Der Markt umfasst die Entwicklung und Herstellung photonischer Systeme, die optische Komponenten mit Halbleitern auf Siliziumbasis integrieren. Mithilfe von Standard-CMOS-Prozessen ermöglicht es eine energieeffiziente optische Datenübertragung mit hoher Dichte, die sich besonders für Rechenzentren, Telekommunikation und Hochleistungsrechnen eignet.
Die Technologie nutzt die optischen Eigenschaften von Silizium, um Wellenleiter, Modulatoren und Fotodetektoren auf einem einzigen Chip zu erstellen. Seine Formulierung unterstützt die dichte Integration optischer und elektronischer Komponenten und reduziert so Latenz und Stromverbrauch.
Über die Datenkommunikation hinaus wird die Siliziumphotonik in der Biosensorik, LiDAR und Quantencomputing eingesetzt, wo Präzision und Geschwindigkeit entscheidend sind. Der Bericht beschreibt die Haupttreiber des Marktwachstums sowie eine eingehende Analyse der aufkommenden Trends und sich entwickelnden regulatorischen Rahmenbedingungen, die die Marktentwicklung prägen.
Markt für SiliziumphotonikÜberblick
Die globale Marktgröße für Siliziumphotonik wurde im Jahr 2023 auf 2.253,6 Millionen US-Dollar geschätzt und wird voraussichtlich von 2.732,3 Millionen US-Dollar im Jahr 2024 auf 12.404,1 Millionen US-Dollar im Jahr 2031 wachsen, was einem CAGR von 24,13 % im Prognosezeitraum entspricht.
Der Markt wird in erster Linie durch die steigende Nachfrage nach Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung, insbesondere in Rechenzentren und KI-Computing-Umgebungen, angetrieben.Darüber hinaus beschleunigt der laufende Einsatz von 5G-Netzwerken und optischer Infrastruktur der nächsten Generation den Bedarf an kompakten, breitbandigen und energieeffizienten photonischen Siliziumkomponenten im Telekommunikations- und Cloud-Bereich.
Wichtige Markt-Highlights:
Die Größe der Siliziumphotonik-Industrie wurde im Jahr 2023 auf 2.253,6 Millionen US-Dollar geschätzt.
Der Markt soll von 2024 bis 2031 mit einer jährlichen Wachstumsrate von 24,13 % wachsen.
Nordamerika hatte im Jahr 2023 einen Marktanteil von 36,72 % bei einer Bewertung von 827,5 Mio. USD.
Das Segment der aktiven optischen Kabel (AOCs) erzielte im Jahr 2023 einen Umsatz von 870,1 Millionen US-Dollar.
Das Segment der optischen Modulatoren wird bis 2031 voraussichtlich 5.611,0 Millionen US-Dollar erreichen.
Das Segment IT & Telekommunikation sicherte sich im Jahr 2023 den größten Umsatzanteil von 34,96 %.
Der Markt im asiatisch-pazifischen Raum wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate von 25,66 % wachsen.
Wichtige Unternehmen, die in der Silizium-Photonik-Branche tätig sind, sind Intel Corporation, Cisco, IBM, MACOM, GlobalFoundries Inc., Lumentum Operations LLC, Coherent Corp., STMicroelectronics N.V., Rockley Photonics, Sicoya GmbH, Hamamatsu Photonics K.K., Broadcom Inc., NVIDIA, Infinera Corporation und Juniper Networks Inc.
Der Einsatz von 5G-Netzen und optischer Infrastruktur der nächsten Generation unterstützt direkt das Wachstum des Marktes. Telekommunikationsbetreiber benötigenoptische Transceiverund integrierte photonische Schaltkreise, die große Datenmengen bei geringem Stromverbrauch bewältigen können.
Die Silizium-Photonik erfüllt diese Anforderungen durch kompakte Formfaktoren und hohe Signalintegrität und ermöglicht so effiziente Netzwerk-Upgrades und langfristige Kostenoptimierung in Kommunikationssystemen in Großstädten und über große Entfernungen.
Steigende Nachfrage nach Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung
Das Wachstum des Silizium-Photonik-Marktes wird stark vom steigenden Bedarf an Datenübertragung mit hoher Bandbreite und geringer Latenz in Hyperscale-Rechenzentren und Unternehmensnetzwerken beeinflusst.
Photonische Siliziumkomponenten unterstützen eine schnelle Datenübertragung mit verbesserter Energieeffizienz und beseitigen Engpässe bei herkömmlichen elektrischen Verbindungen. Der Wandel hin zu optischen 400G- und 800G-Modulen in Cloud-Computing- und KI-gesteuerten Umgebungen macht die Siliziumphotonik zu einem unverzichtbaren Faktor für die Reduzierung der Betriebskosten bei gleichzeitiger Beibehaltung der Skalierbarkeit und Netzwerkleistung.
Im Oktober 2024 stellten Forscher des University College London (UCL) einen neuen Weltrekord in der drahtlosen Datenübertragung auf und markierten damit einen großen Fortschritt in der drahtlosen Hochgeschwindigkeitskommunikation. Sie erreichten eine Over-the-Air-Datenübertragungsrate von 938 Gbit/s über einen beispiellosen Frequenzbereich von 5–150 GHz. Diese Geschwindigkeit ist etwa 9.380-mal schneller als die aktuelle durchschnittliche 5G-Download-Geschwindigkeit in Großbritannien von 100 Mbit/s. Die insgesamt genutzte Bandbreite ist mit 145 GHz mehr als fünfmal größer als der bisherige Weltrekord in der drahtlosen Übertragung.
Komplexe Integration mit bestehenden Halbleiterprozessen
Eine große Herausforderung, die das Wachstum des Silizium-Photonik-Marktes behindert, ist die komplexe Integration photonischer Komponenten in traditionelle CMOS-Halbleiterprozesse.
Die Ausrichtung optischer und elektronischer Funktionen auf einem einzigen Chip erfordert Präzisionstechnik, spezielle Fertigung und eine strenge thermische Kontrolle, was die Kosten erhöht und die Skalierbarkeit einschränkt.
Unternehmen investieren in gemeinsam verpackte Optik, heterogene Integration und fortschrittliche PDA-Tools (Photonic Design Automation). Strategische Partnerschaften mit Gießereien und die Entwicklung standardisierter Plattformen tragen außerdem dazu bei, die Produktion zu rationalisieren, Integrationsbarrieren abzubauen und den Übergang der Siliziumphotonik vom Prototyping zur Massenfertigung zu beschleunigen.
Entwicklung gemeinsam verpackter Optiken für Computing der nächsten Generation
Kontinuierliche Forschung im Bereich der gemeinsam verpackten Optik prägt die Zukunft des Silizium-Photonik-Marktes. Forscher konzentrieren sich auf die Integration optischer Verbindungen direkt auf Siliziumchips, um den wachsenden Leistungs- und Bandbreitenanforderungen generativer KI-Workloads gerecht zu werden.
Diese Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen nutzen Polymerwellenleiter und photonische Siliziumkomponenten, um eine extrem dichte, energieeffiziente Datenübertragung auf Chipebene zu ermöglichen. Die Innovation stellt einen wichtigen Schritt zur Skalierung von Hochleistungsrechnersystemen und zur Verbesserung der Praktikabilität der photonischen Integration in kommerzielle KI-Infrastrukturen dar.
Im Dezember 2024 stellte IBM Research einen Durchbruch in der Chip-zu-Chip-Kommunikation durch gemeinsam verpackte Optik vor, die optische Verbindungen direkt auf Siliziumchips integriert. Durch die Verwendung von Polymer-Lichtwellenleitern reduziert dieser Ansatz den Energieverbrauch erheblich um über 80 % und erhöht die Datenübertragungsbandbreite, wodurch die wachsenden Anforderungen von direkt unterstützt werdengenerative KI. Durch die Kopplung dieser Wellenleiter mit Siliziumphotonik schreitet IBM zu ultradichten optischen Verbindungen voran, die mit der Komplexität von KI-Modellen skaliert werden können.
Nach Produkttyp (Transceiver, aktive optische Kabel (AOCs), optische Multiplexer, optische Dämpfungsglieder): Das Segment der aktiven optischen Kabel (AOCs) erzielte im Jahr 2023 einen Umsatz von 870,1 Millionen US-Dollar aufgrund ihrer großvolumigen Einführung in Rechenzentren undHochleistungsrechnenUmgebungen.
Nach Komponente (optische Wellenleiter, optische Modulatoren, Fotodetektoren und andere): Das Segment der optischen Modulatoren hatte im Jahr 2023 einen Marktanteil von 39,72 %, da es eine entscheidende Rolle bei der Ermöglichung einer Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung und Signalintegrität in der modernen Rechenzentrums- und Telekommunikationsinfrastruktur spielt.
Nach Anwendung (IT und Telekommunikation, Unterhaltungselektronik, Gesundheitswesen und Biowissenschaften sowie Handel): Das IT- und Telekommunikationssegment wird aufgrund der hohen Nachfrage nach energieeffizienten optischen Verbindungen mit hoher Bandbreite, die datenintensive Anwendungen, 5G-Bereitstellung und den Ausbau von Hyperscale-Rechenzentren unterstützen, voraussichtlich 4.260,7 Millionen US-Dollar erreichen.
Markt für SiliziumphotonikRegionale Analyse
Basierend auf der Region wurde der Markt in Nordamerika, Europa, den asiatisch-pazifischen Raum, den Nahen Osten und Afrika sowie Lateinamerika unterteilt.
Der Marktanteil der Siliziumphotonik in Nordamerika lag im Jahr 2023 bei rund 36,72 % bei einer Bewertung von 827,5 Millionen US-Dollar. Die starke Präsenz von Global Playern wie Intel, IBM, Cisco und NVIDIA, die alle über aktive Photonik-Forschungs- und Entwicklungsprogramme in Nordamerika verfügen, hat maßgeblich dazu beigetragen, die kommerziellen Anwendungen der Siliziumphotonik voranzutreiben.
Ihre internen Anwendungsfälle, Akquisitionen und Produktinnovationen steigern kontinuierlich das Wachstum des Marktes.Darüber hinaus beschleunigt die Präsenz ausgereifter Halbleiter-Ökosysteme in Regionen wie dem Silicon Valley das Wachstum des Marktes erheblich.
Der Zugang zu erstklassigen Gießereien, Fertigungspartnern und qualifizierten Arbeitskräften ermöglicht eine schnelle Entwicklung und kommerzielle Nutzung von Silizium-Photonenchips, insbesondere für Netzwerk- und KI-Anwendungen.
Im Oktober 2024 sicherte sich das im Silicon Valley ansässige Startup Xscape Photonics eine Serie-A-Finanzierung in Höhe von 44 Millionen US-Dollar, um seine energieeffizienten Silizium-Photonik-Lösungen für KI-Rechenzentren voranzutreiben. Mit der Unterstützung von Nvidia und Cisco erhöht diese Runde die Gesamtfinanzierung des Unternehmens auf 57 Millionen US-Dollar. Die Hauptstadt wird die Entwicklung ihrer proprietären „ChromX“-Plattform beschleunigen, die darauf ausgelegt ist, den steigenden Energiebedarf der KI-gesteuerten Infrastruktur durch optische Verbindungstechnologie der nächsten Generation zu decken.
Die Silizium-Photonik-Industrie im asiatisch-pazifischen Raum steht vor einem deutlichen Wachstum mit einer robusten durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 25,66 % im Prognosezeitraum. Die Region, insbesondere Singapur, Indien und Australien, verzeichnet ein schnelles Wachstum beim Bau von Hyperscale- und Edge-Rechenzentren.
Diese Einrichtungen setzen Siliziumphotonik ein, um den Stromverbrauch zu steuern und eine skalierbare Bandbreite zu unterstützen. Der regionale Bedarf an KI-fähiger Infrastruktur drängt photonische Lösungen in den Mainstream-Einsatz.
Darüber hinaus unterstützt die starke Präsenz der Region in der Elektronikproduktion die kosteneffiziente Integration photonischer Komponenten. Darüber hinaus schaffen robuste Investitionen in KI, Cloud-Dienste und die Telekommunikationsinfrastruktur der nächsten Generation eine anhaltende Nachfrage nach optischen Hochgeschwindigkeitsverbindungen mit geringem Stromverbrauch und unterstützen das Wachstum des Marktes in der Region.
Regulatorische Rahmenbedingungen
Die USADas Büro für Industrie und Sicherheit (BIS) des US-Handelsministeriums hat strenge Exportkontrollen eingeführt, die auf Halbleiter und Halbleiter für moderne Computer abzielenAusrüstung zur Herstellung von Halbleitern, die für die Siliziumphotonik relevant sind. Im Oktober 2022 aktualisierte die BIZ diese Kontrollen, um Chinas Fähigkeit einzuschränken, für militärische Anwendungen entscheidende Technologien zu beschaffen und zu produzieren, darunter fortschrittliche Halbleiter für die künstliche Intelligenz (KI).
Chinahat Exportkontrollen für kritische Materialien eingeführt, die für die Halbleiterherstellung unerlässlich sind, wie z. B. Gallium und Germanium. Im Dezember 2024 verhängte China Exportbeschränkungen für diese Materialien, was sich auf die globalen Lieferketten auswirkte und Bedenken hinsichtlich Engpässen in der Halbleiterproduktion aufkommen ließ. Diese Maßnahmen werden als Reaktion auf die von den USA verhängten Beschränkungen für fortgeschrittene Chipverkäufe nach China angesehen.
Japanhat seine Exportkontrollbestimmungen aktualisiert, um Hochleistungs-Halbleiterfertigungsanlagen einzubeziehen. Ab Juli 2023 verlangen diese Kontrollen von Exporteuren, unabhängig vom Bestimmungsort Lizenzen für bestimmte Geräte zu erwerben, die in der Halbleiterproduktion verwendet werden. Dieser Schritt steht im Einklang mit den Bemühungen der USA und der Niederlande, die Exportkontrollen für Halbleitertechnologien zu koordinieren.
Wettbewerbslandschaft:
Marktteilnehmer verfolgen aktiv Strategien wie die Einführung fortschrittlicher Silizium-Photonik-Lösungen, die auf die Anforderungen von Rechenzentren der nächsten Generation zugeschnitten sind. Diese Produkteinführungen stehen im Einklang mit der Verlagerung hin zu höheren Bandbreiten und energieeffizienten optischen Verbindungen.
Unternehmen stärken ihre Wettbewerbsposition und erfüllen gleichzeitig die technischen Anforderungen der sich weiterentwickelnden Netzwerkinfrastruktur, indem sie sich auf Innovationen konzentrieren, die skalierbare Hochgeschwindigkeitskonnektivität unterstützen. Solche strategischen Schritte tragen direkt zum Gesamtwachstum des Marktes bei.
Im März 2025 stellte Lightmatter den Passage M1000 vor, einen fortschrittlichen 3D-Photonen-Superchip, der für XPUs und Netzwerk-Switches der nächsten Generation entwickelt wurde. Mit einer beispiellosen optischen Gesamtbandbreite von 114 Tbit/s ist der M1000 darauf ausgelegt, die Leistungsanforderungen großer KI-Infrastrukturen zu erfüllen. Die Referenzplattform erstreckt sich über 4.000 Quadratmillimeter und verfügt über einen aktiven photonischen Interposer mit mehreren Retikeln, der eine ultradichte 3D-Integration unterstützt und so die Konnektivität über Tausende von GPUs innerhalb einer einheitlichen Rechendomäne ermöglicht.
Im März 2025, stellte MACOM vier neue 200G-pro-Lane-Lösungen vor, die darauf abzielen, optische 1,6T-Konnektivität in Rechenzentren zu ermöglichen. Die neu eingeführten 100-mW- und 75-mW-Dauerstrichlaser (CW) wurden speziell für die Integration mit 1,6-T-Silizium-Photonik-Plattformen (SiPh) entwickelt. Diese Laser werden in mehreren Konfigurationen angeboten, darunter Einkanaleinheiten sowie 8-Kanal- und 16-Kanal-Array-Formate.
Im März 2025, Lumentum hat sich zusammengetan, um einen Beitrag zum Silizium-Photonik-Ökosystem von NVIDIA zu leisten. Seine hocheffizienten Hochleistungslaser spielen eine entscheidende Rolle bei der Unterstützung der Entwicklung und Einführung der Spectrum-X Photonics-Netzwerk-Switches von NVIDIA. Diese Zusammenarbeit unterstreicht die spezialisierte Lasertechnologie von Lumentum und seinen strategischen Fokus auf die Weiterentwicklung der KI-Infrastruktur durch skalierbare photonische Innovationen.
Im März 2025NVIDIA stellte seine Silizium-Photonik-Netzwerk-Switches Spectrum-X und Quantum-X vor, die darauf ausgelegt sind, große KI-Fabriken mit Strom zu versorgen, indem sie Millionen von GPUs über mehrere Standorte miteinander verbinden. Diese Schalter senken den Energieverbrauch und die Betriebskosten erheblich. Mit dieser Einführung ist es NVIDIA gelungen, elektronische und optische Technologien in beispiellosem Ausmaß zu integrieren und damit einen großen Fortschritt in der Hochleistungsnetzwerkinfrastruktur zu erzielen.
Im Januar 2025GlobalFoundries gab Pläne bekannt, über 700 Millionen US-Dollar in den Bau einer neuen Silizium-Photonik-Anlage am bestehenden Standort im Bundesstaat New York zu investieren. Das neue Zentrum wird die fortschrittlichen Verpackungsaktivitäten des Unternehmens verbessern und die Umwandlung von nackten photonischen Siliziumchips in vollständig verpackte Geräte ermöglichen. Diese Entwicklung wird es GlobalFoundries ermöglichen, in den USA hergestellte End-to-End-Lösungen anzubieten und so die inländischen Produktionskapazitäten für seine Kunden zu stärken.
Häufig gestellte Fragen
Wie hoch ist die erwartete CAGR für den Silizium-Photonik-Markt im Prognosezeitraum?
Wie groß war der Markt im Jahr 2023?
Was sind die Hauptfaktoren, die den Markt antreiben?
Wer sind die Hauptakteure auf dem Markt?
Welche Region ist im Prognosezeitraum die am schnellsten wachsende Marktregion?
Welches Segment wird im Jahr 2031 voraussichtlich den größten Marktanteil halten?
Autor
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