磷化钢衬底市场供需格局更新

要点

AI算力需求对磷化钢的拉动

在AI算力需求驱动下，EML和CW光源对磷化钢的需求拉动情况如何？

AI算力引发的数据转移需求，极大地推动了高速光模块市场。光模块速率已从400G发展至800G，预计1.6T产品在2025年年底开始商用化，并在2026年成为主力。在光源方案上，EML对磷化钢衬底的需求量约为硅光方案的8到10倍。不过，在2公里以内的短距离传输场景中，功率在300- 400毫瓦的激光器，硅光方案对EML方案具备一定的技术可行性和市场替代空间。

从技术发展的根本原因来看，高频信号通过金属导体传输时会产生显著热量，这使得光芯片和光传输成为未来的发展方向。磷化钢材料在75- 130GHz频率范围内传输时发热量较小，而铌酸锂在200GHz以上频率表现更优。尽管存在技术替代的可能性，但由于两种材料侧重点不同，预计未来两年内磷化钢在传统EML和硅光模块领域被铌酸锂大规模替代的可能性不大，因此磷化钢衬底在光模块生产中的用量依然会很大。

磷化钢衬底市场的供需格局

磷化钢衬底市场的供需格局、主要厂商以及市场紧缺的核心原因是什么？

磷化铟市场紧缺的核心痛点在于单晶生长工艺难度极高，而非原材料铟的稀缺。以年需求量120万片（折合2英寸）计算，假设衬底厚度为350微米，实际消耗的铟金属仅约4吨，原料用量很小。

全球主要的磷化铟衬底生产商包括日本的住友、美国的AXT和日本的JX Nippon Mining & Metals。国内厂商则有云南鑫耀半导体、广东先导、珠海鼎泰以及由鼎泰衍生出的位于山东烟台和青岛的两家公司，此外在北京大兴亦庄和天津也有布局。目前，市场主要由前四到五家产量较大的厂商主导。

不同光源方案和衬底尺寸对光芯片产出数量的影响

在光芯片产出方面，不同光源方案差异显著。以一片2英寸磷化铟晶圆为例，采用CW光源方案可生产的光芯片数量大约是EML方案的8倍。尽管产出数量相差8倍，但最终制成的光源市场价格差异仅约3到4倍。

具体到硅光方案，一片2英寸晶圆若用于生产70mW的光源，理论上可产出超过2万颗芯片，但考虑到合格率等因素，最终可用于光模块的大约在5,000颗左右。若用于生产300- 400mW的光源，则产出数量会降至约1,000颗。

对于不同尺寸的衬底，尽管理论上尺寸越大，因边缘损耗固定而能生产的芯片越多，设备利用率也越高。但由于磷化铟属于化合物半导体，大尺寸晶圆的缺陷会增多，导致实际有效芯片的产出数量增长并不与面积成正比。因此，可以近似按等面积进行折算。

2025年初至今磷化铟衬底价格变化

2025年初，2英寸磷化铟衬底的价格约为每片150美元，3英寸约为310- 350美元，4英寸约为800- 1,000美元，6英寸约为2,850美元。进入2026年，国内外市场价格出现分化。国内市场价格在2025年初的基础上上涨了约15%，而国外市场价格则大幅上涨了约60%。价格上涨的主要驱动力来自美国两大光芯片厂商Lumentum和Coherent对磷化铟衬底的旺盛需求，据称其采购价格已达到2025年水平的1.6倍以上。

全球磷化铟衬底行业扩产计划

全球主要厂商均有明确的扩产规划。日本的JX已完成扩产。AXT(北京通美)计划2026年产能在2025年的基础上翻一倍，2027年再在2026年的基础上翻一倍。

基于上述扩产计划，预计国内磷化铟衬底的供应将在2026年下半年开始变得充裕，到2027年可能会出现更多富余。然而，由于商务部自2025年2月4日起实施的两用物项出口管制规定，磷化铟衬底出口受限，这将导致海外市场，特别是美国两大光芯片厂商，可能持续面临衬底短缺的局面。

中国出口管制对全球市场的影响

在2025年2月4日出口管制规定发布后，由于相关实施细则直至同年4月才出台，且要求“一单一审”并需审查最终客户是否为军用，导致在2025年6月底前，国内没有任何一家企业获得合法的出口批文。根据AXT在2025年第四季度的财报分析，其销售收入未达预期，推算出其实际获批的出口量可能仅占其总产量的13%至14%。

这一管制措施导致国际市场供应紧张，主要使日本企业受益。在管制前，住友电工以约75%的产能利用率占据全球60%的市场份额。管制实施后，住友迅速提升至满负荷甚至超负荷生产(可达120%至140%)，其增量产能部分缓解了市场缺口。同时，日本JX也处于满负荷生产状态。此外，德国老牌砷化镓衬底企业Freiberger已于2025年9月宣布进入磷化铟衬底生产领域，其采用的压力容器VGF法在温场控制上具备技术优势，有望成为市场新的供应方。尽管如此，行业内普遍认为，目前电性能质量最佳的磷化铟衬底产品仍由AXT(北京通美)生产。

住友未来产能增量分析

考虑到商务部审批等因素，住友未来的产能增量是否有限？可以这样理解。此判断是基于对公开数据的查询和合理推论。

AXT扩产原材料限制

从原材料角度看，扩产不存在问题。以全球120万片产能为例，若按350微米厚度计算，实际使用的铟总量仅为4吨多。考虑到损耗和中间过程，大约16至20吨铟即可满足全球需求。若AXT占据三分之一的份额，所需铟量仅为5至6吨左右，因此铟的供应不成问题。对于磷，日本、德国、法国及国内均有6N级高纯磷产品销售。此外，国内已有多家公司可以量产6N级磷化铟化合物。因此，从磷化铟材料本身来看，扩产不存在任何障碍。

设备和配套系统瓶颈

生产设备和配套系统方面也不存在瓶颈。单晶炉方面，国内有多家供应商。例如，原国光星公司在2012年仿照通美晶体的模式制造单晶炉，后被AXT的子公司博宇收购，并在博宇继续生产。同时，原国光星团队在德州附近成立的瑜伽科技也在制造磷化铟单晶炉，售价约为每套35万元人民币，供应充足且生产成熟，已有超过12年的制造经验。温控系统方面，英国欧陆等品牌的旧款控制模块虽已停产，但新款模块在国内可以轻易购得。热电偶等其他常规部件也无供应问题。

因此，只要资金到位，扩产不存在任何卡点。对于像云南锗业、广州先导、北京通美这类流程已经打通的成熟厂商，在拥有现成厂房的前提下，安装调试单晶炉大约需要60至90天，之后再经过约30天即可产出产品，总计约120天(即4个月)内实现大规模产能是可行的。而对于一个没有经验的新厂商，则可能需要一到两年时间。

MOCVD设备供应情况

MOCVD这类气相沉积设备主要由光模块厂商使用，用于在其产品上进行材料沉积以制造光源，衬底厂商并不使用。目前国内的MOCVD设备制造已经非常成熟。考虑到国际贸易限制，据说一些国外设备企业已开始在国内(例如苏州)进行生产，将设备从国外运至国内组装。

磷化铟单晶衬底工艺流程与技术难点

整个工艺流程的技术难点主要集中在以下几个方面：

首先是原材料的纯度控制。生产需要使用6N级的铟和磷来合成磷化铟化合物。这个过程对供应商有极高要求，必须是行业内有高纯产品生产经验的企业。任何微小的污染都可能导致整批产品报废，因此供应商的质量控制体系至关重要，而这恰恰是国内部分非电子行业背景的企业容易忽视的短板。

其次是化合物合成过程中的化学配比控制。在液态磷化铟中，磷会以蒸汽形式挥发。因此，在合成时必须确保磷稍微过量，并精确控制其过量程度，以保证最终化合物的原子比例正确，这是一个技术难点。

再者是单晶生长过程中的压力控制。液态磷化铟在结晶前，其磷的分解压力约为2.8兆帕。为防止磷蒸汽挥发导致分解，必须在外部施加相应的压力来平衡内部压力。这意味着整个生长过程是在一个无法直接观察的“盲盒”状态下进行的。此外，工艺中可能使用三氧化二硼进行液封，液封层的厚度对结果有显著影响。

最后，也是最困难的一步，是长晶本身。在加热和结晶过程中，需要精确控制温度以避免磷分解，并防止因热胀冷缩导致晶体位错，确保形成单晶而非多晶。对于需要掺杂硫或铁的半导体应用，还必须保证掺杂物在晶体中分布得极其均匀，因为掺杂浓度直接决定了载流子浓度和器件的最终性能。

不同尺寸磷化铟长晶良率

行业整体的合格率非常低。良率低下的核心原因在于，许多生长出的晶体虽然物理形态完整，但其电学性能不达标。

6英寸磷化铟晶圆生产现状

所谓的6英寸磷化铟晶圆目前在全球范围内均未实现工业化量产。例如，尽管Coherent声称其6英寸生产线已准备就绪，但实际上缺乏可用的6英寸晶片。日本住友在其官方网站上公布的目标也是在2027年才准备量产6英寸磷化铟单晶衬底。因此，当前市场上关于6英寸量产中的许多信息，包括部分公司自己宣传的信息，都与实际情况不符。

单晶炉年均产出与主流衬底尺寸

单晶炉的年产量可以通过单次生长周期和长度来推算。以一次投料生长20厘米长度的晶体为例，若生长周期为7天，一年可进行52次生长，从而得出年度总产出长度。行业内主流的生产炉尺寸为4.5英寸，也有3英寸的炉子在用。从衬底尺寸来看，3英寸是主流，市场占比约为80%。

鼎泰公司技术实力分析

鼎泰的技术来源主要有两个方面：一是中科院半导体材料所，其核心人员在该领域有研究背景；二是从通美晶体离职的人员。尽管鼎泰有出货，但具体数量不详，据称其产品品质和良率表现不佳。在炉子数量有限且良率偏低的情况下，其竞争力较弱，难以对整个行业产生显著影响。对于量产规模较小的供应商，即使大企业会采购其产品用于工艺研究或对照，但由于缺乏规模化生产能力，也难以获得大额订单，这是其面临的困境。

磷化铟衬底生产成本分析

磷化铟生产的成本构成复杂。首先是原材料成本，以6N级别的磷化铟多晶料为例，2025年初的价格约为每公斤8,750元，之后可能上涨至9,000至10,000元。生长一炉4.5英寸、20厘米长的晶体大约需要10公斤原料，仅此一项成本就接近10万元。加上石英管、坩埚等耗材以及铂铑合金等贵金属，单炉物料总成本约为14万元。其次是资本开支，一台单晶炉设备的价格在25万至35万元之间，若按35万元计算，加上约15万元的炉房建设费用，单台炉子的总投入约为50万元。最后是厂房建设成本，在已有现成厂房的情况下，建设40台炉子规模的炉房大约需要280平方米，厂房本身的建设成本约为每平方米3,000元。

国内磷化铟衬底主要参与者

国内市场目前主要由云南新耀和广东先导主导。这两家公司的单晶炉总数合计已接近900台。相比之下，鼎泰的炉子数量较少。此外，南昌也有一家公司，但规模很小，其产品售价仅为市场价的一半。行业中还存在一些拥有一两台炉子的更小规模团队，但由于规模限制，其技术稳定性和良率难以保证，通常不足以引起市场关注。

磷化铟衬底行业进入门槛

磷化铟衬底行业进入门槛这个行业存在较高的进入门槛。首先，需要雄厚的资本实力和敢于大规模投入的魄力，例如一次性投入上百台炉子以形成规模效应，否则难以获得客户的认可。其次，客户验证周期漫长，对于国际大厂而言，通常需要两年以上的验证时间。不过，对于国内市场，情况有所不同。此外，严格的工艺纪律至关重要。半导体行业要求生产流程高度稳定，任何微小的变更，即便是更换原材料供应商，都需向客户申报。民营企业在严格执行标准化操作流程方面可能面临挑战，这会影响产品的一致性和可靠性，也是国内企业与通美晶体这类顶尖公司存在差距的原因之一。

镓、锗等原材料出口管制影响

影响有限。镓是铝矿的伴生产品，锗是铜锌矿的伴生产品，而磷化铟行业对这两种元素的需求量非常小。磷的年产量以百万吨计，行业用量仅为几吨。因此，从原料供应角度看，铟和磷的获取不存在问题，实验室级别即可完成提纯。此外，单晶炉设备也并非瓶颈，美国本土就有单晶炉生产企业，同时国内生产的单晶炉与美国产品在技术上已无显著差异。

行业格局集中的原因

行业格局集中的核心原因是磷化铟单晶生长技术难度极高，导致合格率非常低。对于一个企业而言，如果单一从事该产品且无法突破良率瓶颈，将难以生存。过去市场规模相对较小，全球市场约1.5亿美元，也限制了新玩家的进入。尽管当前市场热度提升，但实际需求并未达到想象中的巨大规模。目前国内的产能已经能够满足甚至超过全球需求，但面临的主要问题是衬底产品因出口管制而无法顺利销往海外。

磷化铟衬底出口管制执行

磷化铟衬底出口管制执行出口管制主要针对磷化铟衬底这一原材料形态。因为衬底可被用作导弹或武器的某个关键器件。然而，当衬底被加工制造成光模块等下游产品后，其出口则不受此限制，目前国内约80%的光模块都用于出口。虽然AI技术本身也可应用于军事领域，但目前国内尚未对光模块的出口施加同等级别的限制。

AXT扩产计划执行情况

AXT扩产计划执行情况AXT正在切实地执行其对外发布的扩产计划。根据其在北美发布会上的信息，公司计划在2026年实现产能较2025年翻倍，并在2027年实现较2026年再次翻倍。这些扩产计划正在稳步推进中，其生产基地全部位于中国北京，并且得到了当地政府的支持。

国内磷化铜技术人才来源

国内的技术人员来源相对集中，主要来自两个体系：一是通美晶体，二是中国科学院。通美晶体自2001年起便开始从事该产品的研发生产，而国内相关单晶炉房的建设则始于2004年。

6英寸磷化铜衬底技术难点

转向更大尺寸(如6英寸)的核心难点依然是长单晶环节。尺寸增大后，晶体在冷却过程中的热胀冷缩问题会更加突出，对工艺控制的要求更高。这可能导致生长周期显著延长，例如从10天一炉延长至15天、20天甚至更长时间。行业内最主流的单晶生长方法是VGF(垂直梯度凝固法)，因其能生长出缺陷较少的晶体。LEC(直拉法)是另一种常见方法，其产能较大，可能适用于对缺陷容忍度较高的硅光模块应用，但对于EML等要求更高的器件则可能不适用。

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