2020年化合物半导体磷化铟 (InP)专题研究：IDC5G驱动光模块需求迅增,磷化铟材料蓄势待发
2020年光模块行业专题研究报告
北美
120
合计YoY 350%
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2014 2015 2016 2017 2018 2019E 2020E 2021E 2022E
数据来源：S&P Global Market Intelligence，东吴证券研究所
图6：不同清晰度视频1分钟消耗流量（单位：MB）
图1：中国流媒体活跃用户数快速提升（单位：万人）
抖音
快手
哔哩哔哩动画
70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000
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小红书
数据来源： Wind，东吴证券研究所
图2：全球流媒体市场规模增速较快
市场规模（十亿美元）
50 45 40 35 30 25 20 15 10
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图8：2019年全球企业数字化转型支出占比
美国 欧洲 中国 日本 其他
20% 7%
34%
19%
20%
数据来源：中国信通院，东吴证券研究所
数据来源： IDC，东吴证券研究所
1.5 多重场景驱动流量爆发，光模块是直接受益品种
➢ 2019年全球企业数字化转型支出达1.2万亿美元，其中中国占比19%，仅次于美国和欧洲，IDC预测2023年全球企业数字化 转型支出将达到2.3万亿美元，CAGR达17.1%。
图7：中国数字经济规模及占GDP比重
中科院半导体所科技成果——III-V化合物半导体单晶生长和晶片加工技术
中科院半导体所科技成果——III-V化合物半导体磷化铟(InP)、锑化镓（GaSb）和砷化铟（InAs）单晶生长和晶片加工技术项目成熟阶段成熟期成果简介InP单晶片主要作为衬底材料外延生长各种微波器件用微结构外延材料（如HEMT、HBT）和大功率激光器等的多量子阱材料，主要应用领域包括移动通信、卫星通信、导航、光纤通信、高效太阳能电池等。
InAs单晶片主要作为衬底材料，制造波长2-14µm的红外发光管、激光器等，GaSb单晶片衬底用于制造2-5µm波长的室温连续波激光器。
这些红外器件在气体监测、低损耗光纤通信、红外成像探测技术等领域有良好的应用前景。
GaSb单晶还是制造热光伏器件的理想材料，已应用在工业余热发电、便携发电设备等。
InAs单晶还用于制造霍耳器件、产生太赫兹波等。
2英寸和3英寸直径（100）InP单晶2英寸和3英寸直径（100）GaSb单晶2英寸和3英寸直径（100）InAs单晶照片技术特点InP、GaAs、GaSb和InAs单晶的生长方法为液封直拉法（LEC）。
生长出的单晶需要经过定向切割成为厚度为0.5-0.8毫米左右的标准圆片（直径2英寸、3英寸等），然后进行抛光、腐蚀和清洗后，在超净条件下包装密封，即可作为商品提供给用户使用。
主要生产工艺流程晶体生长→晶锭滚圆→定向切割→晶片研磨→抛光→清洗腐蚀→超净封装→用户。
市场分析目前市场价格为：2英寸片1000-1500元/片，3英寸片2000-3000元/片。
合作方式技术服务产业化所需条件主要生产加工设备：高压单晶炉：主要用于InP和InAs的多晶合成和单晶生长；常压单晶炉（相当于40型或更大的Si单晶炉）：用于GaSb单晶、InAs单晶和InSb单晶的生长；内圆切割机和多线切割机：用于单晶的定向和晶片切割；研磨机：晶片研磨；抛光机：晶片的单面和双面抛光；其它配套条件：超净厂房、晶片的清洗腐蚀设备、表面检测分析和常规电学测试设备等。
inp磷化铟量子点
inp磷化铟量子点近年来，纳米科学及其应用已经发展得十分迅速，从新型纳米材料及其应用到生物医学纳米技术，纳米科学和纳米技术已经得到广泛应用。
其中，量子点（quantum dot）是一种新型的纳米结构，具有紧凑的结构、优异的光学性能、可控的物理性质和微小的体积等特性，可以用于生物化学传感器、光电检测器和太阳能转换等领域。
InP磷化铟量子点，即磷化铟基量子点，具有良好的性能优势。
InP量子点是由量子级质子浓度，尺寸、形状和表面结构等控制参数形成的新型纳米材料。
它具有小尺寸、优异的光谱性能和良好的稳定性等特点，可以用于生物医学检测、荧光探针、光电子器件、太阳能转换及生物荧光成像等应用领域。
InP磷化铟量子点是一种新型的纳米材料，由量子级质子浓度、尺寸、形状和表面结构等控制参数形成。
与其它类型的量子点相比，InP量子点具有体积小、光学性质优异、表面组分可控等特点，这使它可以在多个应用领域得到广泛应用。
首先，在生物医学检测领域，InP磷化铟量子点具有优良的性能，可以作为生物化学传感器的检测标记物。
目前，已经开发出基于InP 磷化铟量子点的生物化学传感器，可以检测出疾病指标物质，用于快速可靠的临床诊断。
其次，在荧光探针和光电子器件领域，InP磷化铟量子点具有优异的光学性能，可以调节光谱性能，作为荧光探针进行精确的分子诊断。
此外，InP量子点可以用作光电子器件，用于控制和传感光信号。
再次，InP磷化铟量子点可以用于太阳能转换。
它们具有体积小、易于制备的特点，可以有效的转化太阳能，作为高效能的太阳能电池材料，在石油能源短缺的背景下，可以满足社会对可再生能源的需求。
最后，InP量子点还可以用于生物荧光成像。
它不仅具有良好的稳定性和可控性，而且可以作为一种新型的生物荧光探针，用于检测和成像生物分子，对分子机理和分子调控机制进行更深入的研究。
从上述分析可以看出，InP磷化铟量子点是一种具有良好性能的新型纳米结构。
它不仅具有体积小、可控性高、光学特性优异等优点，而且可以用于生物化学传感器、荧光探针、光电子器件、太阳能转换和生物荧光成像等多种应用领域。
2020年光迅科技专题研究：发力云计算市场,数通光模块实现新突破
图 1：光迅外延内生的发展历程.................................................................................... 5 图 2：光迅全芯片全产品全市场的一体化布局.............................................................. 6 图 3：公司近年营收保持增长趋势 ................................................................................ 6 图 4：公司近年净利润整体呈增长态势......................................................................... 6 图 5：光迅近年毛利率和净利润率持续承压 ................................................................. 7 图 6：近年各产品销售收入增长情况（百万元） .......................................................... 7 图 7：光迅近年费用率情况 ........................................................................................... 7 图 8：光迅近年主要费用情况（百万元） ..................................................................... 7 图 9：光迅人均创收额逐年增加（万元/人） ................................................................ 8 图 10：2018 年主要光器件公司人均创收对比（万元/人） .......................................... 8
磷化铟晶体半导体材料的研究综述
文献综述课题名称磷化铟晶体半导体材料的研究学生学院机电工程学院专业班级2013级机电（3）班学号135学生姓名王琮指导教师路家斌2017年01月06日中文摘要磷化铟(InP)已成为光电器件和微电子器件不可或缺的重要半导体材料。
本文详细研究了快速大容量合成高纯及各种熔体配比条件的InP材料；大直径 lnP 单晶生长；与熔体配比相关的缺陷性质；lnP中的VIn心相关的缺陷性质和有关InP材料的应用，本文回顾了磷化铟( InP)晶体材料的发展过程,介绍了磷化铟材料的多种用途和优越特性，深入分析InP合成的物理化学过程，国际上首次采用双管合成技术，通过对热场和其他工艺参数的优化，实现在60—90分钟内合成4．6Kg 高纯InP多晶。
通过对配比量的调节，实现了熔体的富铟、近化学配比，富磷等状态，为进一步开展不同熔体配比对InP性质的影响奠定了基础.关键词：磷化铟磷注入合成晶体材料器件ABSTRACTIndium Phosphide (InP) has been indispensable to both optical and electronic devices．This paper used a direct P—injection synthesis and LEC crystal growth method to prepare high purity and various melt stoichiometry conditions polycrystalline InP and to grow high quality,large diameter InP single crystal in our homemade pullers．In this work，we have obtained the abstract this paper looks back the developing process on the bulk InP crystals, introduces vario us uses a nd superior character of the InP ma terials and a large quantity of high purity InP crystal materialhas been produced by the phosphorus in-situ injection synthesis and liquid encapsulated Czochralski(LEC) growth process．In the injection method，phosphorus reacts with indium very quickly so that the rapid polycrystalline synthesis is possible．The quartz injector with two Or multi-transfer tubes was used to improve the synthesis result．It will avoid quartz injector blast when the melt was indraft into the transfer tube．The injection speed，melt temperature，phosphorus excess，and SO on are also important for a successful synthesis process．About 4000—60009 stoichiometric high purity poly InP is synthesized reproducibly by improved P-injection method in the high—pressure puller．Keywords：InP , P-injection synthesis, Crystal , Material, Device引言磷化铟( InP) 是重要的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料之一,是继Si、Ga As之后的新一代电子功能材料。
磷化铟半导体衬底材料
磷化铟半导体衬底材料
磷化铟（InP）是一种重要的半导体衬底材料，它具有以下优点：
1. 高电子迁移率：磷化铟的电子迁移率比硅高得多，这意味着它可以在更高的频率下工作，并且可以更快地传输信息。
2. 高光学透过率：磷化铟具有很高的光学透过率，这意味着它可以用于制造高性能的光学器件，如激光器和探测器。
3. 低噪声：磷化铟的噪声比硅低，这意味着它可以在更低的温度下工作，并且可以在更小的尺寸下实现高性能。
4. 高稳定性：磷化铟的化学性质和物理性质都非常稳定，这意味着它可以在高温、高压和高辐射等恶劣环境下工作。
因此，磷化铟被广泛用于制造高速通信器件、光学器件、传感器和激光器等领域。
例如，在高速通信领域，磷化铟可以用于制造高速光通信器件，如激光器和探测器，以及高速电通信器件，如放大器和调制器。
在光学器件领域，磷化铟可以用于制造激光器、探测器、光调制器和光开关等。
在传感器领域，磷化铟可以用于制造温度传感器、压力传感器、加速度传感器和气体传感器等。
在激光器领域，磷化铟可以用于制造高功率激光器、短脉冲激光器和蓝光激光器等。
总之，磷化铟是一种非常重要的半导体衬底材料，它具有高电子迁移率、高光学透过率、低噪声、高稳定性等优点，广泛用于制造高速通信器件、光学器件、传感器和激光器等领域。
2020年光模块龙头光迅科技专题研究：5G前传波分复用方案或成主流方案,产品覆盖优势提升公司竞争力
2020年光模块龙头光迅科技专题研究：5G前传波分复用方案或成主流方案，产品覆盖优势提升公司竞争力一、25G光芯片交付产品线，锻造公司市场稀缺竞争力 (5)二、光模块行业成长性确定，产品覆盖优势助力公司业绩提升 (9)1.电信+数通双市场驱动，光模块成长确定性较高，公司有望核心受益 (9)2.数通产品具有先发优势，有望拓展重点客户打开成长空间 (11)3. 5G前传波分复用方案或成主流方案，产品覆盖优势提升公司竞争力 (13)三、垂直化全产业布局增强公司竞争力，深厚行业底蕴助力公司快速成长 (17)四、投资建议 (19)图1：橄榄球型格局分布的光通信产业链 (5)图2：拥有光芯片能力的企业具有较高的毛利率 (6)图3：光芯片的主流供应商 (7)图4：25G DFB芯片具有广泛的应用场景 (7)图5：公司三地多品类光芯片布局 (7)图6：公司光电子芯片募投项目各期实现效益（万元） (7)图7：光芯片自供率对光模块毛利率和光芯片成本占比的敏感性分析 (8)图8：2019-2025光模块电信市场及数通市场营收预测 (9)图9：运营商资本开支对公司业绩拉升效果显著 (10)图10：公司产品分布情况 (11)图11：公司历年产品营收情况（亿元） (11)图12：LightCounting预测400G光模块将快速增长 (12)图13：低成本的Fanout直连方案 (12)图14：公司面向数据中心的光模块解决方案 (12)图15：光纤直驱（上）和无源波分（下）方案示意图 (13)图16：CWDM无源波分系统波长使用情况 (14)图17：光迅科技的无源解决方案 (14)图18：公司的无源波分解决方案的相关产品（WDM+彩光模块） (15)图19：灰光模块商业模式或发生改变 (16)图20：近年光迅科技全球市场份额情况 (17)图21：公司近年营收保持增长趋势 (18)图22：公司近年净利润整体呈增长态势 (18)图23：2019年光迅科技分地区营业收入（亿元） (18)图24：光迅科技历年毛利率与净利率情况 (19)图25：光迅科技分产品毛利率（2017～2019） (19)图26：光迅科技历史PE Band (20)图27：光迅科技历史PB Band (20)表1：公司股权激励业绩考核目标 (10)表2：各运营商主导的前传半有源波分方案 (14)表3：部分光迅科技中标的中国移动无源波分设备采购项目 (16)附：财务预测表 (21)。
光模块：5G和IDC双轮拉动需求
行业·公司|行业研究Industry·Company最近，IMT-2020（5G）推进组发布《5G承载光模块》白皮书，阐述了5G 承载光模块应用场景及发展现状、前传和中回传关键光模块技术方案、核心光电芯片产业化水平分析等内容，进一步推动了5G承载网建设进程。
5G承载网结构的变革带动光模块约3700万个的需求，市场空间约600亿。
光模块不仅在5G通信中有关键作用，还是数据中心（IDC）的核心部件。
近年来伴随数据流量的爆发和云计算的发展，数据中心建设进入景气周期，而数据中心架构的改变大幅拉动了40G和100G光模块的需求。
光模块的需求量在二者的双轮驱动下将有显著提升。
5G承载网变革拉动光模块600亿空间光模块是光通信的核心部件，它主要完成光电转换和电光转换，把发送过来的电信号转换成光信号，通过光纤传输到达接收端后，再把光信号转换成电信号。
光模块产品的应用包括数据宽带、电信通讯、数据中心、安防监控和智能电网等行业，其中电信通讯是两大重要市场之一。
为满足5G技术要求，移动运营商引入了“C-RAN”网络接入构架，进而带着承载网也发生了巨变。
5GRAN接入网络将从4G/LTE的BBU（基带处理单元）、RRU（射频拉远单元）两级结构，演进到：CU（集中单元）、DU（分布单元）和AAU（有源天线单元）三级结构。
基于5GRAN架构的变化，承载网由三部分构成，前传(AAU-DU)：传递无线侧网元设备RRU和DU间的数据;中传（DU-CU)：传递无线侧网元设备DU和CU间的数据;回传（CU-核心网)：传递无线侧网元设备CU和核心网网元间的数据。
目前对5G承载网市场空间的预测均基于对以上三部分的预测。
5G承载网对光模块的需求主要来自前传、中传和回传、承载网核心环。
5G前传光模块总需求预测约250亿元。
目前5G前传主流方案有光纤直连、无源WDM、有源WDM/OTN三种方案。
中银国际证券预测，前传承载技术方案中光纤占领70%市场额，有源WDM/OTN占领20%的市场，无源WDM占领剩余的10%市场。
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2020年化合物半导体磷化铟 (InP)专题研究：IDC/5G驱动光模块需求迅增，磷化铟材料蓄势待发
目录
化合物半导体磷化铟(InP)，电学性质优越 (1)
磷化铟半导体电学性能突出 (1)
磷化铟材料光电领域应用占优 (2)
磷化铟单晶制备技术壁垒高 (2)
磷化铟光通信产业链，上游国外垄断有待突破 (3)
产业链全球分工明确，国内衬底市场占比不足 (3)
上游衬底公司：国外垄断格局显著，国内企业追赶 (4)
中游器件公司：激光器欧美企业起步较早，光模块中国市占率高 (4)
下游云厂商：亚马逊市占率全球首位，阿里巴巴追赶 (6)
IDC/5G驱动光模块需求迅增，磷化铟材料蓄势待发 (7)
电信+数通拉动产业链上下游需求增长 (7)
全球及中国光模块市场趋势向好 (8)
数通光模块增量升级，IDC高速发展是引擎 (8)
电信光模块需求旺盛，5G驱动新一轮量价齐升 (10)
磷化铟材料在光模块组件占据关键地位 (12)
磷化铟衬底蓄势待发，预期2024年应用市场规模达1.7亿美元 (13)
风险因素 (15)
重点公司推荐 (15)
云南锗业：转型新材料产业，着力磷化铟单晶国产化 (15)
中际旭创：5G/IDC双驱动，高端光模块龙头持续领先 (16)
图1：磷化铟（InP）单晶锭 (1)
图2：磷化铟（InP）单晶片 (1)
图3：磷化铟主要应用领域 (2)
图4：磷化铟光通信全球产业链分工 (3)
图5：InP衬底2019全球市场份额 (4)
图6：激光器2019全球市场份额 (5)
图7：光模块2019全球市场份额 (6)
图8：云计算厂商（2019）全球市场份额 (6)
图9：光模块上游相关光器件拆分示意图 (7)
图10：2011-2019年全球及中国光模块市场规模 (8)
图11：2019-2025光模块市场增长预测 (8)
图12：全球主要云厂商CAPEX (9)
图13：全球IDC市场规模及增长 (9)
图14：中国IDC市场规模及增长 (9)
图15：数据中心发展拉动光模块放量 (10)
图16：过去三年100G高速增长，未来三年时间将是400G增长时期 (10)
图17：2014-2019E三大运营商CAPEX及同比增速 (10)
图18：5G总投资预计将超过1.3万亿（+57%） (10)
图19：2019-2028年中国5G基站建设规模预测 (11)
图20：中国5G产业细分领域投资占比结构 (11)
图21：电信光模块迎来增长期 (11)
图22：5G前传、中传、回传需求带宽 (12)
图23：2016-2022全球光通信器件市场规模 (12)
图24：磷化铟在光模块组件中的应用 (13)
图25：2015年磷化铟衬底下游客户分布 (13)
图26：2020年磷化铟衬底下游客户分布 (13)
图27：全球磷化铟2英寸衬底年需求预测 (14)
图28：全球磷化铟4英寸衬底市场规模预测 (14)
图29：2018年全球磷化铟应用市场规模占比 (14)
图30：2024年全球磷化铟应用市场规模占比预测 (14)
图31：全球磷化铟应用市场规模预测 (15)
表1：三代半导体材料物理性质对比 (1)
表2：磷化铟单晶制备工艺指标 (3)
表3：磷化铟产业链上游公司概况 (4)
表4：激光器全球公司情况概览 (5)
表5：光模块全球公司情况概况 (6)
表6：云厂商全球公司概况 (7)
表7：5G承载光模块应用场景及需求分析 (12)
表8：云南锗业盈利预测及估值表 (16)
表9：中际旭创盈利预测及估值表 (17)。