PIN 光電探測器（PIN Photodiode）
1｜3 秒看懂
一句話定義： PIN 光電探測器是利用 P 型–本徵（Intrinsic）–N 型三層半導體結構實現”光→電”轉換的核心光接收器件，是光纖通訊、雷射雷達、光互連繫統中接收端的第一道光電介面。
為什麼重要： 沒有高效能光電探測器，AI 資料中心裡 800G/1.6T 光模組、CPO（Co-Packaged Optics）、LiDAR 都無法工作。它是”光進銅退”趨勢中被最少提及、卻無法繞開的卡脖子環節之一。
核心關鍵詞： 本徵層擴充套件耗盡區 → 量子效率↑ & 結電容↓ → 高速高靈敏光電轉換
2｜3 分鐘產業解釋
它在產業鏈中的位置
[光源 VCSEL/EML] → [光纖/波導] → [PIN 光電探測器] → [跨阻放大器 TIA] → [數字訊號處理]
↑ ↑
"發光"環節 "收光"環節PIN 光電探測器處於光通訊接收端的最前端。光訊號經光纖或片上波導到達探測器後，被半導體吸收層轉化為微弱光電流（通常 μA 量級），再由 TIA（跨阻放大器）放大為可處理的電壓訊號。
核心邏輯
- 需求驅動： AI 大型模型訓練/推論叢集 → GPU 間高頻寬互連 → 800G→1.6T→3.2T 光模組放量 → 每個光模組接收端都需要多個高速 PIN 探測器（或陣列）。
- 供給約束： 高速（≥50 Gbaud/lane）InGaAs PIN 探測器的外延生長和鍵合工藝門檻高，全球供應集中在少數廠商手中；矽光整合方案則受制於 Ge/SiGe 探測器效能追趕。
- 價值量： 單個高速 PIN 晶片單價較低（約 $1–5 量級，[供應鏈估算]），但乘以光模組出貨量（數千萬只/年）後，總體市場規模可觀。
3｜15 分鐘專家深入
3.1 PIN 與 APD 的技術分野
光電探測器家族中，PIN 與 APD（雪崩光電二極體）是兩大主流路線：
| 維度 | PIN | APD |
|---|---|---|
| 內部增益 | 無（增益 = 1） | 有（雪崩倍增 M ≈ 5–30，取決於材料與偏壓） |
| 工作電壓 | 低（反偏 1–5 V 量級） | 高（反偏接近擊穿，幾十伏） |
| 噪聲特性 | 散粒噪聲為主，無倍增噪聲 | 存在過剩噪聲因子 F(M)，M 越大噪聲越高 |
| 靈敏度 | 較低，適合訊號功率較高的場景 | 較高，適合長距、低功率預算場景 |
| 溫度敏感性 | 低 | 高（需溫度補償電路） |
| 典型應用場景 | 資料中心短距/中距互連、LiDAR（近距） | 電信長距（>40 km）、暗光 LiDAR |
產業趨勢： 隨著 AI 資料中心內部互連（<2 km）成為光模組最大增量市場，PIN 因結構簡單、功耗低、溫度穩定、可整合性好，正成為資料中心光互連的絕對主力探測器型別。APD 更多留在電信長距和特殊感測場景。
3.2 為什麼”本徵層”是關鍵
傳統 PN 結光電二極體的問題：
- 耗盡區窄 → 光子在中性區被吸收後，載流子靠擴散運動到達耗盡區，速度慢（擴散時間 ~ns 級）→ 頻寬受限。
- 耗盡區窄 → 結電容 C_j = εA/W 大（W 小則 C 大）→ RC 時間常數大 → 頻寬進一步受限。
PIN 結構的解決方案：在 P 和 N 層之間插入一層高純度、輕摻雜（甚至不摻雜）的本徵（I）層，使反偏時耗盡區覆蓋整個 I 層（寬度 W 可達 1–5 μm 甚至更寬）：
- 光子幾乎全部在 I 層內被吸收 → 光生載流子在電場作用下以漂移運動快速被掃出 → 響應速度快。
- 耗盡區寬度 W 增大 → 結電容 C_j 降低 → RC 頻寬提升。
這是一個”一石二鳥”的設計：I 層同時提升了量子效率和響應速度。
3.3 材料體系與波長覆蓋
| 材料 | 帶隙能量 (eV) | 適用波長範圍 | 典型應用 |
|---|---|---|---|
| Si | ~1.12 | ~400–1100 nm | 可見光感測、矽光整合（850 nm 短距互連） |
| Ge | ~0.66 | ~800–1600 nm | 矽光整合中的 1310/1550 nm 探測器 |
| InGaAs (In₀.₅₃Ga₀.₄₇As) | ~0.75 | ~900–1700 nm | 電信 O/C/L 波段（1310/1550 nm），資料中心與電信的主流 |
| InP 襯底體系 | — | — | InGaAs PIN 的襯底平台 |
關鍵事實：
- 光纖通訊的主力波長（1310 nm 和 1550 nm）對應光子能量約 0.95 eV 和 0.80 eV，因此需要帶隙 < 0.95 eV 的半導體材料。
- In₀.₅₃Ga₀.₄₇As 晶格匹配 InP 襯底，吸收截止波長約 1650–1700 nm，完美覆蓋 1310/1550 nm，是電信和高速資料通訊用 PIN 的首選吸收層材料。
- Si 在 1550 nm 波段幾乎透明（吸收係數極低），不能直接用於 1550 nm 探測；矽光整合方案中，1550 nm 探測通常依賴 Ge 或 InGaAs 異質整合。
3.4 關鍵效能引數體系
┌─────────────────────────────────────┐
│ PIN 光電探測器引數樹 │
└──────────────┬──────────────────────┘
│
┌────────────────────┼────────────────────┐
│ │ │
┌─────┴─────┐ ┌──────┴──────┐ ┌──────┴──────┐
│ 靈敏度相關 │ │ 速度相關 │ │ 噪聲相關 │
└─────┬─────┘ └──────┬──────┘ └──────┬──────┘
│ │ │
┌─────────┼────────┐ ┌──────┼──────┐ ┌──────┼──────┐
│量子效率 │響應度 │ │渡越時間│RC時間│ │暗電流 │散粒噪聲│
│η (%) │R (A/W) │ │τ_t │τ_RC │ │I_d │ │
└─────────┘ │ └──────┘ │ └───────┘
│ │
R = ηq/hν f_3dB 取兩者中較小者核心公式：
- 響應度：R = η · q / (hν) = η · λ / 1.24（λ 單位 μm，R 單位 A/W）
- 例：η = 90%，λ = 1.55 μm → R ≈ 1.12 A/W（理論上限；實際受反射和非完全吸收影響，InGaAs PIN 在 1550 nm 的 R 約 0.9–1.0 A/W）
- 渡越時間限制頻寬：f_3dB,transit ≈ 0.45 · v_sat / W（W 為 I 層厚度，v_sat 為載流子飽和漂移速度）
- InGaAs 中電子飽和速度約 0.7–1.0 × 10⁷ cm/s [文獻估算]
- RC 限制頻寬：f_3dB,RC ≈ 1 / (2π · R_L · C_j)，其中 C_j = ε₀εᵣ·A / W
- 總頻寬由渡越時間頻寬和 RC 頻寬共同決定，二者取較小值的近似公式：1/f_3dB² ≈ 1/f_3dB,transit² + 1/f_3dB,RC²
3.5 設計權衡：I 層厚度 W 的兩難
這是 PIN 探測器設計中最核心的 trade-off：
| W 增大 → | W 減小 → |
|---|---|
| 量子效率 ↑（吸收更充分） | 量子效率 ↓（可能漏光） |
| 結電容 C_j ↓ → RC 頻寬 ↑ | 結電容 C_j ↑ → RC 頻寬 ↓ |
| 渡越時間 τ_t ↑ → 渡越頻寬 ↓ | 渡越時間 τ_t ↓ → 渡越頻寬 ↑ |
設計目標： 選擇一個 W 使渡越時間頻寬和 RC 頻寬大致匹配（“平衡設計”），並在給定光敏面積下獲得最最佳化的綜合頻寬。
對於 InGaAs PIN：
- 1550 nm 處 InGaAs 吸收係數 α 約 10⁴ cm⁻¹ 量級 [文獻值]，吸收 1/e 深度約 1 μm
- 常見高速 InGaAs PIN 的 I 層厚度約 1–2 μm（兼顧吸收和渡越時間），光敏面直徑 10–25 μm（對應 ≤25 GHz 產品）或 6–10 μm（對應 50+ GHz 產品）
4｜技術原理（最深一層）
4.1 能帶結構與工作機理
PIN 結構能帶圖（零偏 → 反偏）
零偏平衡態：
P I N
┃━━━━┓ ┏━━━━━━━━━━┓ ┏━━━
┃ ┃ ┃ ┃ ┃
┃ EF ┃ ┃ EF ┃ ┃EF ┃ ← 統一費米能級
┃ ┃ ┃ ┃ ┃
┃━━━━┛ ┗━━━━━━━━━━┛ ┗━━━
── Ec ↘ ↙ ── Ec
耗盡區(窄)
反偏態（工作狀態）：
P I N
┃━━━━┓ ┏━━━━━━━━━━━━┓ ┏━━━
┃ ┃ ┃ ┃ ┃
┃ ┃ ┃ E → → → ┃ ┃ ← 內建+外加電場
┃ ┃ ┃ ┃ ┃
┃━━━━┛ ┗━━━━━━━━━━━━┛ ┗━━━
── Ec ↙ ── Ec
整個I層被耗盡
光子 hν → e-h 對 → 漂移出工作步驟詳解：
- 反偏置： P 接負極，N 接正極。外加電場與內建電場同向，耗盡區擴充套件至覆蓋整個 I 層。
- 光子入射： 光子從 P 側（正面入射）或 N 側/襯底側（背面入射）進入 I 層。
- 吸收與激發： 當光子能量 hν ≥ E_g（帶隙能量）時，半導體吸收光子，價帶電子躍遷至導帶，產生電子-空穴對（e-h pair）。
- 漂移收集： I 層內強電場（典型 ~10⁴–10⁵ V/cm）將電子掃向 N 區、空穴掃向 P 區。由於是漂移運動（非擴散），速度接近飽和漂移速度 v_sat。
- 光電流輸出： 外電路檢測到由光生載流子漂移形成的光電流 I_ph = R · P_opt（R 為響應度，P_opt 為入射光功率）。
4.2 響應度的物理極限
- 量子效率 η 受限於：(a) 前表面反射損失（可通過 AR 塗層減少）；(b) I 層厚度不足導致部分光子穿透（未被完全吸收）；(c) 表面複合損失。
- 理論上，在 λ = 1550 nm 處，η = 100% 對應 R ≈ 1.25 A/W（即每毫瓦光功率產生 1.25 mA 光電流）。
- 實際產品中，InGaAs PIN 在 1550 nm 的響應度通常達到 0.85–0.95 A/W [廠商資料表典型值]，接近理論極限。
4.3 暗電流的組成
暗電流 I_d 是無光照時流過探測器的電流，決定靈敏度下限：
I_d = I_diffusion + I_generation + I_surface + I_tunneling
I_diffusion ← 中性區熱激發少數載流子擴散至耗盡區（與溫度強相關）
I_generation ← 耗盡區內 Shockley-Read-Hall 複合中心產生的載流子
I_surface ← 表面漏電流（與鈍化質量、器件周長/面積比有關）
I_tunneling ← 高電場下的帶間隧穿（高反偏時顯著）- 高質量 InGaAs PIN 室溫暗電流典型值：nA 量級（小面積器件可至 pA 級）[廠商資料表]
- 暗電流隨溫度升高而增大（大致每升高 10°C 翻倍，取決於主導機制）
4.4 等效電路模型
R_s L_p
┌───/\/\/───┬───mmm───┬─── 輸出
│ │ │
光 │ C_j ─┤ R_j │ R_L (負載)
│ │ │
└───────────┴─────────┴─── 地
C_j = 結電容（εA/W）
R_j = 結電阻（與暗電流成反比，R_j = kT/(qI_d)，通常 >> MΩ）
R_s = 串聯電阻（接觸電阻+體電阻，通常幾Ω）
L_p = 封裝/鍵合線寄生電感- RC 頻寬： 主要由 C_j 和 R_L（負載電阻，典型 50 Ω）決定
- 高速設計追求： 減小 C_j（增大 W 或減小面積 A）和 R_s
4.5 速度極限的物理來源
時間響應分解：
┌─────────────────────────────────────────────┐
│ 每個光生 e-h pair 的貢獻時間： │
│ │
│ τ_total = τ_drift + τ_diffusion + τ_RC │
│ │
│ τ_drift: I層漂移時間 (ps級,高速器件核心) │
│ τ_diffusion: 中性層擴散時間 (應儘量避免) │
│ τ_RC: 充放電時間 (C_j × R_total) │
│ │
│ 設計目標：讓 I 層吸收絕大部分光 → τ_diffusion最小化 │
│ 同時最佳化 W 和 A → τ_drift 和 τ_RC 平衡 │
└─────────────────────────────────────────────┘對於 50 GHz 級 InGaAs PIN（用於 100 Gbaud/lane 傳輸）：
- I 層厚度通常壓縮至 ~1 μm 或更薄
- 光敏面直徑縮小至 ~6–10 μm
- 採用波導耦合結構（側面入射）代替表面入射，允許更長吸收路徑配合更薄 I 層 → 同時保證吸收效率和渡越時間
5｜技術演進史
| 時間段 | 里程碑 | 意義 |
|---|---|---|
| 1960s | 半導體光電效應理論建立；早期 Si PN 光電二極體 | 確立半導體光探測的物理基礎 |
| 1970s | 低損耗光纖（< 20 dB/km @ 1550 nm）問世；InGaAs/InP 材料體系開發 | 為 1550 nm 光纖通訊奠定材料基礎 |
| 1980s | PIN 結構光電二極體成為光纖通訊接收端標準器件；InGaAs PIN 商用 | PIN 取代簡單 PN 結，量子效率和速度大幅提升 |
| 1990s | 2.5 Gb/s（OC-48）InGaAs PIN 成為電信骨幹網標準；APD 用於長距 | PIN 驅動了 SDH/SONET 光傳輸系統 |
| 2000s | 10 Gb/s（OC-192）InGaAs PIN 成熟；資料通訊（850 nm Si PIN + VCSEL）興起 | 資料中心互連市場開始形成 |
| 2010s | 25 Gb/s InGaAs PIN 用於 100G（4×25G）光模組；矽光整合中 Ge-on-Si 探測器出現 | 矽光方案開始挑戰傳統 III-V 體系 |
| 2020s | 50 Gbaud/lane（PAM4，100G/lane）InGaAs PIN 用於 400G/800G 光模組；100 Gbaud/lane 研發中；矽光 200G/lane 探測器研發 | AI 算力爆發推動光互連頻寬指數增長 |
關鍵趨勢線：
- 單通道速率從 155 Mb/s → 2.5G → 10G → 25G → 50G → 100G（PAM4/PAM8），每代速率翻倍
- 從分立器件 → 單片整合 → 陣列化 → CPO（Co-Packaged Optics）中的光電一體封裝
- 探測器頻寬需求從 ~200 MHz（155M）攀升至 >60 GHz（100 Gbaud/lane）
6｜技術路線對比
6.1 探測器結構路線
| 維度 | 表面入射 PIN | 波導耦合 PIN | UTC-PD（行波探測器） |
|---|---|---|---|
| 光耦合方式 | 垂直入射（正面或背面） | 光波導側面耦合 | 光波導行波耦合 |
| 頻寬 | 受 I 層厚度/面積限制，通常 ≤40 GHz（商用） | 可設計至 >50 GHz | 可設計至 >100 GHz |
| 響應度 | 高（>0.8 A/W，利用整個I層吸收） | 中–高（取決於耦合效率和吸收長度） | 中（吸收區短，需長波導） |
| 與整合平台相容性 | 分立器件或混合整合 | 矽光單片整合（Ge-on-Si, III-V-on-Si） | MMIC/磷化銦單片整合 |
| 典型應用 | 獨立光模組接收器 | 矽光整合光模組、CPO | 毫米波/太赫茲光子學、超高頻寬場景 |
6.2 材料體系路線
| 維度 | InGaAs/InP PIN | Ge-on-Si PIN | Si PIN |
|---|---|---|---|
| 波長範圍 | 900–1700 nm | ~1000–1600 nm | ~400–1100 nm |
| 1550 nm 響應度 | ~0.9–1.0 A/W（優秀） | ~0.8–0.9 A/W（良好，Ge吸收係數在1550nm較低） | 不適用（Si透明） |
| 暗電流 | 低（nA級，InGaAs 外延質量高） | 較高（Ge/Si介面缺陷，nA–μA級 [工藝相關]） | 極低（pA級，Si工藝成熟） |
| 與 CMOS 整合 | 難（需要 InP 異質鍵合或轉印） | 天然相容（Ge 可外延在 Si 上） | 天然相容 |
| 工藝成熟度 | 最成熟（>30年商用歷史） | 較成熟（矽光代工廠支援） | 成熟（但 1550nm 不適用） |
| 成本 | 較高（InP 晶圓小、貴） | 中等 | 低 |
| 產業代表 | Coherent, Lumentum, MACOM | Intel, GlobalFoundries, 聯合微電子 (UMC) | — |
6.3 感測 vs 通訊路線
| 維度 | 通訊用 PIN | 感測用 PIN |
|---|---|---|
| 頻寬要求 | 極高（≥10 GHz，向 >50 GHz 演進） | 較低（kHz–MHz 級） |
| 光敏面 | 小（6–25 μm 直徑） | 大（mm 級，甚至 cm 級） |
| 暗電流要求 | 適中（訊雜比由 TIA 和接收機噪聲底決定） | 極低（直接決定最小可檢測光功率） |
| 陣列化 | 逐步推進（光模組多通道） | 已成熟（LiDAR、3D 感知、醫學成像） |
| 材料 | 主要 InGaAs、Ge | Si（可見光）、InGaAs（紅外）、擴充套件至 InGaAs 短波紅外 (SWIR) |
7｜上下游產業鏈
7.1 上游
原材料與襯底
├── InP 晶圓（2 英寸/3 英寸，少數廠商 4 英寸）→ InGaAs PIN 襯底
│ └── 主要供應商: AXT, JX Metals (日礦金屬), InPact [供應鏈估算]
├── Ge 晶圓/GeH₄ 氣體 → Ge-on-Si 外延
│ └── 主要供應商: Umicore, 中國鍺材料廠商
├── GaAs 晶圓 → 部分 850 nm 探測器 / VCSEL 陣列配套
├── Si 晶圓（12 英寸）→ 矽光平台
└── 有機金屬源 (TMIn, TMGa, AsH₃/叔丁基砷等) → MOCVD 外延
└── 主要供應商: Albemarle, Nouryon (原AkzoNobel), 江蘇南大光電
外延裝置
├── MOCVD (金屬有機化學氣相沉積) → Aixtron, Veeco
└── MBE (分子束外延) → Riber, DCA Instruments (小批次/研發)
工藝裝置
├── 光刻: ASML (DUV), Canon/Nikon (i-line)
├── 刻蝕: Lam Research, TEL
├── 薄膜沉積/鈍化: Applied Materials, Oerlikon
└── 晶圓鍵合: EV Group, SUSS MicroTec (異質整合關鍵裝置)7.2 中游
PIN 光電探測器晶片製造
├── 傳統 InGaAs/InP 分立器件
│ ├── Coherent (原II-VI + Finisar)
│ ├── Lumentum
│ ├── MACOM
│ ├── Hamamatsu Photonics
│ └── 源傑科技 (中國)
│
├── 矽光整合 Ge-on-Si 探測器
│ ├── Intel (內部)
│ ├── GlobalFoundries (45CLO/90WG 平台)
│ ├── TSMC (矽光平台)
│ └── 聯合微電子 (UMC)
│
└── 研發前沿
├── III-V on Si 異質整合 (InGaAs-on-Si, 通過微轉印或直接鍵合)
└── 中科院半導體所, imec, 加大聖芭芭拉分校等7.3 下游
應用終端
├── 光模組/收發器
│ ├── 800G / 1.6T 資料中心光模組 (每個模組含 4–8 個接收通道)
│ ├── 代表廠商: Coherent, Lumentum, 中際旭創, 光迅科技, 新易盛
│ └── 每通道需要一個高速 PIN + TIA
│
├── CPO (Co-Packaged Optics)
│ ├── 探測器直接封裝在交換晶片旁
│ ├── 代表: Broadcom Bailly, Marvell, Intel
│ └── 需要極小面積 PIN 陣列，矽光整合路線為主
│
├── LiDAR
│ ├── 905 nm Si PIN/APD (短距, 大眾市場)
│ ├── 1550 nm InGaAs PIN/APD (長距, 高階車用)
│ └── 代表: Velodyne, Luminar, 禾賽科技
│
├── 電信骨幹/都會網路
│ └── 長距傳輸（>10 km）通常用 APD, 短距用 PIN
│
├── 3D 感知 / 結構光 / ToF
│ ├── 手機面部識別 (如 iPhone Face ID 原理涉及 SPAD 陣列)
│ └── 工業測量
│
└── 科學與醫療
├── 光譜儀
├── 血氧檢測
└── CT/PET 探測器陣列8｜關鍵指標
8.1 核心 KPI 定義與典型範圍
| 指標 | 定義 | InGaAs PIN 典型值 @ 1550 nm | 說明 |
|---|---|---|---|
| 響應度 R | 每單位入射光功率產生的光電流 (A/W) | 0.85–0.95 A/W [廠商資料表典型] | 越高越好；受 η、AR 塗層、I 層厚度影響 |
| 量子效率 η | 產生的載流子對數 / 入射光子數 | ~70%–85%（內部QE可>90%） | 含反射損失和吸收不完全 |
| 3 dB 頻寬 | 響應下降 3 dB 的頻率 | 10 GHz–65 GHz（取決於設計和封裝） | 通訊用關鍵指標 |
| 暗電流 I_d | 無光照時反偏漏電流 | ~1 nA–100 nA（面積相關） | 越低越好；影響靈敏度下限 |
| 結電容 C_j | 耗盡區電容 | ~0.05–0.5 pF（高速小面積器件） | 越低越利於高速 |
| 回波損耗 / 反射率 | 光纖-探測器介面反射 | AR 塗層後反射率 < 1% (回波損耗 > 20 dB) | 影響系統噪聲和串擾 |
| 工作波長範圍 | 響應度 > 峰值 50% 的波段 | ~1200–1650 nm（InGaAs PIN） | 取決於材料帶隙 |
| 最大輸入光功率 | 不損壞器件的最大光功率 | ~幾 mW–數十 mW（連續波） | 高光功率可能導致飽和或損傷 |
| 封裝形式 | — | TO-Can (TO-46/TO-56), 蝶形封裝, 晶片級 (die), flip-chip | 高速器件趨向共面 GSG 焊盤或 flip-chip |
8.2 指標之間的相互約束
┌──────────────┐
│ 響應度 R │
│ (= ηq/hν) │
└──────┬───────┘
│ ↑ 可通過增厚 I 層提升
│ 但增厚 I 層 →
↓
┌──────────────┐
┌────────→│ I 層厚度 W │←────────┐
│ └──────────────┘ │
│ ↑ 減小面積 A ↑ 增大 W
│ → C_j 降低 → 渡越時間增大
│ → RC 頻寬 ↑ → 渡越頻寬 ↓
│ │
↓ ↓
┌───────────┐ ┌───────────┐
│ 光敏面積 A │ │ 頻寬 f_3dB │
└───────────┘ └───────────┘
│ ↑ 減小面積 A
│ → 耦合容差減小
│ → 光纖對準更困難
↓
┌───────────┐
│ 耦合效率 │
└───────────┘一句話總結設計哲學： 在量子效率、頻寬、耦合效率、暗電流之間尋找滿足目標規格的帕累托最優解。
9｜供需與市場資料
⚠️ 注意： 以下市場資料綜合自行業研究機構報告和公開估算，各口徑可能存在差異，僅供量級參考。
9.1 市場規模
| 細分市場 | 規模估算 | 資料來源口徑 |
|---|---|---|
| 全球光電探測器市場（含 PIN、APD、SPAD 等） | ~$15–20 億（2024） | [行業報告估算, 口徑差異大] |
| 其中通訊/資料通訊用 PIN + APD | 佔比約 40%–50% | [行業估算] |
| 預計 CAGR (2024–2030) | ~8%–12% | [行業報告估算] |
| AI 資料中心光模組拉動增量 | 800G/1.6T 放量期間為最大增量驅動力 | [行業共識] |
9.2 需求側驅動力
需求增長飛輪：
AI 模型引數↑ & 訓練叢集擴大
↓
GPU/TPU 間頻寬需求↑ (TB/s 級)
↓
資料中心光互連滲透率↑ (從"可選"變"必須")
↓
800G→1.6T→3.2T 光模組出貨量↑
↓
每隻光模組需要 4-8 個高速 PIN 探測器
↓
高速 PIN 晶片需求量↑↑↑9.3 供給側格局
| 環節 | 競爭格局 | 供給瓶頸 |
|---|---|---|
| InP 晶圓 | 少數供應商，2/3 英寸為主，4 英寸產能有限 | InP 晶圓價格高、尺寸受限 → 成本難降 |
| InGaAs 外延 | 需要高精度 MOCVD，良率是關鍵 | 外延均勻性和缺陷控制（尤其大面積/陣列） |
| 探測器晶片 | Coherent, Lumentum 等佔據高階市場 | ≥50 GHz 產品的工藝視窗窄，良率偏低 |
| Ge-on-Si (矽光) | Intel, GlobalFoundries 內部產能為主 | Ge 暗電流和頻寬仍略遜 InGaAs（但差距在縮小） |
10｜代表公司與資本對映
10.1 全球代表公司
| 公司 | 地位 | 技術路線 | 上市資訊 |
|---|---|---|---|
| Coherent (原 II-VI + Finisar) | 全球最大 III-V 光電器件供應商之一 | InGaAs/InP PIN, 涵蓋晶片到模組 | NYSE: COHR |
| Lumentum | 高速光器件/模組領先 | InGaAs PIN, 光模組 | NASDAQ: LITE |
| MACOM | 通訊光電器件供應商 | InGaAs PIN/APD, TIA 整合 | NASDAQ: MTSI |
| Hamamatsu Photonics | 全球最全光電探測器產品線（含感測級 |