半导体周报1126-半导体材料之磷化铟
半导体周报-1126
一、行业新闻及动态：
1、半导体设计：
财联社11月16日电，在当地时间周三举行的Microsoft Ignite全球技术大会上，微软展示了首款人工智能芯片Maia 100，这将为其Azure云数据中心提供动力，并为其各项人工智能服务奠定基础。Maia 100芯片旨在运行大语言模型，帮助人工智能系统更快地处理大量数据，以完成识别语音和图像等任务，并有可能避免对英伟达的高成本依赖。不过微软暂时并不打算出售这种芯片，而是将把它们用于支持自己的产品，并作为其Azure云计算服务的一部分。微软发布的第二款芯片是名为Cobalt 100的CPU，是一款基于Arm架构的128核云原生芯片，针对通用的计算任务，可能会与英特尔处理器展开竞争。
2、半导体设备：
《科创板日报》16日讯，三星作为世界第二大合约芯片制造公司，希望与台积电争夺领先地位，目标是到2030年成为全球最大的半导体芯片制造公司。有消息称，三星将从ASML购买更多先进的芯片制造设备。消息人士称，三星希望2024年从总部位于荷兰的ASML进口更多的EUV光刻机，但具体细节未公布。三星计划未来5年内进口50台这类设备，每台价值约1.53亿美元。
3、半导体制造及封测：
《科创板日报》15日讯，据悉，三星计划2024年推出先进3D芯片封装技术SAINT（Samsung Advanced Interconnection Technology，三星高级互连技术），能以更小尺寸的封装，将AI芯片等高性能芯片的内存和处理器集成。三星SAINT将被用来制定各种不同的解决方案，可提供三种类型的封装技术。三星已经通过验证测试，但计划与客户进一步测试后，将于明年晚些时候扩大其服务范围，目标是提高数据中心AI芯片及内置AI功能手机应用处理器的性能。
《科创板日报》13日讯，SK海力士周一表示，已开始向Vivo供应其最新款移动DRAM LPDDR5T芯片，这是全球存储芯片需求复苏的最新迹象。LPDDR5T产品于今年1月首次开发，将搭载在vivo的最新款智能手机X100和X100 Pro。
《科创板日报》13日讯，消息称AMD下一代芯片核心架构Zen 5C的代号或将为“Prometheus”，该芯片预计将采用三星4nm和台积电3nm工艺节点。报道表示，统计LinkedIn上大量员工简介及负责项目后发现，AMD下一代处理器IP所运用的制程技术中，包括台积电N3制程及三星4nm制程。截至目前，AMD都是一直依赖台积电进行生产。
4、其他：
《科创板日报》15日讯，根据三星季报，截至2023年第三季，其整体存货金额为55.2万亿韩元，较2022年底的52.1万亿韩元增加5.9%；其中半导体存货金额从2022年底的29万亿韩元，大幅跃升16.1%至33.7万亿韩元。SK海力士也在季报中透露，截至2023年第三季，整体存货金额为14.9万亿韩元，较2022年底的15.6万亿韩元减少4.6%。2023年前9月，三星与SK海力士合计存货金额在此期间增加8.8%，攀升至48.6万亿韩元。半导体存货金额占三星第三季存货金额的比重从2022年底的11.6%上升至12.2%，SK海力士则从15.1%降至14.6%。
二、本周话题——半导体材料之磷化铟
第一代单元素半导体，以硅和锗等为代表，其中硅基半导体材料是目前产量最大、成本最低、应用最广的半导体材料。第二代III-V族化合物半导体，以砷化镓和磷化铟等为代表，具有电子迁移率高、光电性能好等特点，是当前仅次于硅之外最成熟的半导体材料，在5G通信、数据中心、新一代显示、无人驾驶、可穿戴设备、航天等方面有广阔的应用前景；第三代宽禁带半导体，以氮化镓和碳化硅等为代表，具有高禁带宽度、耐高压和大功率等特点，在通信、新能源汽车等领域前景广阔，目前成本较高。
各代半导体材料的物理性质对比
资料来源：北京通美招股书，第三代半导体联合创新孵化中心，海通证券研究所
应用阶段：磷化铟最早于20世纪60年代应用于航天太阳能电池；1969年，磷化铟首次被用于二极管中；20世纪80年代，磷化铟首次被用于晶体管中；20世纪90年代，磷化铟被用于电信用电吸收调制激光器中；因其饱和电子漂移速度高和发光损耗低，磷化铟在光电芯片衬底材料中拥有特殊的优势，开始在光通信市场实现商业化应用，成为光模块半导体激光器和接收器的关键材料。此外，由于磷化铟具有高频低噪、击穿电压高等特点，随着高电压大功率器件的应用频率提升，磷化铟在2010年以来开始应用于雷达激光器件和射频器件。
磷化铟材料应用历程
资料来源：CBC金属网援引百度文库，北京通美招股书，海通证券研究所
产业链
二代半导体产业链包括上游的衬底制造、外延加工，以及中游的IC设计、制造、封测和下游应用等环节。1）砷化镓衬底材料主要由Freiberger、Sumitomo等行业龙头供应，磷化铟衬底材料则由Sumitomo、日本JX等供应；2）外延加工市场则是由IQE、全新光电等少数寡头占据，但一些垂直整合制造（IDM）厂商自己也生产外延片；3）中游的IC设计、制造、封测等环节，行业存在IDM和代工两种主流模式，前者从芯片设计到生产都由IDM厂自身完成，后者的芯片设计公司（被称为Fabless house）仅具有设计功能，其晶圆制造和封装测试外包给外界专业厂负责。4）下游应用包括射频、光电子、LED和光伏等板块。
砷化镓和磷化铟各生产环节主要厂商
资料来源：Yole，北京通美、长光华芯、源杰科技、光隆科技招股书，海通证券研究所
（一）、衬底：
按导电性能，InP衬底主要分为半导电和半绝缘衬底。半导电衬底又分为N型和P型半导电衬底， N型衬底通常选用Sn和In2S3作为掺杂剂，P型衬底则选用ZnP2作为掺杂剂。各种掺杂剂的使用，目的是为器件制造提供不同导电类型的衬底。其中，N型掺Sn的InP主要用于激光二极管，N型掺S的InP用于激光二极管和光探测器，P型掺Zn的InP主要用于高功率激光二极管。
资料来源：中国半导体照明网，海通证券研究所
半绝缘衬底按照是否掺杂分为掺杂半绝缘衬底和非掺杂半绝缘衬底，掺杂半绝缘衬底通常采用Fe2P作为掺杂剂，而非掺杂半绝缘衬底是将高纯InP单晶衬底通过高温退火而成。半绝缘衬底主要用于制作射频器件。
生产工艺环节：
1、多晶合成：合成磷化铟多晶的方法主要有水平梯度凝固法（HGF）、水平布里奇曼法（HB）、溶质扩散法（SSD）和直接合成法等。目前，改进后的HB/HGF法是工业合成InP多晶的主要方法。
水平布里奇曼法（HB）、水平温度梯度凝固法（HGF）：目前工业上合成磷化铟多晶的主要方法，通过使磷蒸汽溶解到铟熔体中，合成磷化铟多晶。在高压反应釜炉体中，当石英舟中铟熔体的温度高于磷化铟熔体的熔点时，磷蒸汽被铟熔体吸收，形成磷化铟熔体，持续对铟区域、合成区、磷区域进行加热，直到铟熔体全部转变为磷化铟熔体。由于铟熔体的温度比熔点度高，且磷蒸汽与铟熔体的接触面积大，故HB/HGF法合成速率比SSD法高很多。HB/HGF法局限性在于当合成温度较高时，多晶炉内盛放铟的石英舟中会有Si元素释放出来污染InP晶体（可将石英舟改为氮化硼舟来减少污染）。此外，由于合成管内的磷蒸汽压高于外部，在合成过程中有管体炸裂的风险，目前由于压力传感器和计算机控制的使用，可有效避免管体的炸裂。
溶质扩散法（SSD）：在900℃～1000℃条件下通过磷蒸汽在铟的熔体中扩散，然后反应生成磷化铟多晶。其生长温度低，可减少晶体中Si杂质对磷化铟多晶体的污染，提高了晶体的纯度，且能将晶体的载流子浓度提高到1014cm－3的水平。相比于其他方法，多晶一次合成量少，合成速度慢，导致生产成本高，无法满足工业批量生产的需要，目前已基本被淘汰。
原位直接合成法：具体包括磷蒸汽注入法、液态磷液封法和高压直接合成法。原位直接合成法的一种方法是将铟和磷放臵在同一坩埚中，并在顶部盖一个加热罩。加热到一定温度后，坩埚中的磷先变成磷蒸汽，然后磷蒸汽加热分解到这个壁后温度降低，形成液态的磷。当达到一定量后，液态的磷滴到铟熔体中并发生瞬间反应，直到全部合成转化为磷化铟熔体。在固态红磷加热后固液转化的过程中，会大量挥发，导致很难采用石英观察窗观察晶体生长，尽管现在可以用X射线扫描技术观察籽晶接触和生长情况，这种方法仍会造成较多磷的浪费，还会将红磷转化为白磷（剧毒、燃点较低容易自燃），所以工艺成本过大，危险性也较高。
2、单晶生长：磷化铟单晶的生长过程实际上是一种相变的过程，先升温加热，将多晶变成熔体，由固相转变为液相，然后降温，将熔体结晶为固体晶体，由液相转变为固相。当多晶原料熔化后，偏离化学配比较多时容易在晶体内部形成夹杂物、沉淀、孪晶和位错等缺陷，这些缺陷可能严重损害晶体质量和晶体的物理特性。因此，控制化合物半导体多晶料或者熔体的配比度是制备晶体材料的首要任务，也是制备高离解压化合物半导体的难点。
磷化铟的单晶生长方法分为两大类：垂直生长和水平生长，目前主要的生长方法包括液封直拉法（LEC） 、改进LEC法、水平布里奇曼法（HB）和水平梯度凝固法（HGF）、垂直梯度凝固法（VGF）和垂直奇曼法（VB）。
液封直拉法（LEC）和改进的LEC法：LEC法是目前国内外制备InP单晶材料的主要方法之一。为减少孪晶、降低位错密度，人们对LEC技术进行了改进。其中，热挡板LEC法主要是在坩埚顶部外增加热挡板，提供更稳定的热场和系统保温，并减小热场的径向和轴向的温度梯度，从而减少了位错的产生；压力控制LEC法则是增加了石英屏罩，降低了晶体生长过程中的温度梯度，并通过在系统中维持一定的磷蒸汽压来抑制InP单晶的离解。
水平布里奇曼法（HB）和水平温度梯度凝固法（HGF）：HB法生长单晶时，一般分三温区加热: （1）高温区：高温加热将InP固体变成熔体，并使其保持熔融态; （2）中温区：主要维持InP固液界面，促使InP熔体向固相凝固，籽晶及InP单晶生长区域维持在中温区；（3）低温区：保持稳定的磷蒸汽压，磷源区则维持在低温区段。HGF法与HB法类似，也采用分区加热法。各温区采用多段加热炉管，通过调整不同炉管的加热功率实现不同分区的温度，并对温度梯度进行调整。
垂直布里奇曼（VB） 和垂直梯度凝固法（VGF）：VB法和VGF法原理基本一致，籽晶放臵于坩埚底部，采用多温区控温从而形成纵向温度梯度，单晶生长的固液界面随着温度的调节在坩埚内向上部移动，从而生长出InP单晶。两种方法最大不同之处在于：VB法中，坩埚是移动的，加热器固定，通过移动坩埚实现不同区段温度的控制，从而进行单晶生长；而在VGF法中，坩埚固定不动，通过调节不同分区的加热器控制各分区温度进行单晶生长。
衬底发展趋势：为了降低成本，磷化铟单晶的总体发展趋势是向大尺寸、低位错、工业化大规模生产发展。目前，磷化铟单晶衬底的主流尺寸是2-4英寸，最大商用尺寸是6英寸。根据北京通美招股书，Sumitomo和北京通美分别使用VB和VGF技术可以生长出直径6英寸的磷化铟单晶，日本JX使用LEC技术可以生长出直径4英寸的磷化铟单晶。从技术角度和晶体制备的成本角度来说，LEC技术为制备大尺寸晶体的主打技术，而VGF/VB技术则用于以制备低位错的衬底。目前研究的重点主要集中在：发展多晶直接合成技术，简化工艺、降低成本；发展大直径单晶制备技术，减少孪晶、提高成晶率、降低成本；降低大直径InP单晶的位错密度；完善4英寸的InP晶片制备技术，尤其是改善材料表面质量；提高半绝缘InP单晶片的热稳定性，减少掺杂剂Fe的使用量。
衬底市场情况分析：
磷化铟单晶生长设备和技术壁垒较高，全球衬底市场集中度高。目前，全球磷化铟衬底市场的主要供应商包括Sumitomo、日本JX、法国InPact、英国WaferTech等。根据北京通美招股书援引Yole数据，2020年全球前三大厂商占据磷化铟衬底市场90%以上的市场份额，Sumitomo、北京通美、日本JX分别占比42%、36%、13%。
我国磷化铟制备技术与国际水平差距较大，国内企业产能规模较小、大尺寸磷化铟晶片生产能力不足。目前，国内除北京通美外，可批量生产磷化铟单晶衬底的厂商较少。传统的砷化镓、锗单晶衬底厂商，包括云南锗业、先导稀材、珠海鼎泰芯源公司、中科晶电、东一晶体等正在积极布局磷化铟衬底。
下游市场需求增加，磷化铟衬底材料市场规模持续扩大。根据北京通美招股书援引Yole数据，2026年全球磷化铟衬底市场预计销量为128.19万片（折合二英寸） ，2019-2026年CAGR为14.40%；2026年全球磷化铟衬底市场预计规模为2.02亿美元，2019-2026年CAGR为12.42%。
全球磷化铟衬底市场格局
资料来源：Yole，北京通美招股书，海通证券研究所
2019-2026年磷化铟衬底销量(折合二英寸)
资料来源：北京通美招股书援引Yole，海通证券研究所
磷化铟衬底下游市场中光模块器件占比大，传感器件增速快。分应用来看，1）2026年全球光模块器件磷化铟衬底（折合二英寸）的销量和规模将达100.03万片、1.57亿美元，2019-2026年CAGR分别为13.95%、12.00%；2）2026年全球传感器件磷化铟衬底（折合二英寸）的销量和规模将达20.54万片、3200万美元，2019-2026年CAGR分别为35.10%、30.37%；3）2026年全球射频器件磷化铟衬底（折合二英寸）的销量和规模预计约为7.63万片、1300万美元，2019-2026年CAGR分别为0.50%、-2.02%。
2019-2026年磷化铟衬底市场规模
资料来源：北京通美招股书援引Yole，海通证券研究所
（二）、外延：
对于不同的材料和应用，外延技术主要包括分子束外延（MBE）、金属有机化学气相沉积（MOCVD）、氢化物气相外延（HVPE）和液相外延（LPE）等。相比之下，MOCVD技术生长速率更快，更适合产业化大规模生产；而MBE技术的优点是材料质量非常好，但是生长速度较慢，更适用于高电子迁移率晶体管（PHEMT）结构、Sb锑化合物半导体等生产；HVPE技术在氮化镓和氮化铝材料外延上应用较多，目前大部分HVPE设备是自行搭建的，很少有商业化的设备，优点是生长速率比较快；LPE技术是比较早期的外延方法，主要用于硅晶圆，目前已基本被气相沉积技术所取代。
MOCVD系统示意图
资料来源：唐晶量子外延项目环评报告，海通证券研究所
液相外延、氯化物气相外延和氢化物气相外延因简便快速而适合厚层外延，但在多层、多元组分、掺杂、界面质量等方面具有很大的局限性；MOCVD和MBE方法可实现厚度、组分、掺杂和界面的精确控制。根据衬底材料与外延层在结构和性质上的区别，外延生长可分为同质外延和异质外延，前者是衬底材料与外延层为同一种材料，后者则是不同的材料。
外延市场状况：根据Yole数据，2020年应用于磷化铟材料的外延设备市场规模为0.47亿美元，预计2026年将达到0.75亿美元，年复合增长速率约为8.1%。根据LEDinside微信公众号援引中国证券网，2022年9月12日，中晟光电国内首台砷化镓/磷化铟MOCVD设备ProMaxy PE成功发运，国内外延设备厂商不断取得突破。
全球用于InP的外延设备市场规模
资料来源：Yole，华经产业研究院，海通证券研究所
根据华经产业研究院数据，我国已成为全球MOCVD设备最大需求市场，MOCVD设备保有量不断增长，占全球比例已超40%。目前，MOCVD设备市场主要由VEECO、Aixtron及中微公司瓜分。其中，VEECO主要在照明市场发力；而Aixtron更侧重于光电子相关器件制造应用市场（其在苹果VCSEL芯片供应链中拥有绝对的垄断份额）；2017年以来，中微公司MOCVD设备产品逐步取得突破，根据中微公司招股书援引IHS Markit数据，2018年中微公司在全球氮化镓基LED MOCVD设备市场占据领先地位，占新增设备市场的41%。根据华经产业研究院数据，全球MOCVD设备市场规模有望从2020年的8.40亿美元增长至2028年的16.38亿美元，CAGR约8.7%。
全球MOCVD设备市场规模
资料来源：Yole，华经产业研究院，海通证券研究所
磷化铟专业外延片市场集中。全球磷化铟外延片主要有两种来源：一种是大型的IDM制造商，包括美国II-VI、Lumentum、Broadcom和日本Sumitomo、Mitsubishi等公司；另外一种是专业的外延厂，包括中国台湾联亚光电、全新光电、英特磊以及英国IQE等公司，根据Yole，2020年联亚光电占磷化铟外延片市场份额约67%。
我国大陆磷化铟外延片专业外延厂包括全磊光电、华兴激光等。全磊光电专注化合物半导体外延片材料的研发、生产和销售，主要为光电子和微电子行业客户提供光通信、数据中心、智能传感、微波射频等应用的高品质外延。华兴激光是国内首家专注于化合物半导体光电子外延片研发和生产的国家高新技术企业，公司在二期扩建工程达产后，可年产20万片外延片。此外，长光华芯、仕佳光子、源杰科技、中科光芯等IDM公司也具备自主磷化铟外延生长能力。
根据恒州博智QYR百家号数据，2021年全球磷化铟外延片市场销售额为1.04亿美元，预计2028年将达到1.62亿美元，年复合增长率为6.30%。
消费端分地区来看，中国市场在过去几年变化较快，2021年市场规模为2303万美元，约占全球的22.10%；北美地区是全球最大的消费市场，2021年占全球份额35.06%，欧洲则是占25.80%。预计2028年中国市场将达到3686万美元，全球占比约22.76%。
生产端分地区来看，北美和欧洲2021年分别占有32.22%和9.70%的市场份额，预计未来几年中国地区将保持最快增速，2028年份额将达到28.93%。
磷化铟外延片消费端市场格局 磷化铟外延片生产端市场格局
资料来源：恒州博智QYR百家号，海通证券研究所
器件分类及应用领域
磷化铟具有电子迁移率高、耐辐射性能好、禁带宽度大等优点，在两大应用领域拥有关键优势：（1）光电子领域：波长为1000nm以上的发射和探测能力；（2）射频领域：高频RF应用中的高速和低噪声性能。具体来看，磷化铟在光电子领域主要包括通信类的数据通信（Datacom）和电信通信（Telecom）以及传感类的可穿戴（Wearables）、消费类3D传感（Consumer 3D sensing）和汽车激光雷达（Automotive LiDAR）等应用。
根据北京通美招股书援引Yole数据，2019年光电子占磷化铟衬底市场份额的85.39%，预计2026年占比将达到93.56%。
基于磷化铟材料的主要器件类型
资料来源：Yole，海通证券研究所
通信是磷化铟光电子领域的主要应用场景，传感应用市场或将迎来快速增长。根据Yole，2021-2027年磷化铟光电子器件市场规模将由25亿美元增长至56亿美元，CAGR为14%。具体来看，2021-2027年应用于数据通信和电信通信的磷化铟器件市场规模分别将从12.4、12.9亿美元增长至34、18亿美元，CAGR分别为18%、6%；预计2027年应用于可穿戴传感、消费类3D传感和汽车激光雷达的磷化铟器件市场规模分别为1.59、1.51和0.14亿美元，对应CAGR分别达30%、37%和189%。
应用领域：
1、通信：光模块是光通信的核心器件，主要用于电信和数通市场。光模块是通过光电转换来实现设备间信息传输的接口模块，其应用场景分为电信通信市场与数据通信市场，涵盖数据宽带、电信通讯、数据中心、Fttx、安防监控和智能电网等领域。其电信领域典型应用是5G基站，数通领域是数据中心。随着互联网的发展，数据量呈指数级增长，在IDC（互联网数据中心）建设驱动下，数通市场近年来逐渐成长为驱动光模块市场增长的主要细分领域。
磷化铟用于制作光模块中价值最高的激光器和接收器。光模块原材料主要为光器件、电路芯片、PCB及结构件，其中光器件的成本占比最高（73%左右）。光器件主要由TOSA（激光器为主的发射组件）、ROSA（探测器为主的接收组件）、尾纤、结构件和滤光片等组成，其中TOSA和ROSA分别占到光器件总成本的48%和32%。与砷化镓相比，磷化铟材料由于工作范围波长更高，广泛应用于中长距离通信。1）GaAs为首个应用于半导体激光器的III-V材料，其工作窗口范围为800-1100 nm，适合于近距离通信，如GaAs VCSELs是短距离（<几百米）通信的主要光源。2）InP及其四元化合物InGaAsP和InGaAlAs（可以生长在InP衬底上），其工作范围为1200-1700 nm，涵盖长距离高速通信的最重要波长（O波段、C波段和L波段），故为长、中高速通信的首选材料。
光模块市场规模持续扩张。根据Yole数据，2020年全球光模块市场规模约96亿美元，随着大型云服务运营商和电信运营商大量采用100G以上的高数据速率模块，预计2026年全球光模块市场将达到209亿美元，CAGR约14%。具体来看，数通市场和电信市场分别将从2020年的53、43亿美元，增长至2026年的151、58亿美元，CAGR分别为19%、5%。
2、雷达：激光雷达是一种综合的光探测与测量系统，通过测量激光信号的时间差和相位差来确定距离，并利用多普勒成像技术绘制出目标清晰的3D图像。随着汽车向自动驾驶过渡，激光雷达受到产业界越来越多的关注，被广泛认为是L3、L4、L5级标准自动驾驶中不可或缺的元件。激光雷达主要包括激光发射、扫描系统、激光接收和信息处理四大系统，其中激光发射系统是核心系统，在整个激光雷达中价值量高。
在汽车激光雷达的发射系统中，基于磷化铟的1550nm激光器优势显著，但技术尚待成熟。1550nm激光雷达具备以下明显优势：1）1550nm波长远离人眼吸收的可见光光谱，相比于905nm激光，同等功率条件下，其人眼安全性提高10万倍，可将探测距离提高到300米以上；2）更适用于FMCW激光雷达，因其功率要求更低，从而可以降低1550nm激光器的成本。但1550nm激光雷达受限于成本高昂以及技术成熟度等原因，仍需要一定时间的发展。当前的商业化阶段，只有磷化铟EEL和光纤激光器能满足1550nm激光雷达波长需求，根据Yole，Volvo、ZF、Continental、Daimler等企业都意图涉及基于磷化铟的激光雷达领域。
3、可穿戴设备：Yole预计健康与医疗领域的可穿戴设备将推动2022年磷化铟的市场渗透率微增，并在之后几年快速增长。可穿戴设备的主要功能可以分为两大类，首先是健康与医疗功能，使用磷化铟衬底制造的传感器可以用于监测心率、血氧浓度、血压甚至血糖水平等生命体征；其次是娱乐功能，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（VR）眼镜等产品中。
可穿戴设备市场份额主要由消费电子厂商占据，巨头纷纷入局医疗功能领域。根据Yole，2019年全球前3大可穿戴设备厂商均为消费电子厂商，分别为Apple（占比39%）、SAMSUNG（占比7%）、小米（占比6%）。2020年，布局腕式可穿戴设备的厂商从消费级功能延伸到以心电（ECG）监测为主的医用功能。2021年，华为、苹果、三星等巨头在主流的ECG监测功能之外，又加入了血糖、血压、房颤等数据采集、检测功能。预计全球可穿戴医疗保健设备市场规模将从2021年的162亿美元增长到2026年的301亿美元，CAGR为13.2%。
4、3D传感：智能手机是消费类3D传感最主要的应用场景。3D视觉传感技术是一种深度传感技术，增强了摄像机进行面部和目标识别的能力。相对于2D技术，3D技术除了显示对象的X和Y值之外，还可以提供记录场景或对象的深度值。消费类3D传感主要应用于智能手机、平板电脑、VR/AR、AI和物联网等领域。
磷化铟可解决智能手机屏幕的痛点，但应用仍处于初级阶段。智能手机的OLED显示器在13xx至15xx nm的波长范围内是透明的，所以若将GaAs VCSEL换为InP EEL，手机可去除屏幕上的摄像头凹槽，将3D传感模块集成到OLED屏下。从成本和供应的角度看，这一方案尚处于早期研发阶段，但AMS、Infineon、STMicroelectronics和一些激光、传感器厂商对此表现出浓厚兴趣。我们认为，未来InP器件有望逐步提升在智能手机中的应用渗透率，并可能会扩大使用量，甚至逐渐渗透到泛光照明器和点阵投影器等其他3D传感模块中。
智能手机3D传感规模快速扩张。根据Semiconductor-today援引Yole数据，2019年3D传感市场规模为50亿美元，预计2025年将达到150亿美元，CAGR为20%。其中，2019年手机3D传感市场规模达20.17亿美元，占比约40%；预计2025年规模增长至81.65亿美元，占比达54%。
5、射频：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。磷化铟基射频器件在雷达和通信系统的射频前端、模拟/混合信号宽带宽电路方面具有较强竞争力，适合高速数据处理、高精度宽带宽A/D转换等应用；此外，磷化铟基射频器件相关器件如低噪声放大器、模块和接收机等器件还被广泛应用于卫星通信、毫米波雷达、有源和无源毫米波成像等设备中；在100 GHz以上的带宽水平，使用磷化铟基射频器件在回程网络和点对点通信网络的无线传输方面具有明显优势，未来在6G通信甚至7G通信无线传输网络中，磷化铟衬底将有望成为射频器件的主流衬底材料。
在高频电子器件研发中，采用磷化铟材料的晶体管主要有高电子迁移率晶体管HEMT和异质结双极晶体管HBT两种。InP HEMT器件是一种纵向器件，比InP HBT器件具有更好的噪声特性，常用来设计低噪声放大器；InP HBT器件是一种横向器件，与InP HEMT器件相比，其击穿电压更高，功率容量更大，常用来设计功率放大器。InP HBT主要分为单异质结双极晶体管SHBT和双异质结双极晶体管DHBT两种。
大陆相关企业：
全磊光电：
全磊光电成立于2016年，总部位于美丽的海滨城市厦门，专注化合物半导体外延片材料的研发、生产和销售，主要为光电子和微电子行业客户提供光通信、数据中心、智能传感等应用的高品质外延片，包含InP和GaAs基多种光电产品，涵盖激光器（FP/DFB/VCSEL）以及探测器（MPD/PIN/APD）等各系列产品，产品技术指标居国际先进水平。全磊光电在厦门总部建有化合物半导体研发中心和生产制造基地，并在苏州工业园区设有全资子公司苏州全磊光电有限公司。公司建有完整的MOCVD材料外延产线和相配套的检测中心，并通过ISO9001质量管理体系和ISO14001环境管理体系认证。公司凭借自主核心技术、先进的制造设备以及完善的质量管理体系，逐步建立了稳定的客户网络，产品已广泛供应给中国、日本以及欧美国家的多个客户。全磊化合物半导体研发中心是公司的核心研发机构，拥有一支由国内外行业专家、博士、硕士组成的核心团队，是该行业的领军团队。研发中心拥有先进的研发设备和器件仿真软件系统，重点面向光通信、5G、物联网、智能传感等领域开展化合物半导体材料的研究工作，并发展与国内外化合物半导体研究机构的全方位合作关系。
华兴激光：
江苏华兴激光科技有限公司成立于2016年2月，是一家专注于化合物半导体光电子外延片研发和制造的高新技术企业，主要基于先进半导体技术制备以磷化铟（InP）、砷化镓（GaAs）为基底的不同结构和功能的光电子外延片，广泛应用于通信、医美等领域。公司位于江苏省徐州市邳州市经济开发区半导体材料与设备产业园，占地30亩，建筑面积2.3万平方米，其中百级、千级、万级洁净车间5000余平方米。公司拥有多条砷化镓、磷化铟外延片生产线，包括材料外延生长、微纳结构加工和分析检测等环节。公司技术团队通过长期自主研发和迭代，掌握化合物半导体光电子芯片材料核心技术，已累计获得授权专利50余项
北京通美：
北京通美晶体技术股份有限公司（以下简称“公司”），成立于1998年9月，注册资本为8.85亿元，是一家全球知名的半导体材料科技企业，主要从事磷化铟衬底、砷化镓衬底、锗衬底、PBN材料及其他高纯材料的研发、生产和销售。公司的磷化铟衬底、砷化镓衬底、锗衬底产品可用于生产射频器件、光模块、LED（Mini LED及Micro LED）、激光器、探测器、传感器、太空太阳能电池等器件，在5G通信、数据中心、新一代显示、人工智能、无人驾驶、可穿戴设备、航天等领域具有广阔的应用空间。公司的PBN材料及其他高纯材料产品从源头上保障了公司半导体衬底上游材料的高品质供应，同时在化合物半导体、半导体设备、OLED、LED等产业有广泛的应用。
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