与传统的电互连相比，光子技术可以提供更高的带宽，并降低传输大量数据时的损耗和能耗。此外，某些光子器件可以与CMOS工艺集成，并与电子电路结合使用。.
这些特性正在推动基于光子电路的收发器在数据中心服务器、加速器和其他节点之间的连接中的应用。据IDTechEx预测，到2036年，这些应用的市场规模可能达到480亿美元。.
磷化铟在硅光子学中的作用
在这些系统中发挥关键作用的材料之一是磷化铟（InP），它是一种III-V族化合物半导体，其应用之一是制造激光光源。硅在高效发光方面存在局限性，因此硅光子电路通常与III-V族材料结合使用，以集成必要的光源。.
光收发器具有不同的架构。其中一种采用单片 InP 光子电路，激光器、调制器、光电二极管和波导等元件可以在同一材料平台上制造。.
这种方法减少了随后将 InP 激光源连接到硅光子电路的需要，尽管它需要消耗更多的磷化铟，并且使用的制造工艺与硅行业的晶圆尺寸更小、良率不同。.
InP 和硅光子学是互补的技术。
另一种架构主要采用硅材料构建光子电路，而将III-V族半导体用于需要其光学特性的功能，特别是激光光源。因此，硅光子技术的发展并不一定意味着对磷化铟（InP）的需求会相应减少。然而，它可能会改变每个系统所需的磷化铟元件的类型和数量。.
在单片InP架构中，电路的很大一部分是由这种材料制成的。而在硅光子系统中，耗能则集中在特定器件上，例如为硅制调制器提供光源的连续波激光器。.
印度供应链
光子器件需求的增长使磷化铟供应链面临严峻考验。铟主要作为锌生产的副产品获得。据IDTechEx汇编的数据显示，全球约70%的铟供应集中在中国。.
这种地域集中是供应链中的一个重要因素。2025年4月，中国对包括铟在内的多种材料实施了出口管制。这些措施规定了某些出口产品的许可证要求。.
铟经提取和加工后，与磷结合制成InP衬底。这些晶圆的生产需要专门的工艺，并依赖于住友电工、AXT、JX Nippon和Freiberger等供应商。.
从磷化铟晶圆到光子器件
衬底制备完成后，晶圆需经过外延生长工艺，沉积制造器件所需的各种晶体层。常用的技术包括金属有机化学气相沉积（MOCVD）和分子束外延（MBE）。.
随后在晶圆上制造激光器和调制器等元件。这些器件可以单独出售，也可以集成到基于 InP 的光收发器中，或者与硅光子电路结合使用。.
与传统硅半导体制造相比，InP晶圆尺寸是其主要区别。硅行业通常使用300毫米（12英寸）晶圆，而2英寸、3英寸和4英寸晶圆在InP领域仍然很常见。为了满足日益增长的需求，多家制造商正在研发更大直径的晶圆。IDTechEx已发现一些旨在推进6英寸InP晶圆研发的项目。.
具有高度垂直整合的生产链
磷化铟产业也表现出高度的垂直整合。像Coherent和Lumentum这样的公司控制着产业链的不同环节，从晶圆和外延生长到器件、激光模块和光收发器的制造。.
该模型与硅光子学中使用的模型部分不同，在硅光子学中，电路可以在台积电、Tower Semiconductor 或 GlobalFoundries 等外部代工厂制造，然后发送给专门从事组装和测试的公司。.
磷化铟（InP）产业的结构与其历史上在专业电信应用领域的使用密切相关，这些应用的特点是产量相对较小，产品价值较高。诸如外延生长等工艺所需的专业知识也导致了不同的制造环节仍然由供应商内部独立完成。.
对人工智能的需求加剧了供应压力。
人工智能专用基础设施的增长正在改变这一格局。数据中心需要更高容量的光纤连接来连接服务器、加速器和其他处理系统。.
这一增长提高了对光子元件的需求，也随之提高了对基于 InP 的器件的需求。.
根据 IDTechEx 的分析，供应限制也有利于开发使用较少 InP 的硅光子架构，例如通过外部连续波激光器与硅调制器相结合。.
用于光子电路的新材料
硅和磷化铟并不是未来光子集成电路唯一正在开发的平台。.
新兴材料之一是薄膜铌酸锂（TFLN），人们正在研究将其用于调制器和其他高速光子器件。.
另一个正在开发的平台使用钛酸钡 (BTO)，这种材料的电光特性可能对某些开关和调制应用很有帮助。.
这些技术正被研究用于未来几代光子电路，这些电路将用于通信、数据处理和量子技术。.
这些平台的演进，以及硅光子学的发展和磷化铟的可用性，将决定数据中心和高性能计算系统所需的光互连技术的发展方向。.
