化合物半导体市场增长与规模 - 化合物半导体正逐渐成为主流，因其在功率、速度和效率上相比硅具有优势 [2] - 整个化合物半导体衬底市场预计将以14%的复合年增长率增长，规模将从2025年的13亿美元增长至2031年的28亿美元，增长超过一倍 [2] - 开放式外延片市场预计将与衬底市场同步增长，从2025年的11亿美元增长到2031年的24亿美元 [2] - 衬底市场总额预计从2025年的12.9亿美元增长到2031年的27.9亿美元，开放式外延片市场从11亿美元增长到23.9亿美元，年复合增长率均为14% [3] 关键材料与应用领域 - 不同化合物半导体材料主导不同应用：SiC和GaN在电力电子领域领先，GaAs和GaN广泛用于射频系统，InP和GaAs是光子学和激光器的关键，GaN和GaAs是照明和显示技术的关键 [2] - 功率应用占据主导地位，n型碳化硅(SiC)的增长由电动汽车电气化、800V架构及8英寸晶圆普及推动 [3] - 功率氮化镓(GaN)应用已从消费级快充扩展到汽车和数据中心，但其外延晶圆市场规模仍小于碳化硅 [4] - 射频市场保持稳定，主要由手机领域的砷化镓（GaAs）和电信及国防领域的氮化镓（GaN）主导 [4] - 光子学市场发展势头最为强劲，受人工智能数据中心和带宽升级推动，加速了磷化铟（InP）的普及、6英寸平台和高速激光器的应用 [4] - LED技术成熟且价值较低，MicroLED的普及将在本世纪晚些时候重新开始，首先应用于可穿戴设备和AR领域 [4] 主要增长驱动市场 - 人工智能驱动的数据中心扩张正迅速成为主要需求来源，全球服务器部署数量预计将大幅增长 [5] - 人工智能带宽需求需要更快的光互连，通过共封装光学器件（CPO）将磷化铟激光器集成到硅光子平台中，传输速率可从目前的每通道100G扩展到未来的400G [7] - 汽车行业是规模最大、发展最成熟的市场，碳化硅（SiC）是主牵引逆变器的关键材料，氮化镓（GaN）在车载充电器和直流/直流转换器系统中逐渐普及 [7] - 车辆应用扩展到电力转换之外，包括使用GaN和GaAs的照明和显示系统，用于自动驾驶LiDAR的InP和GaAs激光器，以及用于车辆连接的基于GaAs的射频组件 [7] - 新的消费应用正在涌现，首款采用GaN和GaAs的商用微型LED智能手表将于2025年上市，增强现实是另一个充满前景的领域 [9] 技术发展与供应链趋势 - 化合物半导体器件成本仍高于硅基器件，挑战包括制造平台成熟度不同以及供应链的复杂性 [10] - 采用更大的基板直径以满足可扩展性和成本需求 [10] - 碳化硅（SiC）衬底正从6英寸向8英寸过渡，磷化铟（InP）衬底向6英寸过渡，蓝宝石衬底上的氮化镓（GaN）和砷化镓（GaAs）主要平台仍维持在6英寸，镓基微型LED衬底维持在4英寸 [13] - 更大的晶圆可以在一片晶圆上制造更多芯片，实现更高产量和成本效益，为三星和格罗方德等硅晶圆代工厂进入化合物半导体生态系统打开大门 [13] - 碳化硅（SiC）的增长得益于产能扩大及晶圆尺寸向8英寸过渡，新的中国晶圆和外延片供应商提升了成本竞争力 [15] - 功率氮化镓（GaN）正朝着混合型IDM和无晶圆/代工厂模式转变，IDM厂商将GaN视为数据中心渗透的战略性技术 [15] - 移动和电信射频市场保持稳定，市场重点在于整合而非扩张 [15] - 更大的衬底尺寸加剧了纯化合物半导体厂商和硅晶圆厂之间的竞争 [15] 中国在生态系统中的竞争 - 全球竞争日益激烈，尤其来自中国的竞争突出，中国通过加速技术研发和扩大生产规模，在碳化硅衬底领域正逐渐占据领先地位，竞争目标正转向器件层面 [16] - 中国企业在移动和消费品行业占据领先地位，同时也在汽车和工业行业产生影响 [16] - 受美国出口限制和国内需求推动，中国化合物半导体供应链的进步使其成为战略竞争对手 [16]

文章核心观点 - AI科技浪潮正推动光通信产业进入新材料革命时代，磷化铟因其直接能隙、极高电子迁移率及高耐热抗辐射三大特性，成为AI服务器和数据中心光通信传输的关键材料，有望解决高功耗和高速传输需求 [1] - 磷化铟是化合物半导体的重要组成部分，其技术在过去20多年已相当完备，随着AI数据中心、5G毫米波和低轨卫星通信等新兴应用需求打开，该材料产业面临从利基市场向更广泛应用领域扩张的重大机遇 [2][4] 磷化铟的材料特性与AI应用优势 - 具备直接能隙特性，可将电能高效转化为光能，电光转换效率高，有助于降低AI服务器功耗，缓解数据中心耗电量大的问题 [1] - 具有极高电子迁移率，电子移动速度极快，可支持800G、1.6T等高速传输规格，提升AI数据中心信息接收与反馈效率 [1] - 具备高耐热性与抗辐射特性，使基于该材料的光通信芯片或模组在AI服务器长时间高温运行下更稳定可靠 [1] 磷化铟在高速电子元件领域的应用 - 以磷化铟为衬底的高速电子元件速度表现是当前人类所能制作元件的极致，主要应用于30~300 GHz的次毫米波频段 [3] - 磷化铟异质结双极性晶体管被认为是梦幻的超高速电子元件，其InP/InGaAs异质结构优于砷化镓HBT和HEMT，有望解决5G毫米波手机功率放大器效率低于50%的瓶颈，推动毫米波移动通信普及 [3] - 随着5G移动通信和低轨道卫星通信进入毫米波时代，以及对带宽的持续需求，载波频率向更高频发展，磷化铟的重要性日益凸显 [3] 磷化铟在光通信领域的应用 - 在光通信所需的半导体激光器中扮演举足轻重的角色，以磷化铟为衬底的半导体激光器是实现1.55微米波长（光纤内传输能量损耗最低）的关键 [4] - 过去该应用主要局限于长距离光纤通信等利基市场，但随着云端数据中心快速成长，需求水涨船高，半导体激光器需承载高达每秒100 Gbit的数据，这一切都依赖磷化铟化合物半导体 [4] 磷化铟产业现状与前景 - 长期以来，磷化铟应用领域小众，产业规模相对狭隘，导致其价格昂贵的刻板印象，甚至有些产品仍在使用2英寸晶圆 [4] - 随着AI数据中心、高速传输、5G毫米波等应用出海口逐步打开，以及其技术已相当完备，若能超前部署，将是重要产业机会 [4]

市场表现 - 截至2025年8月20日10:39，上证科创板半导体材料设备主题指数上涨0.08% [1] - 成分股表现分化，新益昌上涨6.53%，上海合晶上涨3.81%，安集科技上涨1.32%，芯源微上涨1.30%，华海诚科上涨1.07% [1] - 科创半导体ETF（588170）最新报价1.1元，盘中换手率达7.17%，成交3297.56万元 [1] 资金与规模动态 - 科创半导体ETF（588170）最新规模达4.62亿元，创近3个月新高 [1] - 该ETF最新份额达4.19亿份，同样创近3个月新高 [1] - 资金持续流入，最新单日资金净流入3332.93万元 [1] - 拉长时间看，截至8月19日，该ETF近1周累计上涨3.18%，近1周日均成交8440.53万元 [1] 行业技术突破 - 九峰山实验室在磷化铟材料领域取得重要技术突破，成功开发出6英寸磷化铟基PIN结构探测器和FP结构激光器的外延生长工艺，关键性能指标达国际领先水平 [2] - 该成果是国内首次在大尺寸磷化铟材料制备领域实现从核心装备到关键材料的国产化协同应用 [2] - 目前业界主流仍停留在3英寸工艺阶段，此次突破依托国产MOCVD设备与InP衬底技术，解决了大尺寸外延均匀性控制的关键技术难题 [2] 产业与投资逻辑 - 磷化铟是光通信、量子计算等前沿领域的核心材料，其产业化应用长期受限于大尺寸制备技术瓶颈和高昂的制备成本 [2] - 光模块和PCB是AI算力链的重要组成部分，深度绑定AI算力基础设施建设浪潮，跟随AI服务器迭代，在出货量和价值量上均得到大幅增长 [2] - 在光模块、PCB已大幅上涨的背景下，液冷板块被视为战略性投资机会，具备“增长强劲、叙事完备、赔率占优”特征 [2] 相关金融产品 - 科创半导体ETF（588170）及其联接基金跟踪上证科创板半导体材料设备主题指数，该指数囊括科创板中半导体设备（59%）和半导体材料（25%）细分领域的硬科技公司 [3] - 半导体材料ETF（562590）及其联接基金的指数构成中，半导体设备（59%）、半导体材料（24%）占比靠前，聚焦半导体上游 [3] - 半导体设备和材料行业是重要的国产替代领域，具备国产化率较低、国产替代天花板较高的属性 [3]