6月26日，在由上海有色网信息科技股份有限公司（SMM）主办、广西誉升锗业高新技术有限公司冠名的2026 SMM（第十四届）小金属产业大会——稀散金属产业论坛（铟、镓、锗、铋、硒、碲、铼）上，朝阳金美镓业有限公司营销总监蒋军对“砷化镓(GaAs)与磷化铟(InP)——第二代化合物半导体衬底的核心材料”进行了分享。
现代科技-算力的基石——镓(Ga)与铟(In)
镓和铟同属元素周期表第ⅢA族，是典型的稀散金属和伴生金属。它们在地壳中丰度极低，无法形成独立矿床，生产完全依赖于主金属（铝和锌）的冶炼过程。
镓(Ga)：手可熔化的奇妙金属
►熔点极低 · 掌中消融：熔点仅为 29.7℃，低于人体正常体温，放在手心即可观察到其融化过程。
►液态极宽 · 工业宠儿：沸点高达 2403℃，拥有所有金属中最宽的液态温度范围，适合做高温温度计。
►化学特性 · 两性金属：化学性质活泼且独特，既能与强酸发生反应，也能与强碱发生反应
►资源分布 · 铝土伴生：全球超过 90% 的原生镓，都是从生产氧化铝的铝土矿冶炼残渣中提取的。
铟(In)：比稀土更稀有的金属
►地壳丰度极低：约0.1ppm，比黄金还要稀少，被称为“比稀土更稀有的金属”。
►质地极软：非常柔软，甚至能用指甲划出痕迹，物理延展性极佳。
►主要来源：超过90%的原生铟，来自于冶炼锌的闪锌矿副产品回收。
►传统应用：制造ITO靶材，广泛应用于液晶显示器(LCD)和各类触摸屏、焊料等。某些交易平台有铟品种，可以投资。
►新兴应用：制造InP半导体，是高速光通信与AI数据中心的核心材料。
其对GaAs和InP的“母体”——镓和铟的战略地位，主要半导体材料及参数等进行了介绍。
第二代III-V族化合物半导体
►砷化镓 (GaAs)
定义：由镓（Ga）与砷（As）构成的直接带隙半导体材料，兼具优异的光电与高频特性。
核心优势：电子迁移率高（约为硅的5-6倍），适合高频器件；直接带隙结构，发光效率极高，抗辐射/耐高温。
主要类型：半绝缘型（核心射频器件）、导电型（光电子/光伏应用）。
►磷化铟 (InP)
定义：由铟（In）与磷（P）构成的直接带隙半导体材料，性能优于GaAs的高端化合物半导体。
核心优势：电子迁移率极高（硅的10倍，GaAs的2倍），饱和速度快；带隙完美匹配光纤通信低损耗窗口 (1.3-1.6μm)。
核心应用场景：5G/6G超高频器件、长距离光纤通信、光电集成芯片，800G及1.6T，以及未来3.2T光模块。
核心性能参数对比
关键技术与制造工艺
其从晶体生长、外延生长以及关键制程等进行了介绍。
晶体生长工艺（以砷化镓举例）
►液封直拉法（Liquid Encapsulated Czochralski，简称LEC）
LEC法采用石墨加热器和PBN坩埚，以氧化硼作为液封剂，在2MPa的氩气环境下进行砷化镓晶体生长。
LEC工艺的主要优点：可靠性高，容易生长较长的大直径单晶，晶体碳含量可控，晶体的半绝缘特性好。
主要缺点：化学剂量比较难控制、热场的温度梯度大（100~150 K/cm）、晶体的位错密度高达104以上且分布不均匀。
►水平布里其曼法（Horizontal Bridgman，简称HB）
HB法是曾经是大量生产半导体（低阻）砷化镓单晶（SC GaAs）的主要工艺，使用石英舟和石英管在常压下生长，可靠性和稳定性高。
HB法的优点：可利用砷蒸汽精确控制晶体的化学剂量比，温度梯度小从而达到降低位错的目的。HB砷化镓单晶的位错密度比LEC砷化镓单晶的位错密度低一个数量级以上。主要缺点：难以生长非掺杂的半绝缘砷化镓单晶，所生长的晶体界面为D形，在加工成晶体过程中将造成较大的材料浪费。同时，由于高温下石英舟的承重力所限，难以生长大直径的晶体。
►垂直布里奇曼法（Vertical Bridgman , 简称VB）
VB法是上世纪80年代末开始发展起来的一种晶体生长工艺，将合成好的砷化镓多晶、氧化硼以及籽晶装入PBN坩埚并密封在抽真空的石英瓶中，炉体垂直放置，采用电阻丝加热，石英瓶垂直放入炉体中间。高温下将砷化镓多晶熔化后与籽晶进行熔接，然后通过机械传动机构由支撑杆带动石英瓶与坩埚向下移动，在一定温度梯度下，单晶从籽晶端开始缓慢向上生长。
VB法的优点：生长的晶体质量较好，能生长出低位错密度的单晶，可用于生长大尺寸的晶片，已扩展至 英寸圆片制造，甚至在 6 英寸圆片方面取得的结果也较为乐观。
缺点：生长速度很慢，对于一些饱和蒸汽压很高的晶体，难以用此种方法来完成，设备要求相对较高。
►垂直梯度凝固法（Vertical Gradient Freeze ,简称VGF）
VGF工艺与VB工艺的原理和应用领域基本类似。其中最大区别在于VGF法取消了晶体下降走车机构和旋转机构，由计算机精确控制热场进行缓慢降温，生长界面由熔体下端逐渐向上移动，完成晶体生长。
VGF工艺优点：这种工艺由于取消了机械传动机构，使晶体生长界面更加稳定，适合生长超低位错的砷化镓单晶。
缺点：VB与VGF工艺的缺点是晶体生长过程中无法观察与判断晶体的生长情况，同时晶体的生长周期较长。
其还对镓是两用物项出口管制物资包括技术及资料；镓是第8类腐蚀性危险化学品等内容进行了介绍。
外延生长和关键制程工艺
MOCVD设备：金属有机化学气相沉积，是量产外延片的核心设备，通过精确控制温度与反应气体，实现薄膜的高质量生长。
晶圆抛光 (CMP)：化学机械抛光，结合化学腐蚀与机械研磨，实现晶圆表面的原子级平坦化，是多层布线工艺的基础保障。
光刻工艺：利用光刻机与光刻胶的感光特性，将掩膜版上复杂的电路图案精确转移到晶圆表面，是芯片制造的核心步骤。
磷化铟芯片工艺流程
技术总结：磷化铟(InP) 制造流程具有极高的复杂性。通过这六大核心步骤的循环与配合，最终将微小的晶圆转化为具备高效光电性能的通信核心器件。
全球市场规模与增长 (2026-2030E)
其对砷化镓 (GaAs)和磷化铟 (InP)的市场规模和增长进行了阐述：GaAs市场相对成熟，预计以8-10%的年复合增长率稳定增长，主要驱动力来自5G射频和消费电子中的VCSEL。而InP市场虽然当前规模较小，但增长势头极其迅猛，预计未来几年的复合增长率高达27%。这背后的核心驱动力，正是AI大模型带来的对高速光模块的爆发式需求，以及激光雷达等新兴应用的兴起。
其结合GaAs射频功率放大器市场销售额以及全球磷化铟晶片销量及市场的数据等进行了分享。
全球竞争格局：高度垄断
全球衬底市场由日、美、德企业形成高度寡头垄断格局；国内厂商正加速国产化替代进程，奋力追赶国际领先水平。
下游应用：砷化镓 (GaAs)
射频器件 (RF)：GaAs 最成熟的应用领域，核心用于5G手机功率放大器(PA)、基站建设，以及雷达和卫星通信系统中。
VCSEL垂直腔面发射激光器：广泛应用于数据中心的短距离光通信传输，同时也是智能手机3D结构光传感（人脸识别）的核心光源。
LED 发光器件：利用GaAs材料的光电特性，可制造红、橙、黄可见光LED及红外LED，是显示屏幕与光电传感的关键组件。
下游应用：磷化铟 (InP)
光通信（核心）：800G/1.6T光模块核心材料 支撑AI数据中心与骨干网建设。
激光雷达 (LiDAR)：1550nm长距人眼安全方案 自动驾驶感知层的核心技术。
射频与毫米波：5G/6G毫米波功率放大器 未来超高频通信的关键潜力材料。
发展趋势与挑战
►核心发展趋势
•技术演进：大尺寸与集成化
晶圆向大尺寸升级 (GaAs 6→8英寸/InP 4→6英寸)；推进与硅基光子的异质集成及薄膜化工艺。
•市场格局：爆发与稳健并行
InP在AI算力驱动下需求爆发；GaAs依托5G/6G射频保持稳健；国产替代进程全面加速。
•产业链：上下游深度协同
上游高纯金属供应趋紧；中游头部厂商加速扩产；下游应用端与通信、算力需求深度绑定。
►面临的核心挑战
•生产成本居高不下
外延材料稀缺、制造工艺复杂，且量产良率较低，导致整体成本高昂。
•大尺寸量产技术瓶颈
化合物半导体的大尺寸晶圆制造难度远高于硅基，良率控制是规模化量产的核心难题。
•国际专利与技术壁垒
核心专利与关键技术长期被日、美、欧等国际大厂垄断，国产替代面临技术封锁风险。
•关键原材料供应链风险
关键原材料（如镓、锗）面临出口管制，供应链安全与稳定性面临严峻考验。
总结与展望
GaAs 砷化镓：第二代半导体中最成熟、应用最广的材料，市场保持稳健增长态势。
InP 磷化铟：高速光通信核心材料，是AI算力时代最具市场爆发力的关键半导体材料。
产业共性与基石：均为5G/6G、光通信、光子传感的核心基石，全球市场呈现高度集中化特征。
短期展望 (1-2年)：GaAs 市场在存量应用下保持稳中有升。InP 将因AI数据中心建设需求持续高景气。
中长期展望 (3-5年)：产业链的国产化突破与大尺寸量产技术的成熟，将是决定企业竞争胜负的关键。
核心战略地位：作为光电芯片核心材料，是支撑数字经济与算力网络发展的底层物理基础。
最后，其对金美镓业有限公司进行了介绍。
