Marché de la photonique en silicium

Définition du marché

Le marché implique la conception et la fabrication de systèmes photoniques qui intègrent des composants optiques avec des semi-conducteurs à base de silicium. En utilisant des processus CMOS standard, il permet une transmission de données optiques à haute densité et économe en énergie, en particulier adapté aux centres de données, aux télécommunications et à l'informatique haute performance.

La technologie exploite les propriétés optiques du silicium pour créer des guides d'ondes, des modulateurs et des photodétecteurs sur une seule puce. Sa formulation prend en charge l'intégration dense des composants optiques et électroniques, réduisant la latence et la consommation d'énergie.

Au-delà de la communication de données, la photonique en silicium est appliquée dans la biodétection, le lidar et l'informatique quantique, où la précision et la vitesse sont essentielles. Le rapport décrit les principaux moteurs de la croissance du marché, ainsi qu'une analyse approfondie des tendances émergentes et de l'évolution des cadres réglementaires façonnant la trajectoire du marché.

Marché de la photonique en siliciumAperçu

La taille du marché mondial de la photonique en silicium était évaluée à 2 253,6 millions USD en 2023 et devrait passer de 2 732,3 millions USD en 2024 à 12 404,1 millions USD d'ici 2031, présentant un TCAC de 24,13% au cours de la période de prévision.

Le marché est principalement motivé par la demande croissante de transmission de données à grande vitesse, en particulier dans les centres de données et les environnements informatiques de l'IA.De plus, le déploiement en cours de réseaux 5G et d'infrastructure optique de nouvelle génération accélère la nécessité de composants photoniques de silicium compacts, à large bande passante et économes en énergie à travers les secteurs de télécommunications et de nuages.

Les grandes entreprises opérant dans l'industrie de la photonique en silicium sont Intel Corporation, Cisco, IBM, Macom, GlobalFoundries Inc., Lumém Operations LLC, Coherent Corp., Stmicroelectronics N.V., Rockley Photonics, Sicoya Gmbh, Hamamatsu Photonics K.K., Broadcom Inc., Nvidia, Infinera Corporation, et Juniper Network Inc.

Le déploiement de réseaux 5G et les infrastructures optiques de nouvelle génération soutiennent directement la croissance du marché. Les opérateurs de télécommunications ont besoinémetteurs-récepteurs optiqueset les circuits photoniques intégrés capables de gérer de grands volumes de trafic de données avec une faible consommation d'énergie.

Silicon Photonics répond à ces demandes grâce à des facteurs de forme compacts et à une intégrité élevée du signal, permettant des mises à niveau de réseau efficaces et une optimisation des coûts à long terme entre les systèmes de communication métropolitaine et long-courrier.

Faits saillants clés:

1. La taille de l'industrie photonique en silicium était évaluée à 2 253,6 millions USD en 2023.
2. Le marché devrait croître à un TCAC de 24,13% de 2024 à 2031.
3. L'Amérique du Nord a détenu une part de marché de 36,72% en 2023, avec une évaluation de 827,5 millions USD.
4. Le segment des câbles optiques actifs (AOCS) a récolté 870,1 millions USD de revenus en 2023.
5. Le segment des modulateurs optiques devrait atteindre 5 611,0 millions USD d'ici 2031.
6. Le segment informatique et télécommunications a obtenu la plus grande part de revenus de 34,96% en 2023.
7. Le marché en Asie-Pacifique devrait croître à un TCAC de 25,66% au cours de la période de prévision.

Moteur du marché

"Rising Demande de transmission de données à grande vitesse"

La croissance du marché de la photonique en silicium est fortement influencée par le besoin croissant de transmission de données à large bande passante et à faible latence dans les centres de données hyperscale et les réseaux d'entreprise.

Les composants photoniques en silicium prennent en charge le transfert rapide des données avec une efficacité énergétique améliorée, abordant les goulots d'étranglement dans les interconnexions électriques traditionnelles. Le changement vers des modules optiques 400G et 800G dans les environnements de cloud computing et axés sur l'IA rend la photonique de silicium essentielle pour réduire les coûts opérationnels tout en maintenant l'évolutivité et les performances du réseau.

• En octobre 2024, des chercheurs de l'University College London (UCL) ont établi un nouveau record du monde en transmission de données sans fil, marquant une progression majeure de la communication sans fil à grande vitesse. Ils ont atteint un taux de transfert de données en direct de 938 Gbps sur une plage de fréquences sans précédent de 5 à 150 GHz. Cette vitesse est d'environ 9 380 fois plus rapide que la vitesse de téléchargement moyenne de 5 g actuelle du Royaume-Uni de 100 Mbps. La bande passante totale utilisée - 145 GHz - est plus de cinq fois supérieure à celle du record du monde précédent dans la transmission sans fil.

Défi du marché

"Intégration complexe avec les processus semi-conducteurs existants"

Un défi majeur entravant la croissance du marché de la photonique en silicium est l'intégration complexe des composants photoniques avec les processus de semi-conducteurs CMOS traditionnels.

L'alignement des fonctionnalités optiques et électroniques sur une seule puce nécessite une ingénierie de précision, une fabrication spécialisée et un contrôle thermique strict, ce qui augmente les coûts et limite l'évolutivité.

Les entreprises investissent dans l'optique co-emballée, l'intégration hétérogène et les outils avancés de l'automatisation de la conception photonique (PDA). Les partenariats stratégiques avec les fonderies et le développement de plates-formes standardisées aident également à rationaliser la production, à réduire les barrières d'intégration et à accélérer la transition de la photonique en silicium du prototypage à la fabrication à haut volume.

Tendance

"Développement de l'optique co-emballée pour l'informatique de nouvelle génération"

La recherche continue en optique co-emballée façonne l'avenir du marché photonique du silicium. Les chercheurs se concentrent sur l'intégration des interconnexions optiques directement sur les puces de silicium pour répondre aux exigences croissantes de la puissance et de la bande passante des charges de travail génératrices de l'IA.

Cet effort R&D exploite les guides d'ondes en polymère et les composants photoniques de silicium pour permettre une transmission de données ultra-dense et économe en énergie à la proximité au niveau des puces. L'innovation représente une étape majeure vers la mise à l'échelle des systèmes informatiques hautes performances et l'amélioration de la pratique de l'intégration photonique dans l'infrastructure d'IA commerciale.

• En décembre 2024, IBM Research a introduit une percée dans la communication ChIP à puce par l'optique co-emballée, qui intègre les connexions optiques directement sur les puces en silicium. En utilisant des guides d'ondes optiques en polymère, cette approche réduit considérablement la consommation d'énergie de plus de 80% et augmente la bande passante de transfert de données, soutenant directement les exigences croissantes deAI génératif. En coupant ces guides d'ondes avec la photonique de silicium, IBM progresse vers des interconnexions optiques ultra-denses qui peuvent évoluer avec la complexité du modèle d'IA.

Silicon Photonics Market Report Snapshot

Segmentation	Détails
Par type de produit	Émetteurs-récepteurs, câbles optiques actifs (AOC), multiplexeurs optiques, atténuateurs optiques
Par composant	Guides d'ondes optiques, modulateurs optiques, photodétecteurs, autres
Par demande	TI et télécommunications, électronique grand public, sciences de la santé et de la vie, commercial, autres
Par région	Amérique du Nord: États-Unis, Canada, Mexique
	Europe: France, Royaume-Uni, Espagne, Allemagne, Italie, Russie, reste de l'Europe
	Asie-Pacifique: Chine, Japon, Inde, Australie, ASEAN, Corée du Sud, reste de l'Asie-Pacifique
	Moyen-Orient et Afrique: Turquie, EAU, Arabie saoudite, Afrique du Sud, reste du Moyen-Orient et de l'Afrique
	Amérique du Sud: Brésil, Argentine, reste de l'Amérique du Sud

Segmentation du marché:

• Par type de produit (émetteurs-récepteurs, câbles optiques actifs (AOC), multiplexeurs optiques, atténuateurs optiques): le segment des câbles optiques actifs (AOC) a gagné 870,1 millions USD en 2023, en raison de leur adoption à haut volume dans les centres de données et les environnements de calcul haute performance.
• Par composant (guides d'ondes optiques, modulateurs optiques, photodétecteurs et autres): Le segment des modulateurs optiques a maintenu 39,72% de part du marché en 2023, en raison de son rôle critique dans l'activation de la transmission de données à grande vitesse et de l'intégrité du signal à travers l'infrastructure avancée du centre de données et des télécommunications.
• Par application (TI et télécommunications, électronique grand public, sciences de la santé et de la vie et commerciale): le segment informatique et télécommunications devrait atteindre 4 260,7 millions USD d'ici 2031, en raison de sa forte demande d'applications efficaces énergétiques, à haute bande passante et à une interconnexion optique qui soutiennent l'expansion des données de données, le déploiement 5G et le déploiement et le déploiement 5G et le déploiement 5G et le déploiement et le déploiement 5G.

Marché de la photonique en siliciumAnalyse régionale

Sur la base de la région, le marché a été classé en Amérique du Nord, en Europe, en Asie-Pacifique, au Moyen-Orient et en Afrique et en Amérique latine.

La part de marché de la photonique en silicium en Amérique du Nord était de 36,72% en 2023, avec une évaluation de 827,5 millions USD. La forte présence d'acteurs mondiaux comme Intel, IBM, Cisco et Nvidia, tous avec des programmes de R&D photoniques actifs en Amérique du Nord, a contribué à faire avancer les applications commerciales de la photonique en silicium.

Leurs cas d'utilisation interne, leurs acquisitions et leurs innovations de produits élargissent continuellement la croissance du marché.De plus, la présence d'écosystèmes semi-conducteurs matures dans des régions comme la Silicon Valley accélère considérablement la croissance du marché.

L'accès aux fonderies de classe mondiale, aux partenaires de fabrication et à une main-d'œuvre qualifiée permet un développement rapide et un déploiement commercial de puces photoniques en silicium, en particulier pour le réseautage et les applications d'IA.

• En octobre 2024, la startup basée à la Silicon Valley, Xscape Photonics, a obtenu 44 millions USD dans le financement de la série A pour faire progresser ses solutions photoniques de silicium éconergétiques pour les centres de données d'IA. Avec le soutien de Nvidia et Cisco, ce tour porte le financement total de l'entreprise à 57 millions USD. Le capital accélérera le développement de sa plate-forme «Chromx» propriétaire, conçue pour répondre aux demandes de puissance croissantes de l'infrastructure axée sur l'IA par le biais de la technologie d'interconnexion optique de nouvelle génération.

L'industrie de la photonique en silicium en Asie-Pacifique est prête pour une croissance significative à un TCAC robuste de 25,66% au cours de la période de prévision. La région, en particulier Singapour, l'Inde et l'Australie, enregistre une croissance rapide de la construction du centre de données Hyperscale et Edge.

Ces installations adoptent la photonique en silicium pour gérer la consommation d'énergie et soutenir la bande passante évolutive. Le besoin régional d'infrastructures prêtes à l'AI consiste à pousser des solutions photoniques dans le déploiement grand public.

En outre, la forte pied de la région de la production électronique soutient l’intégration rentable des composants photoniques. De plus, des investissements robustes dans l'IA, les services cloud et les infrastructures de télécommunications de nouvelle génération créent une demande prolongée d'interconnexions optiques à grande vitesse et à faible puissance, soutenant la croissance du marché dans la région.

Cadres réglementaires

• Les États-UnisLe Bureau de l'industrie et de la sécurité du ministère du Commerce (BIS) a mis en œuvre des contrôles d'exportation rigoureux ciblant les équipements de fabrication de compromis avancés et des équipements de fabrication de semi-conducteurs, qui sont pertinents pour la photonique en silicium. En octobre 2022, BIS a mis à jour ces contrôles pour restreindre la capacité de la Chine à se procurer et à produire des technologies essentielles pour les applications militaires, y compris les semi-conducteurs avancés utilisés dans l'intelligence artificielle (IA).
• Chinea mis en œuvre des contrôles d'exportation sur les matériaux critiques essentiels pour la fabrication de semi-conducteurs, comme le gallium et le germanium. En décembre 2024, la Chine a imposé des restrictions d'exportation à ces matériaux, affectant les chaînes d'approvisionnement mondiales et suscitant des préoccupations concernant les pénuries de production de semi-conducteurs. Ces mesures sont considérées comme une réponse aux restrictions dirigées par les États-Unis sur les ventes avancées des puces en Chine.
• Japona mis à jour ses réglementations de contrôle des exportations pour inclure un équipement de fabrication de semi-conducteurs haute performance. À compter de juillet 2023, ces contrôles exigent que les exportateurs obtiennent des licences pour des équipements spécifiques utilisés dans la production de semi-conducteurs, quelle que soit la destination. Cette décision s'aligne sur les efforts des États-Unis et des Pays-Bas pour coordonner les contrôles des exportations sur les technologies des semi-conducteurs.

Paysage compétitif:

Les acteurs du marché adoptent activement des stratégies telles que le lancement de Silicon Photonics Solutions avancées adaptées aux exigences du centre de données de nouvelle génération. Ces introductions de produits sont alignées sur le changement vers une bande passante plus élevée et des interconnexions optiques économes en énergie.

Les entreprises renforcent leur position concurrentielle tout en répondant aux exigences techniques de l'évolution de l'infrastructure réseau en se concentrant sur les innovations qui soutiennent la connectivité évolutive et à grande vitesse. Ces mouvements stratégiques contribuent directement à la croissance globale du marché.

• En mars 2025, Lightmatter a dévoilé le passage M1000, une superchip photonique 3D avancée conçue pour les commutateurs XPU et réseau de nouvelle génération. Offrant une bande passante optique totale sans précédent, le M1000 est conçu pour répondre aux demandes de performance d'une infrastructure d'IA à grande échelle. S'étendant sur plus de 4 000 millimètres carrés, la plate-forme de référence dispose d'un interposeur photonique actif multi-centiles qui prend en charge une intégration 3D ultra-dense - permettant une connectivité sur des milliers de GPU dans un domaine informatique unifié.

Liste des sociétés clés sur le marché photonique du silicium:

• Intel Corporation
• Cisco
• Ibm
• Macom
• GlobalFoundries Inc.
• Lumém Operations LLC
• Coherent Corp.
• Stmicroelectronics N.V.
• Rockley Photonics
• Sicoya gmbh
• Hamamatsu Photonics K.K.
• Broadcom Inc.
• Nvidia
• Infinera Corporation
• Juniper Networks Inc.

Développements récents (partenariats / accords / lancements de produits)

• En mars 2025Macom a introduit quatre nouvelles solutions de 200 g par voie visant à permettre une connectivité optique de 1,6 t dans les centres de données. Les lasers à onde continue (CW) de 100 MW et 75 MW (CW) sont spécifiquement conçus spécifiquement pour l'intégration avec des plates-formes Photonics de silicium 1,6 t. Ces lasers sont offerts dans plusieurs configurations, y compris les unités à canal unique, ainsi que des formats de tableau à 8 canaux et 16 canaux.
• En mars 2025, Lumém s'est associé pour contribuer à l'écosystème photonique de Silicon de Nvidia. Ses lasers à haute efficacité et haute puissance jouent un rôle essentiel dans le soutien du développement et du déploiement des commutateurs de mise en réseau photonique Spectrum-X de NVIDIA. Cette collaboration souligne la technologie laser spécialisée de Lumém et son accent stratégique sur l'avancement de l'infrastructure d'IA grâce à des innovations photoniques évolutives.
• En mars 2025, NVIDIA a présenté ses commutateurs de mise en réseau photonique Spectrum-X et Quantum-X, conçus pour alimenter les usines d'IA à grande échelle en interconnectant des millions de GPU sur plusieurs sites. Ceux-ci changent considérablement la consommation d'énergie et les dépenses opérationnelles. Avec ce lancement, NVIDIA a réussi à intégrer des technologies électroniques et optiques à une échelle sans précédent, marquant un progrès majeur dans les infrastructures de mise en réseau haute performance.
• En janvier 2025, GlobalFoundries a révélé des plans pour investir plus de 700 millions USD dans la construction d'une nouvelle installation photonique en silicium sur son site existant dans l'État de New York. Le nouveau centre améliorera les opérations avancées d'emballage de l'entreprise, permettant la transformation des puces photoniques en silicium nu en appareils entièrement emballés. Cette évolution permettra à GlobalFoundries d'offrir des solutions fabriquées de bout en bout aux États-Unis, renforçant les capacités de production intérieure pour ses clients.