AI算力驱动光互联爆发，光芯片三大核心材料（磷化铟/硅基/薄膜铌酸锂）全梳理

全球AI浪潮带动数据中心内部流量爆发式增长，光互联正持续向算力核心连接环节渗透。
2026年全球光通信重磅会议OFC重点聚焦下一代光互联技术，围绕1.6T/3.2T光模块、NPO、CPO、新型光学I/O架构、硅光子异构集成、薄膜铌酸锂等前沿方向展开。大会期间，多家国际光芯片巨头密集公布扩产计划，全力锁定光芯片高景气周期。海外光通信龙头Lumentum CEO更是透露，公司产能有望在2028年前全面售罄，本轮由AI驱动的行业上行周期至少将持续五年。

在算力持续紧缺、光互联高速迭代的背景下，光芯片作为光通信产业链的核心组件，供需缺口有望持续扩大。本文重点梳理光芯片三大核心材料——磷化铟、硅基材料、薄膜铌酸锂的产业格局与发展趋势。

一、光芯片材料概览

在高速光模块中，光芯片的价值占比随速率提升呈现指数级增长：

• 速率≤10G的光模块：光芯片成本占比约20%-30%

• 100G光模块：占比提升至40%-50%

• 当前800G/1.6T高速光模块：占比已高达60%-70%

光芯片核心功能是实现光电信号的高效转换与传输，按是否完成光电转换可分为有源与无源两类。其中光源类芯片主要包括边发射激光器（FP、DFB、EML）和探测器芯片（PIN、APD）。
激光器芯片又分为面发射与边发射：

• 面发射激光器（以VCSEL为主）多采用InP材料体系

• 边发射激光器（FP、DFB、EML）多基于GaAs材料体系
探测器芯片（PIN、APD）则常用Si、Ge或InP材料。

按照衬底材料划分，光通信芯片主要分为四大体系：

• 磷化铟（InP）：用于边发射激光器与探测器，为当前主流路线

• 砷化镓（GaAs）：多用于VCSEL等面发射激光器

• 硅基（Si/SiO₂）：支撑硅光子芯片及PLC、AWG等无源器件集成

• 铌酸锂（LiNbO₃）：多用于高速调制器芯片

在新兴技术推动下，光芯片核心材料正从单一体系向多材料协同方向演进，磷化铟、硅光、薄膜铌酸锂成为产业核心发展方向。

二、磷化铟（InP）

磷化铟单晶衬底是光模块、射频器件的关键半导体材料，更是长距离高速光传输的核心基底。凭借高电子迁移率、高饱和电子漂移速度与优异的光电转换效率，可完美覆盖1.1-1.6μm光通信低损耗波段，精准匹配光纤通信C波段（1530-1565nm）与L波段（1565-1625nm）。

在光通信领域，磷化铟主要用于制造高速激光器（EML、DFB芯片）及探测器，光模块、CPO、NPO等新一代技术均高度依赖该材料。随着AI算力需求爆发，数据中心加速向800G/1.6T高速光模块升级，直接带动磷化铟激光器出货量大幅增长。

根据Lumentum最新指引，AI驱动下磷化铟光芯片需求在2026-2030年有望保持85%的年复合增长率，目前其EML芯片出货量较市场需求仍低25%-30%，供需缺口持续扩大。

竞争格局

全球约90%的高端磷化铟衬底产能集中在日本住友、美国AXT、JX金属等企业。
国内层面，云南锗业通过控股子公司云南鑫耀半导体实现6英寸磷化铟衬底量产，打破海外垄断。公司于今年4月公告扩建年产30万片（折合4英寸，含6000片6英寸）生产线，达产后总产能将达到45万片/年（折合4英寸），较现有产能提升300%。

湖北九峰山实验室与云南鑫耀合作，在2025年实现6英寸InP衬底规模化量产，晶圆平整度误差＜1.5μm，成本较3英寸工艺下降40%，助力国产光芯片市场份额从15%提升至30%以上。

此外，三安光电依托化合物半导体技术积累深化磷化铟研发；海特高新参股公司华芯科技覆盖光通信器件全链条；有研新材已实现6英寸衬底量产，形成多路线协同布局。

海外方面，Lumentum位于北卡罗来纳州的第五座磷化铟晶圆厂已投产，年化营收产能达50亿美元，公司正迁移非核心产能，聚焦磷化铟核心元件扩产，以匹配AI算力需求。

三、硅基材料

硅基材料属于间接带隙半导体，通过硅光技术突破发光瓶颈，实现光电集成。凭借与CMOS工艺天然兼容的优势，成为光通信领域实现高集成度、低成本的关键路线，在800G/1.6T高速光模块中已成为主流方案。

目前硅光渗透率持续提升：

• 800G光模块中硅光占比超50%

• 1.6T光模块中硅光占比达70%-80%
单激光器通道数从8路向16路升级，进一步推动芯片集成度提升。

在AI驱动下，硅光技术迭代周期大幅缩短，从以往3-4年缩短至2-3年，成本相较传统磷化铟方案也逐步下降，生态进入成熟阶段。

产能与竞争格局

海外代工厂：Tower（200mm 0.18μm工艺，年底计划扩产5倍）、GlobalFoundries（收购新加坡AMF）、ST、马来西亚SilTerra；Credo收购DustPhotonics，整合自研SerDes、DSP与硅光PIC技术，瞄准800G至3.2T光互连市场。
IDM厂商：三星（布局300mm硅光平台用于CPO）、英特尔（双工厂参与）。
设备瓶颈：传统EML供应商与CW光源供应商扩产节奏偏慢，受核心半导体设备交付周期制约。

国内布局：
中际旭创是通过英伟达最终认证的硅光方案厂商，一季度业绩高增，受益于800G批量出货、1.6T逐步上量及硅光渗透率提升。
长光华芯联合亨通光电建设国内首条8英寸硅光量产线，预计年底通线；旗下苏州星钥光子总投资50亿元，一期12亿元，基于8英寸90nm工艺攻克量产难题，计划2027年投产。

硅光芯片领域，源杰科技扩产节奏领先，获得光模块客户与云厂商支持，全球份额有望超预期提升；新易盛收购Alpine后具备自研硅光芯片能力，推出400G/800G/1.6T全系列硅光模块；永鼎股份子公司鼎芯光电建成国内稀缺IDM激光器芯片工厂，聚焦800G/1.6T核心组件。

此外，剑桥科技、光迅科技、可川科技、炬光科技、索尔思光电、华工科技、熹联光芯等均在硅光领域布局。

从长期技术路线看，硅材料可替代调制器、探测器，但无法独立发光，未来需与InP激光器、薄膜铌酸锂调制器混合集成，三者将长期共存互补。

四、薄膜铌酸锂

电光调制器的迭代升级，是决定下一代光互联发展的核心因素。薄膜铌酸锂主要用于高速调制器，是800G/1.6T光模块的核心器件，凭借高带宽、低驱动电压特性，成为AI算力下一代超高带宽的关键材料。

受物理特性限制，纯硅调制器带宽上限仅约70GHz，单通道200Gbps（适配1.6T光模块）已接近极限；而薄膜铌酸锂理论带宽上限超300GHz，实验室已实现260GHz，是未来实现单波400Gbps最具潜力的材料。

“薄膜铌酸锂+硅光”异质集成方案，有望成为3.2T光模块主流技术路线。同时CPO/NPO/OIO等技术均需要单波400G调制器，薄膜铌酸锂有望迎来规模化应用。例如Coherent基于薄膜铌酸锂的CPO方案已斩获AI数据中心大额订单；国内科研团队实现TFLN探测器超250GHz带宽，可应用于6G基站与无线数据中心。

国内产业布局

光库科技前瞻布局薄膜铌酸锂调制器，已具备96G、130G相干驱动调制器开发能力，可用于800G以上相干通信。
天通股份在国内薄膜铌酸锂晶圆供应市场占比超50%。
中际旭创在3.2T薄膜铌酸锂技术上取得突破，并积极推进合作，完善硅光与薄膜铌酸锂键合工艺。

索尔思与易缆微联合发布400G薄膜铌酸锂异质集成硅光芯片方案，已在OFC展会亮相。安孚科技联合领投苏州易缆微，其异质集成技术是实现1.6T/3.2T高性能光模块及CPO的核心。

总结

在AI算力浪潮下，光互联已成为算力基建核心赛道，材料创新与产业链自主可控是产业发展的重要基石。随着800G/1.6T/3.2T光模块持续渗透，磷化铟、硅基、薄膜铌酸锂三大核心材料有望同步迎来高速发展的黄金周期。