《面向人工智能的InP与GaAs光子技术与市场-2026版》
2026-10-23 11:26:07   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

Photonics InP and GaAs for AI 2026

随着AI光互连价值向机架内部迁移，光子芯片市场规模飞速增长

由于GPU带宽需求推动光链路向服务器机架内部延伸，价值正从传统的“可插拔”收发模块，向集成式、架构专用的光互连方案转移。光子芯片市场营收预计将增长19倍，从2025年的23亿美元跃升至2031年的435亿美元。

2025～2013年光子芯片市场预测

当GPU链路速率超过200G时，“纵向扩展（scale-up）”架构将从起步阶段迅速崛起，成为主流架构，并占据该市场价值的大部分份额。传统的“横向扩展（scale-out）”可插拔市场虽然绝对规模仍在增长，但其市场份额将迅速萎缩；而“跨机架扩展（scale-across）”架构——由于每个模块中包含更多的磷化铟（InP）成分——其增长速度最快。

这种增长几乎全部由磷化铟（InP）技术驱动，而非砷化镓（GaAs）。到2031年，三种InP技术——用于“纵向扩展”光电共封装器件（CPO）的CW-DFB激光器、用于光I/O的DWDM激光器阵列，以及用于相干“跨机架扩展”的IQ调制器——将占据该市场近90%的价值。基于GaAs的VCSEL则被挤压至100米以内的短距离细分市场，并且该细分市场本身也在不断萎缩；与此同时，那些曾被VCSEL取代的技术方案，正因基于硅光子的光电共封装技术发展而有望卷土重来。

这一转变正向产业链上游传导。外延片（epiwafer）需求激增；尽管垂直整合制造商（IDM）拥有自有的InP外延片产能，但独立外延片供应商（epihouses）依然占据着重要地位。在衬底层面，InP几乎占据了整个市场，而向6英寸衬底的转型则成为下一个竞争焦点：在当前价格已反映出供应稀缺的市场环境下，哪家供应商能率先提升6英寸衬底的良率，就能赢得大部分市场份额。与此同时，GaAs市场规模基本保持平稳，仅作为一种补充性的细分技术存在，而非增长驱动力。

投资增长，供应依然紧张：2026年InP与GaAs供应链概况

从表面上看，InP晶圆似乎供过于求，全球产能约为市场需求的2倍。然而，若剔除那些不符合器件级低位错密度（Low-EPD）要求的晶圆，扣除因中国出口许可证延迟而受阻的供应量，排除已被预付款和长期协议锁定的产能，并考虑交付周期（Lead Time）因素，实际可供销售的产能其实无法满足市场需求。账面产能看似充裕，但现实中供应仍是制约因素；产能要追上需求，可能还需要2至3年的时间。

光子晶圆产能与实际需求之间的瓶颈

自2024年起，行业资金投入的重点已从企业并购转向产能扩张。Lumentum新增了第五座InP晶圆厂（位于美国格林斯伯勒，购自Qorvo）；Coherent则在谢尔曼（Sherman）和耶尔费拉（Järfälla）启用了其首座6英寸InP晶圆厂；此外，一笔6.32亿美元的融资也专门用于支持InP产能的扩充。诺基亚（Nokia）计划从2026年第四季度起提升其圣何塞（San Jose）晶圆厂的产能；SMART Photonics则于2026年3月在埃因霍温（Eindhoven）动工建设一座6英寸InP中试晶圆厂（该项目获得了超过1.5亿欧元的《芯片法案》资金支持），目标是在2028年实现投产。

衬底供应商也纷纷跟进：AXT计划在2026年和2027年分别实现产能翻倍；住友电工（Sumitomo）的目标是到2028财年将产量提升至2024财年水平的3倍；JX承诺投入最高1200亿日元，力争到2030财年将规模扩大7至10倍；先导稀材（Vital Materials）于2026年7月获批在衢州投资20亿元人民币建设新项目（年产300万片GaAs衬底及300万片InP衬底）。目前，2至4英寸晶圆的交付周期为6至9个月，而符合质量要求的6英寸晶圆交付周期则长达18至24个月甚至更久。

GaAs领域的产能状况则有所不同：稳懋半导体（WIN Semiconductors）的产能利用率维持在60%～65%之间；IQE已成功开发出200毫米（8英寸）VCSEL外延片，这意味着向8英寸平台转型主要受需求而非技术因素制约。中国砷化镓厂商正在迅速扩大规模，并积极向磷化铟（InP）领域拓展。源杰半导体报告显示，其2025年营收达到6.01亿元人民币，同比增长138.5%；苏州长光华芯目前已能提供涵盖EML、DFB、VCSEL及PIN光电二极管的全系列产品。纵慧芯光（Vertilite）在2025年9月于常州投产了总投资5.5亿元人民币的FabX工厂后，又于2026年8月宣布在同一厂区建设总投资50亿元人民币的InP激光芯片基地，将其6英寸GaAs VCSEL平台进一步延伸至InP领域。

面向AI光互连的InP与GaAs技术路线图

AI光互连的传输距离决定了技术选择。在100米以内的短距离传输中，850nm波段的GaAs VCSEL被用于SR8/AOC（有源光缆）链路；在500米至10公里的传输范围内，则采用InP 1310nm波段的EML（电吸收调制激光器）/DFB（分布式反馈激光器），或是基于硅光子技术并外接InP连续波DFB光源的方案。随着传输距离的增加，成本和所需的激光芯片数量也会随之上升。

由于硅材料本身无法发光，InP便成了必然之选。任何硅光子平台都需要外接InP连续波DFB光源。从结构层面来看，这正是InP在2031年光子芯片市场价值中占据主导地位的原因，而GaAs则局限于短距离多模传输领域。

从4英寸向6英寸InP晶圆的过渡，是行业降低成本的关键杠杆。得益于衬底质量的提升（通过VGF晶体生长工艺和掺杂强化技术，使位错密度EPD降低了约10倍），产能正在不断爬坡。然而，由于晶圆本身易碎且昂贵，加之供应商基础薄弱，这一过渡过程依然充满挑战；只有在当前AI应用所带来的巨大需求规模下，这种转型才具有经济效益。与此同时，单通道速率也在不断提升：200G产品已实现规模出货，400G/1.6T技术已完成验证（OFC 2026），而3.2T则是下一个目标。

GaAs和InP晶圆直径发展情况

GaAs则走上了另一条路径。尽管业界已验证了200毫米（8英寸）GaAs晶圆的可行性，但VCSEL的市场规模尚不足以支撑这种转型。因此，行业重心转向了单通道200G技术的验证。与此同时，中国的供应商（例如纵慧芯光、度亘核芯）正在缩小与6英寸GaAs技术之间的差距，而稳懋半导体则同时提供GaAs和InP晶圆代工服务。

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