AI光通信驱动光子芯片市场增长，InP晶圆产能成为增长的关键
2026-10-30 14:50:46 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
面向人工智能（AI）的光通信磷化铟（InP）和砷化镓（GaAs）芯片市场规模预计将从2025年的23亿美元增长至2031年的430亿美元，复合年增长率（CAGR）高达63%；其中，InP晶圆将成为推动这一增长的关键。
面向人工智能（AI）的光通信磷化铟（InP）和砷化镓（GaAs）芯片市场规模预计将从2025年的23亿美元增长至2031年的430亿美元，复合年增长率（CAGR）高达63%；其中，InP晶圆将成为推动这一增长的关键。Yole分析师Ahmad Abbas和Roy Dagher对此进行了解析。
2025～2031年InP和GaAs光子芯片市场
AI是半导体行业有史以来发展最快的应用领域。超大规模数据中心运营商（Hyperscalers）正竞相利用由数万个GPU组成的集群来训练AI模型，这些集群现已扩展至多个数据中心。在这些系统中，计算能力已不再是唯一的制约因素；数据在芯片、机架及不同站点之间的传输变得同样至关重要。
这正是光通信技术发挥作用之处。随着单通道速率从100G提升至200G乃至400G，铜互连在传输距离和功耗预算方面已难以为继，光通信技术随之取而代之——首先应用于机架之间，随后进入机架内部，最终通过“光电共封装（CPO）”技术直接集成在GPU旁。支撑这些链路的激光器和调制器工作在1310 nm和1550 nm波段，而InP正是这些波段的首选材料。尽管基于GaAs的垂直腔面发射激光器（VCSEL，工作波长850nm）仍可用于短距离链路，但已无法满足AI领域超过100米传输距离的需求。
根据Yole最新发布的《面向人工智能的InP与GaAs光子技术与市场-2026版》报告，预计到2031年，AI光通信芯片市场规模将超过430亿美元，较2025年的23亿美元实现63%的复合年增长率，并且这一增长几乎全部由InP贡献。当前的问题已不再是“需求是否会出现”，而是“供应链能否在物理层面满足这些需求”。
本报告属于Yole“人工智能系列”研究的一部分。该系列分析涵盖了整个半导体价值链中的AI基础设施建设，从计算、存储到先进封装、光子技术及其背后的材料，全方位呈现了AI需求的发展走向，以及可能制约其增长的供应链瓶颈。
光互连技术正向AI机架内部及跨站点应用演进
在人工智能领域，光互连技术的价值已不再局限于传统的可插拔模块。到2031年，“纵向扩展（Scale-up）”应用将占据光子芯片市场价值的83%——而目前这一比例几乎为零。当单通道速率超过200G时，GPU带宽需求将推动光链路延伸至机架之外。“横向扩展（Scale-out）”——即传统的可插拔模块市场——仍是第二大增长引擎，占据了11%的市场价值。而用于站点互连的“跨机架扩展（scale-across）”，到2031年规模将达到28亿美元。
Yole预计，2031年三种磷化铟（InP）技术将占据该市场88%的价值：用于光电共封装（CPO）的连续波分布式反馈（CW-DFB）激光器、用于xPU光I/O的激光器阵列，以及用于“跨机架扩展”的IQ调制器。
Yole分析师Roy Dagher表示：“在AI光通信领域，价值重心正逐渐从传统的可插拔式方案发生转移。到2031年，机架内部的扩展互连将占据光子芯片价值的83%；其中，InP技术（包括CW-DFB激光器、DWDM激光器阵列以及IQ调制器）将合计占据该价值的88%。最终的赢家，将是那些能够实现这些光子芯片大规模量产的企业。”
从“收购企业”到“自建晶圆厂”
经过多年的并购，InP产业链已高度集中在少数几家垂直一体化企业手中：Lumentum先后收购了NeoPhotonics和Cloud Light；诺基亚（Nokia）则在2025年以23亿美元完成了对Infinera的收购。然而，自2024年起，行业策略已从“收购”转向“自建”。Lumentum收购了Qorvo位于格林斯伯勒（Greensboro）的厂区，将其作为其第五座InP晶圆厂；诺基亚则在2026年收购了恩智浦（NXP）位于钱德勒（Chandler）的6英寸晶圆厂。Coherent在Sherman和Järfälla投产了其首座6英寸InP晶圆厂，并专门筹集了6.32亿美元用于InP业务。英伟达（NVIDIA）向Lumentum和Coherent投入了20亿美元，这凸显了该产能的战略重要性。
此外，诺基亚旗下的Infinera于2026年2月在美国圣何塞（San Jose）购入了一处8.2万平方英尺的设施，专门用于光子芯片技术；SMART Photonics也在荷兰埃因霍温（Eindhoven）启动了一座6英寸中试晶圆厂的建设，计划于2028年全面投产。与此同时，中国企业也纷纷入局，例如 纵慧芯光（Vertilite）宣布在常州建设一个总投资50亿元人民币的InP激光芯片基地。据Yole估算，自2021年以来，全球在InP和GaAs领域的投资总额已达210亿美元（涵盖收购、融资、晶圆厂扩建等）。
面向人工智能的InP和GaAs领域投资
InP和GaAs衬底制造商的动作同样迅速：AXT计划在2026年和2027年连续两次实现产能翻倍；日本住友电工（Sumitomo）的目标是到2028财年将产量提升至2024财年的三倍；日本JX承诺投入高达1200亿日元，旨在实现7到10倍的产能增长；中国先导稀材（Vital Materials）的衢州项目则计划到2029年实现每年300万片衬底的产能增量。
账面产能翻倍，实际供应依然短缺
尽管投入巨大，但是InP晶圆的供应仍是制约行业发展的真正瓶颈。从纸面数据来看，产能约为需求的两倍；但若剔除不符合规格的晶圆、受出口许可证审批延迟影响的部分，以及已被长期协议锁定的产能，实际可供销售的供应量将仅能满足2026年部分需求，仍存在两到三年的供需缺口。自2025年2月起，中国产InP的所有出货均需获得政府批准，这推高了晶圆价格——例如，6英寸InP晶圆的价格在2024年至2026年间上涨了约70%，达到约4000美元。随着AI需求的持续增长，3英寸和4英寸晶圆的平均售价（ASP）在2026年也呈现出同样的上涨趋势。尽管如此，市场需求仍在不断攀升，预计到2031年，衬底市场规模将达到12.5亿美元，复合年增长率高达80%。
光子晶圆产能与实际需求之间的瓶颈
6英寸晶圆是下一个角逐的战场
到2031年，6英寸晶圆在InP衬底市场价值中的占比将从目前的36%提升至93%。JX、住友电工、AXT和先导稀材这几家厂商中，谁能率先实现6英寸晶圆的量产良率，谁就将占据大部分市场份额。Coherent目前已具备6英寸晶圆生产能力，但大多数InP激光器芯片仍采用3英寸和4英寸晶圆制造。2026年，仍有80%的激光器是在2英寸、3英寸和4英寸的InP晶圆上生长制成的。
GaAs和InP晶圆直径发展情况
难点在于晶体生长：InP材料质地脆，并且容易产生位错。6英寸晶圆的面积虽是2英寸晶圆的2.25倍，但只有在后续的外延再生长、钝化和测试环节都能保持高良率时，其规模优势才能真正体现出来。
谁能在AI光通信领域胜出？
AI光通信领域的爆发已成事实，而竞争的关键在于晶圆层面。在未来两到三年内，市场增长的瓶颈不在于需求，而在于能否供应足够多、符合光子芯片/器件制造要求的InP晶圆。那些能尽早锁定配额并找到合格晶圆供应商的芯片/器件厂商，将能够顺利出货，而其他厂商则只能等待。与此同时，一场向6英寸InP晶圆过渡的竞赛已经打响——谁能率先实现量产良率，谁就将赢得大部分AI光通信市场。
延伸阅读：
上一篇：具有蘑菇形敏感结构的光电式风速和风向传感器
下一篇：最后一页