La verdadera fuerza central y el mayor cuello de botella de la industria: el fosfuro de indio (InP) —es el único material de sustrato central para módulos ópticos de alta velocidad, láseres EML, detectores y chips ópticos. China posee más del 70% de la capacidad mundial de producción de indio refinado y ha incluido durante mucho tiempo al fosfuro de indio en su lista de control de exportaciones. Junto con la continua explosión de la potencia de computación de IA, cuanto más restringen los países extranjeros la importación de máquinas completas, más prominentes se vuelven el autocontrol y la escasez de materiales de InP y chips ópticos de flujo ascendente, lo que exacerba aún más la tensa situación de oferta y demanda de los módulos ópticos globales de alta velocidad.

I. Cuatro componentes principales Soporte del módulo óptico completo

1. Láser DFB basado en InP: La única fuente de luz fiable

No importa cuán avanzada sea la solución de fotónica de silicio, no puede crear láseres para la banda de comunicación; se requiere una fuente de luz externa InP DFB .

El InP es un semiconductor de banda prohibida directa. La recombinación electrón-hueco puede emitir luz directamente. Su longitud de onda cae precisamente dentro de la ventana de pérdida ultrabaja de fibra óptica de 1310/1550nm, proporcionando una salida láser monomodo estable, de ancho de línea estrecho y bajo ruido. Es la fuente de luz básica para todos los módulos ópticos de alta velocidad.

2. Modulador EAM de InP: interruptor óptico de alta velocidad (núcleo EML)

Los módulos de larga distancia de gama alta de 800G y superiores están equipados con chips EML de serie, y EML = láser DFB + modulador de electroabsorción de InP (EAM) integrados monolíticamente.

Basándose en el efecto Stark cuántico QCSE, el voltaje enciende y apaga la luz rápidamente, logrando una conversión electroóptica de ultra alta velocidad con un ancho de banda superior a 50GHz y una excelente calidad de señal, lo que representa el techo de rendimiento para la transmisión de larga distancia de alta velocidad.

3. Detector PD/APD de InP: componentes principales para la recepción de señales ópticasn

La transmisión depende del InP, y la recepción también depende del InP.

Los materiales de silicio casi no tienen respuesta a la luz de 1550nm, mientras que los detectores basados en InP pueden convertir eficientemente señales ópticas en señales eléctricas, y los APD también pueden amplificar por avalancha señales débiles, lo que los hace perfectamente adecuados para escenarios de recepción de larga distancia de alta velocidad.

4. SOA de InP amplificador óptico: compensación de potencia óptica sin pérdidas

Amplifica directamente las señales ópticas sin conversión fotoeléctrica, compensando la pérdida de transmisión de fibra óptica, adaptándose a escenarios de transmisión de larga distancia e integración PIC de gama alta, y mejorando significativamente la estabilidad de la ruta óptica.

II. La transición de 400G a 3.2T: un aumento en la demanda de InP

La cantidad de InP utilizada varía drásticamente dependiendo de la velocidad del módulo óptico, y el cuello de botella de la capacidad de producción se vuelve progresivamente mayor:

(1)400G Módulo óptico: Solo un pequeño número de modelos de larga distancia utilizan chips DFB; bajo consumo de InP; oferta y demanda amplias.

(2)800G Módulo óptico: Totalmente equipado con chips EML, aumentando significativamente el sustrato de InP y el crecimiento epitaxial, revelando una brecha de capacidad.

(3)1.6T/3.2T Módulo óptico: El número de chips de InP por módulo se duplica, y la capacidad de sustrato y epitaxial se convierten en los mayores cuellos de botella de la industria.

Incluso la solución actualmente popular de "fotónica de silicio + niobato de litio de película delgada" solo resuelve el problema de la modulación, no el problema de la emisión de luz, y todavía depende al 100% de las fuentes de luz de InP.

III. ¿Por qué el InP está constantemente en escasez, con pedidos acumulados hasta 2027?

1.Precisión epitaxial extremadamente estricta: Crecimiento de pozos cuánticos multicapa a nanoescala con un error que no supera 1nm y un rendimiento extremadamente bajo.

2.Tolerancia cero para el grabado de rejillas: Estructura periódica a nanoescala, un solo error inutiliza toda la oblea.

3.Escasez de suministro de sustrato: Los monocristales de InP son difíciles de cultivar y son frágiles, requiriendo solo obleas pequeñas de 2/3/4 pulgadas, que son mucho más caras que las obleas de silicio de 12 pulgadas.

4.Monopolio de línea de producción dedicada: No se pueden utilizar líneas de producción CMOS de propósito general; se deben utilizar líneas de producción III-V dedicadas. Muy pocos actores en todo el mundo pueden producir estos productos en masa.

IV. Conclusión principal: El InP es insustituible y seguirá teniendo una oferta escasa a largo plazo

Muchas personas creen erróneamente que la fotónica de silicio y el niobato de litio reemplazarán al InP, lo cual es esencialmente una idea equivocada:

Fotónica de silicio: No emite luz y solo puede utilizarse para la integración de rutas ópticas.

Niobato de litio de película delgada: solo mejora la modulación de alta velocidad, todavía no tiene capacidad de emisión de luz.

InP: El único material integral que logra simultáneamente la emisión, modulación, detección y amplificación de luz.

A medida que los módulos ópticos de 1.6T/3.2T aumentan gradualmente su producción,los cuellos de botella en la capacidad de los sustratos de InP, la epitaxia y los chips EML persistirán durante todo el ciclo de construcción de potencia de cómputo de IA, lo que lo convierte en el segmento de mayor crecimiento más seguro en la cadena ascendente de los módulos ópticos.

Esoconcluye este artículo. Le invitamos a seguir aETU-Link Technology Co., Ltd.. Continuaremos compartiendo tecnologías de vanguardia, dinámicas de la cadena industrial y divulgación científica de la industria en comunicaciones ópticas, y proporcionaremos una comprensión profunda de la lógica industrial subyacente central de las redes ópticas de potencia de cómputo.