磷化铟是第二代半导体资料，广泛运用于光通讯、集成电路等范畴。5G 年代技能革新带来以磷化铟（InP）、砷化镓（GaAs）为代表的第二代半导体资料的繁荣开展。半导体资料依照物理性质能够区分三代，别离是以 Si、Ge 为代表的第一代，InP、GaAs 为代表的第二代，GaN、SiC 为代表的第三代。磷化铟（InP）是一种 III~V 族化合物，闪锌矿型晶体结构，晶格常数为 5.87×10-10 m，禁带宽度为 1.34 eV，常温下迁移率为 3000~4500cm2/(V.S)。InP 晶体具有饱满电子漂移速度高、抗辐射能力强、导热性好、光电转化功率高级许多长处，被广泛运用于光通讯、高频毫米波器材、光电集成电路和外层空间用太阳电池等范畴。未来组件需求将以高速、高频与高功率等特性，链接 5G 通讯、车用电子与光通讯范畴的运用，第二、三代化合物半导体有望打破硅半导体摩尔定律。

  磷化铟（InP）和砷化镓（GaAs）比较，电学等物理性质优势杰出，在半导体光通讯范畴运用占有优势。1）磷化铟具有高电子峰值漂移速度、高禁带宽度、高热导率等长处。InP 的直接跃迁带隙为 1.35eV，对应光通讯中传输损耗最小的波段；热导率高于 GaAs，散热功用更好。2）磷化铟在器材制造中比 GaAs 更具优势。InP 器材高电流峰谷比决议了器材的高转化功率；InP 惯功用量时间常数是 GaAs 的一半，工作功率极限高出 GaAs 器材一倍；InP 器材具有更好的噪声特性。3）磷化铟（InP）作为衬底资料首要有以下运用途径。光电器材，包含光源（LED）和探测器（APD 雪崩光电探测器）等，首要用于光纤通讯体系；集成激光器、光探测器和放大器等，是光电集成电路是新一代 40Gb/s 通讯体系必不可少的部件。

  磷化铟运用包含光纤通讯、光电器材、医疗及传感等多种范畴。现在首要运用于 1)用于光纤通讯技能。在磷化铟单晶衬底上制备的 InGaAsP/InP，InGaAs/InP 异质结资料所制备的 1.3~1.6μm 光源和探测器已广泛用于光纤通讯中；2) 资料在光电器材方面得到广泛运用。

  能够使单晶批量化成长的技能首要有高压液封直拉法（LEC）、笔直温度梯度凝结法（VGF）和笔直布里奇曼法（VB）。美国 AXT 公司和日本住友别离运用 VGF 和 VB 技能能够成长出直径 150mm 的磷化铟单晶，日本住友运用 VB 法制备的直径 4 英寸掺 Fe 半绝缘单晶衬底能够批量出产。VGF 出产技能要求晶体外表翘曲度小于 15 微米，位错水平越低越好。我国磷化铟制备技能与世界水平仍有较大距离，国内企业产能规划较小，大尺度磷化铟晶片出产能力缺乏。

  磷化铟衬底处于工业链上游，80%商场比例被国外厂商独占。现在，日本住友是职业龙头，占有着全球 60%商场比例，美国通美市占率 15%，英法的公司市占率各 10%和 5%。现在，国内衬底年用量总计在 3 万片左右，占全球总商场比例缺乏 2%。国内能够出产磷化铟晶圆的企业较少，珠海鼎泰芯源公司把握 30 项专利，正在请求的专利有 10 项，磷化铟长晶率可到达 40%-50%。而公司背面的技能团队和技能支撑是中科院。现在鼎泰芯源现已把握了 2 英寸到 6 英寸晶圆的出产技能。

  磷化铟衬底资料处于光通讯工业链上游，国外独占格式显着。现在，因为在磷化铟单晶成长设备和技能方面存在较高壁垒，磷化铟商场参与者较少，且以少量几家国外厂商为主，首要供货商包含日本住友、日本动力、美国 AXT(我国出产)、法国 InPact、英国WaferTech 等，以上 5 家厂商占有了全球近 80%的商场比例。

  国内展开磷化铟单晶资料的研讨工作现已超越 30 年，但磷化铟单晶成长技能的研讨规划、项目支撑力度和投入较小，与世界水平还存在较大距离。现在，国内除通美北京工厂外，尚没有可批量出产单晶衬底的厂家。但传统的砷化镓、锗单晶衬底厂家相同留意到了该商场的时机，包含珠海鼎泰芯源公司、云南锗业、先导稀材、中科晶电、东一晶体在内的厂家正在活跃布局。现在，因为国内激光器外延厂家没有完结大规划出产，磷化铟衬底占全球总商场比例缺乏 2%。

  激光器欧美企业起步较早，国内企业规划相对较小。公司规划来看，国外激光器企业体量较大，国内激光器企业仍有距离。欧洲和美国在激光范畴起步较早，技能上具有抢先优势，时至今日许多闻名激光器企业现已开展壮大，如美国的 IPG 光电、Coherent（相干，收买德国罗芬）、nLight（恩耐）、II-VI（贰陆），德国的 Trumpf（通快，收买英国 SPI 公司），以及丹麦的 NKTPhotonics 等。国内优异的激光器企业有锐科激光、创鑫激光、杰普特等，但规划上相对较小。

  光模块工业链全球分工清晰，国内厂商占有较大商场比例。欧美日等发达国家技能起步较早，在芯片和产品研制方面具有较大技能优势。我国在技能方面起步晚，没有完结技能独立的优势，可是凭仗劳动力优势、商场规划以及电信设备商的扶持，光模块在工业链中游占有较大商场比例，从 OEM、ODM 开展为多个全球市占率抢先的光模块品牌。光迅科技、中际旭创、华工正源等企业占有全球 19%光模块商场比例。工业链分工有用利用了全球优势出产要素，并避免了重复研制，有利于全球工业链高效工作。

  从全球云核算商场比例来看，美国厂商占有主导方位，亚马逊是仅有的职业龙头，阿里云跻身第四位。依据 Gartner 的核算，2019 年亚马逊、微软、谷歌三家美国厂商在 2019年占 72%的商场比例。亚马逊以 45%的商场比例坐落全球首位，第二、三、四别离是占有17.9%商场的微软、占有 9.1%商场的谷歌和占有 5.3%商场的阿里云。

  5G 年代光通讯职业的开展首要带动光模块需求添加。因为现代通讯都是由光纤光缆传输，而终端发送和接纳都是电信号，所以两头都需求有光电信号的转化设备——光模块。光模块现在很多运用于通讯职业和数据中心行。5G 运用的网络架构比较 4G 添加了中传环节，前传、中传、回传之间均选用光模块完结互联。

  光模块需求晋级带动激光器产能的扩张。光通讯过程中，发射端将电信号转化成光信号，通过调制由激光器发射激光传向接纳端；接纳端将光信号转化成电信号，通过解调变成信息。其间，光电芯片以其光电信号转化功用占有要害方位。一是本钱占比高，光芯片和电芯片别离占光模块本钱 50%、20%，也便是光模块本钱有 7 成是芯片；二是技能壁垒高，光模块的核心技能就在于芯片，尤其是光芯片，光芯片的技能决议光模块的功用。

  光模块商场前景杰出，预期 2025 年全球商场规划可达百亿美元。2011-2019 年全球、我国光模块商场规划继续添加，从 2011 年的全球、我国光模块商场规划 30.5 亿、9.5 亿美元，到 2019 年的全球、我国光模块商场规划 59.4 亿、24.6 亿美元，别离完结了 8.69%、12.63%的 CAGR。依据 Yole 发布的陈述显现，估计 2019-2025 年的复合添加率为 15%，2025 年光模块商场将添加至 177 亿美元。在我国国内新基建带动 5G 和数据中心的建造，和疫情影响全球光模块销量的两个要素效果下，估计近 1 年内光模块商场将坚持温文添加。

  云厂商 CAPEX 全体上升趋势，方针排名腾讯居于首位。云厂商 CAPEX 是判别光模块通讯职业景气量的重要方针。2017 至 2019 年云厂商 CAPEX 增速加大，光模块通讯职业开展景气，国内企业腾讯和阿里巴巴在全球方针排名坐落前三。

  IDC 高速开展：流量迸发带动全球 IDC 高速开展，直接拉动数通光模块增量晋级。依据工信部，2017 年我国在用 IDC 机架规划 166 万架，数量 1844 个；规划在建数据中心规划 107 万架，数量 463 个；IDC 商场规划 650.4 亿元，近五年复合添加率 32%，未来增速有望坚持。数据中心的建造对光模块的需求巨大，光模块需求由 40G 转向 100G 甚至更高速率，2017 年北美的超大型数据中心现已转化为 100G，现在 400G 行将大规划运用，未来甚至有望向 800G 晋级。比照北美，国内云核算工业的加快演进推进数据中心的建造，有望拉动新一轮需求。

  从数通光模块开展阶段来看，400G 有望放量添加。100G 光模块的发货量趋势对 400G有必定参照价值。2010 年 100G 进入职业标准和专利的规划布置阶段，2015 年进入出产发动期并带来固定设备和财物投入，2016 年开端进入发货量繁荣上升期，2017-2018 年出货量大幅添加。据工业调研成果，2019 年因为云厂商技能预备缺乏，400G 全球出货量仅10 余万只，约等于 2016 年 100G 出货量水平，低于商场预期，估计 2020 年出货量将有数倍添加，咱们估计全球需求量有望到达 80 万只。据 IHS 预算，2019 是 400G 估计出货量 140 万美元，未来五年销售额将以 205%速度添加，2023 年占有商场比例的 25%。

  5G 选用更高频段、更大带宽、DU/CU 别离，带来基站数量、网络架构和网络容量的改变，驱动光模块放量晋级的新一轮需求，一起，疫情催化下方针加码 5G 等新基建范畴也有望拉动光模块的长时间需求。现在来看，5G 已成为各国抢占科技制高点的必争之地。我国运营商 CAPEX 2015-2018 年继续下滑，2019 年跟着 5G 商用发动，移动/联通/电信计划 5G 投入 170/60-80/90 亿元，总本钱开支有望同比添加 6%，咱们估计未来三年运营商 CAPEX 将比本年提高 10-20%，未来十年国内 5G CAPEX 约 1.3 万亿元，比较 4G 添加 57%。

  2019 年我国现已建成超越 13 万个 5G 基站，2020 年为 5G 基站大规划建造元年，估计 5G 宏站 500 万个，未来三年迎来建站顶峰。宏站方面，国内 5G 出资周期比 4G 相对拉长，估计为 8-10 年（3G/4G 大约 5 年），依据工信部数据，到 2019 年 6 月国内 4G基站 445 万个；归纳 5G 频谱及相应掩盖增强计划，测算未来十年国内 5G 宏基站约 4G的 1-1.2 倍，算计约 500-600 万。现在，2019 年 6 月底第一期 NSA 基站集采投标完结，投标量满意 2019 年建成约 15 万 5G 基站的方针。第二轮 SA 集采逐渐落地，保存估计全体投标规划至少在 55 万站，2020 年完结建造。微站方面，宏站站址建造难度较大且商场较为饱满，一起 5G 频率更高理论上掩盖空泛更多，因而宏站料无法彻底满意 eMBB 场景的需求，需求很多微站对部分热门高容量的区域进行补盲，咱们估计微站数量达千万等级。

  5G 光模块商场全体规划过百亿，约占 5G 总出资比重约 4.6%。依照前述宏站 500 万站（每站 6 对）、微基站 1000 万站（每站 1 对）测算，前传光模块数量将达 8000 万只左右。即便按光模块单价 250 元/只测算，估计前传光模块商场规划将在 200 亿元左右。别的，依据 OVUM 猜测，跟着全球 5G 网络建造的鼓起，25G 光模块将在 2019 年开端逐渐放量并在 2024 年到达顶峰期，数量估计到达 1260 万只，其间 70%会运用在我国商场。

  全体来看，前传—中传—后传关于光模块需求速率提高、数量削减。因为通讯承载网络由接入层—会聚层—核心层不断收束，带宽需求不断提高，导致光模块速率需求随之提高；网络链路不断聚集，导致光模块数量需求随之下降。

  磷化铟是光模块组件激光器和接纳器的要害半导体资料。磷化铟（InP）能够作为半导体激光器的增益介质，此型激光器波长 1.3 微米，输出功率可达 350kW，能量转化功率高，一起兼备重量轻、寿命长、结构简略的长处。磷化铟（InP）作为光电接纳器的半导体资料，相同以其杰出的电学性质处于重要运用方位。

  磷化铟衬底首要需求来自欧美和日本，占全体需求的 80%左右。据《我国新资料工业开展年度陈述》中发布，2015 年磷化铟衬底需求约为 140 万片/年，80%来自欧美和日本下流客户，我国大陆的客户仅仅有 3%。估计到 2021 年，全球磷化铟衬底需求约为 400 万片/年，我国大陆的磷化铟代工厂商将逐渐开端量产。2021 年我国大陆磷化铟衬底需求占比估计将上升至全球的 10%，年需求量为 40 万片左右。

  世界厂商占有磷化铟衬底超越 90%商场比例。磷化铟单晶成长设备和技能存在较高壁垒，商场参与者较少，首要为日美等世界厂商。其间日本住友电工商场比例最大，约占全体比例的 60%。国内出产传统单晶衬底的厂家现在也开端活跃布局磷化铟产品，首要厂家有云南锗业、广东先导、鼎泰芯源等，现在仍处于小批量试产状况。

  磷化铟 2 英寸衬底需求现在占主导方位，4 英寸需求未来稳步添加。依据《我国新资料工业开展年度陈述》猜测，2021 年全球 2 英寸磷化铟衬底需求到达约 400 万片，比较Yole 猜测 2021 年 4 英寸磷化铟衬底需求约 105 万片。其间我国大陆 2 英寸衬底需求预期2021 年会到达 40 万片。而未来全球 4 英寸衬底的需求预期 2024 年扩张至约 160 万片，其间数通范畴的运用料将逐渐添加并在未来超越电信范畴占主导方位。