等领域。受益于下游市场需求的增加，磷化铟衬底材料市场规模将持续扩大。根据 Yole预测，2026 年全球磷化铟衬底（折合二英寸）预计销量为 128.19 万片，2019-2026 年复合增长率为 14.40%；2026 年全球磷化铟衬底市场规模为 2.02 亿美元，2019-2026年复合增长率为 12.42%。

在光模块器件，磷化铟衬底用于制造光模块中的激光器和接收器。根据 Yole统计显示，到 2026 年全球光模块器件磷化铟衬底（折合两英寸）预计销量将超过 100万片，2019 年-2026 年复合增长率达 13.94%，2026 年全球光模块器件磷化铟衬底预计市场规模将达到 1.57 亿美元，2019-2026 年复合增长率达 13.94%。

在传感器件，磷化铟衬底可被用于制造可穿戴设备中的传感器。同时，使用磷化铟衬底制造的激光传感器可以发出不损害视力的不可见光，可应用于虚拟现实眼镜、汽车雷达等产品中。根据 Yole 预测， 2026 年应用于传感器件领域的磷化铟衬底（折合二英寸）销量将达到 20.54 万片，2019-2026 年年均复合增长率为 35.14%，2026 年应用于传感器件领域的磷化铟衬底市场规模将达到 3,200 万美元，2019-2026 年年均复合增长率为30.37%。

在射频器件，磷化铟衬底在制造高频高功率器件、光纤通信、无线传输、射电天文学等射频器件领域存在应用市场。根据 Yole 预测，2019-2023 年应用于射频器件的磷化铟衬底市场规模较为稳定，保持在 1,500 万美元的水平，到 2023 年应用于射频器件的磷化铟衬底（折合二英寸）销量将达到 8.28 万片。