磷化铟是一种III-V族化合物半导体材料。在光纤通信领域，它的价值来自两方面：一是其发光波长恰好覆盖光纤传输损耗最低的1310nm和1550nm波段；二是其电子迁移率可达5400 cm²/V·s，能够支持高频信号处理。
在实际应用中，光模块的激光器芯片需要生长在衬底之上，磷化铟正是制造这类激光器芯片所用的衬底材料。芯片的各功能层生长在这层衬底上面，因此磷化铟是光模块产业链中的关键基础材料。从800G到1.6T再到3.2T，光模块速率的每一次升级，都对应着磷化铟衬底消耗量的加速增长，速率越高，需要的激光器芯片越多，单颗功率也越高。
紧缺的根源：需求增速远超产能释放周期
2026年，全球磷化铟衬底需求预计达260万至300万片（折合2英寸），有效产能约为75万片，缺口超过七成。全球90%以上的产能集中在日本住友电工、美国AXT和日本JX金属三家企业手中。
需求增长主要来自AI数据中心。一只800G光模块需要4至8颗磷化铟基激光器芯片，1.6T光模块的芯片消耗量是800G的近3倍。Lumentum公司的订单已排到2028年，英伟达已分别向Coherent和Lumentum各投资20亿美元签下长期采购协议。
供给端面临三重约束。第一，铟是伴生金属，附生于铅锌锡矿的冶炼过程中，全球没有独立的铟矿山，产量无法因价格上涨而单独扩产。第二，磷化铟单晶生长需要在1000多摄氏度、约27个大气压的高温高压条件下进行，生产合格率远低于硅片，尺寸越大难度越高。第三，衬底厂商必须向下游激光器厂商送样，进行器件验证和可靠性测试，从设备调试到通过下游认证通常需要一到两年。这三重约束叠加，使得新产能很难在短期内形成有效供给。
单晶生长的品质瓶颈在于温控
磷化铟衬底的品质，很大程度上取决于单晶生长过程中的温度控制。
目前行业内主要采用垂直梯度凝固法和液封直拉法。无论哪种方法，都需要在生长炉内建立稳定可控的热场环境。以垂直梯度凝固法为例，晶体生长阶段需要以0.1至0.3℃/h的速率降低加热炉下区温度，上区温度保持1070℃不变，轴向温差需控制在10至15℃/cm，固液界面温度必须维持在1070±0.5℃。
为什么温度控制如此关键？位错形成的主要原因是晶体内过大的热应力导致晶格滑移，而热应力直接来源于温度梯度的失控。如果界面温度偏离1070±0.5℃，可能导致孪晶、位错等晶体缺陷。大尺寸磷化铟单晶制备的主要难点，正是提高晶体成品率和降低晶体应力，这两者都与温控精度直接相关。
业内衡量衬底厂商工艺水平的一个直接指标是直收率，一次性走到成品的重量占投入原料的比例。国内头部厂商目前为7%到8%，海外龙头能做到25%左右。约七成原料在生产过程中变成废料，其中一个重要原因就是温控环节的偏差导致的晶体缺陷。将直收率从个位数提升到两位数，首先需要解决的就是温度测量的准确性和热场控制的稳定性。
红外测温仪在磷化铟单晶生长中为什么不可替代
在磷化铟单晶生长过程中，红外测温仪是温度控制系统的核心器件之一。
已公开的专利技术显示，磷化铟单晶生长控制系统的温度控制模块包括红外测温仪、加热器和多段温度控制器。红外测温仪通过炉体侧面的观察窗或炉盖上表面的观察窗，实时采集磷化铟单晶生长坩埚的温度数据，并将数据传送到主控制器，主控制器计算出控制量后通过多段温度控制器调节加热器功率。
在固液界面监测环节，通过炉体侧面的红外测温仪实时监测界面温度，当界面温度偏离1070±0.5℃时，系统自动调整降温速率，确保界面呈水平状态。
这种非接触式测温方式的不可替代性体现在三个方面。
第一，磷化铟单晶炉内部是1000多摄氏度、约27个大气压的极端环境，接触式传感器难以长期稳定工作。第二，红外测温仪能够通过观察窗从外部获取坩埚表面的温度分布数据，不干扰炉内热场。第三，响应速度足够快，能够为闭环温控系统提供实时反馈，支撑自动调节。
中科红外在半导体测温领域的技术积累
中科红外（北京）科技有限公司地处北京市中关村，前身为中科院自动化所红外测温课题组，自1962年起承担国家重大项目，1985年将红外技术成果转化并研发出红外测温产品。
三十多年来，中科红外的红外测温仪已应用于钢铁冶金、热处理、铸造、锻造、太阳能半导体炉、单晶炉、多晶炉、热压烧结、碳化硅真空炉等多个工业领域。在半导体单晶生长方面，包括硅单晶、砷化镓单晶等材料的生长过程，中科红外的测温产品已积累了实际应用经验。
针对磷化铟单晶生长对温控的要求，中科红外能够提供红外测温设备及相关技术支持：
可测量小目标，满足磷化铟单晶生长过程中对固液界面温度的监测需求；
抗烟雾、水蒸气和灰尘能力较强，适应磷化铟单晶炉内高温高压环境；
非接触式测温，避免接触式传感器在极端环境下的失效风险；
为自动化温控系统提供实时温度数据，支撑闭环温控。
衬底品质追赶，温度测量是基础环节
中国拥有全球约七成的精铟产量，但在磷化铟衬底成品市场，国内厂商出货量合计仅占全球约一成。追赶的差距体现在衬底品质上，品质取决于工艺控制，而工艺控制的关键环节之一是温度控制。红外测温仪作为温度数据的来源，在磷化铟单晶生长过程中发挥着基础作用。温度测不准，后续的工艺调整就缺乏依据，直收率的提升也就无从谈起。
中科红外愿以六十年的技术积累，为国内磷化铟衬底企业提供测温设备与技术支持。
如有红外测温需求，请联系
