Рынок кремния фотоники

Рыночное определение

Рынок включает в себя проектирование и изготовление фотонных систем, которые интегрируют оптические компоненты с полупроводниками на основе кремния. Используя стандартные процессы CMOS, это обеспечивает высокую энергоэффективную передачу оптических данных, особенно подходит для центров обработки данных, телекоммуникаций и высокопроизводительных вычислений.

Технология использует оптические свойства кремния для создания волноводов, модуляторов и фотоодекторов на одном чипе. Его формулировка поддерживает плотную интеграцию оптических и электронных компонентов, уменьшая задержку и энергопотребление.

Помимо передачи данных, кремниевая фотоника применяется в биосенсировании, лидаре и квантовых вычислениях, где точность и скорость имеют решающее значение. В отчете описываются основные драйверы роста рынка, наряду с глубоким анализом возникающих тенденций и развивающимися нормативными рамками, формирующими траекторию рынка.

Рынок кремния фотоникиОбзор

В 2023 году мировой размер рынка кремниевой фотоники оценивался в 2 253,6 млн. Долл. США и, по прогнозам, и к 2031 году будет расти с 2732,3 млн. Долл. США до 12 404,1 млн. Долл. США, что показало кагр в размере 24,13% в течение прогнозируемого периода.

Рынок в первую очередь обусловлен растущим спросом на высокоскоростную передачу данных, особенно в центрах обработки данных и вычислительных сред.Кроме того, продолжающееся развертывание 5G сетей и оптической инфраструктуры следующего поколения ускоряет необходимость в компактной, высокой пропускной способности и энергосберегающих кремниевых фотонных компонентов в секторах телекоммуникаций и облаков.

Major companies operating in the silicon photonics industry are 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, and Juniper Networks Inc.

Развертывание сети 5G и оптической инфраструктуры следующего поколения непосредственно поддерживает рост рынка. Требуются операторы телекоммуникацииОптические приемопередатчикии интегрированные фотонные схемы, способные обрабатывать большие объемы трафика данных с низким энергопотреблением.

Кремниевая фотоника предпринимает эти требования посредством компактных форм-факторов и высокой целостности сигнала, что позволяет эффективно обновлять сети и долгосрочную оптимизацию затрат в столичных и длинных системах связи.

Ключевые основные моменты:

1. В 2023 году размер индустрии кремниевой фотоники оценивался в 2 253,6 млн. Долл. США.
2. Предполагается, что рынок вырастет в среднем на 24,13% с 2024 по 2031 год.
3. В 2023 году в Северной Америке доля рынка составила 36,72% с оценкой 827,5 млн. Долл. США.
4. Сегмент активных оптических кабелей (AOCS) получил 870,1 млн. Долл. США в 2023 году.
5. Ожидается, что сегмент оптических модуляторов достигнет 5 611,0 млн. Долл. США к 2031 году.
6. Сегмент IT & Telecommunications обеспечил наибольшую долю дохода в размере 34,96% в 2023 году.
7. Ожидается, что рынок в Азиатско -Тихоокеанском регионе будет расти на 25,66% в течение прогнозируемого периода.

Рыночный драйвер

«Растущий спрос на высокоскоростную передачу данных»

На рост рынка кремниевой фотоники сильно влияет растущая потребность в передаче данных с низкой задержкой с высокой пропускной способностью в центрах обработки данных гиперспекты и корпоративных сетях.

Кремниевые фотонные компоненты поддерживают быструю передачу данных с повышением энергоэффективности, устраняя узкие места в традиционных электрических взаимосвязанных соединениях. Сдвиг в сторону 400G и 800G оптических модулей в облачных вычислениях и средах, управляемой AI, делает кремниевую фотонику необходимым для снижения эксплуатационных затрат при сохранении масштабируемости и производительности сети.

• В октябре 2024 года исследователи из Университетского колледжа Лондона (UCL) установили новый мировой рекорд по беспроводной передаче данных, отмечая значительный прогресс в высокоскоростной беспроводной связи. Они достигли скорости передачи данных в эфире 938 Гбит / с в беспрецедентном диапазоне частот 5–150 ГГц. Эта скорость примерно в 9,380 раза быстрее, чем текущая средняя скорость загрузки 5G в Великобритании 100 Мбит / с. Используемая общая полоса пропускания - 145 ГГц - более чем в пять раз больше, чем у предыдущего мирового рекорда в беспроводной передаче.

Рыночный вызов

«Сложная интеграция с существующими полупроводниковыми процессами»

Основной проблемой, препятствующей росту рынка кремниевой фотоники, является сложная интеграция фотонных компонентов с традиционными CMOS полупроводниковыми процессами.

Совместная оптическая и электронная функциональность на одном чипе требует точного инженерного инженера, специализированного производства и строгого теплового контроля, что увеличивает стоимость и ограничивает масштабируемость.

Компании инвестируют в совместную оптику, гетерогенную интеграцию и инструменты Advanced Photonic Design Automation (PDA). Стратегическое партнерство с литейными заводами и разработка стандартизированных платформ также помогают оптимизировать производство, снижение интеграционных барьеров и ускорение перехода кремнической фотоники от прототипирования к производству большого объема.

Тенденция рынка

«Разработка сопутствующей оптики для вычислений следующего поколения»

Непрерывные исследования в области совместной оптики формируют будущее рынка кремниевой фотоники. Исследователи сосредотачиваются на интеграции оптических соединений непосредственно на кремниевые чипы, чтобы удовлетворить растущие потребности в мощности и пропускной способности генеративных рабочих нагрузок искусственного интеллекта.

Это исследование и разработки использует полимерные волноводы и кремниевые фотонные компоненты, чтобы обеспечить сверхплозное энергоэффективное передачу данных при близости уровня чипа. Инновация представляет собой большой шаг к масштабированию высокопроизводительных вычислительных систем и повышении практичности фотонной интеграции в коммерческой инфраструктуре ИИ.

• В декабре 2024 года IBM Research представило прорыв в связи с помощью чиповой связи с помощью совместной оптики, которая интегрирует оптические соединения непосредственно на кремниевые чипы. Используя полимерные оптические волноводы, этот подход значительно снижает потребление энергии на более чем 80%и повышает пропускную способность передачи данных, непосредственно поддерживая растущие требованияГенеративный ИИПолем Связывая эти волноводы с кремниевой фотоникой, IBM продвигается в направлении ультра-плотных оптических соединений, которые могут масштабироваться со сложностью модели ИИ.

Снимок отчета о рынке силиконовой фотоники

Сегментация	Подробности
По типу продукта	Трансивер, активные оптические кабели (AOC), оптические мультиплексоры, оптические аттенуаторы
По компоненту	Оптические волноводы, оптические модуляторы, фотоодекторы, другие
По приложению	ИТ и телекоммуникации, потребительская электроника, здравоохранение и наук о жизни, коммерческие, другие
По региону	Северная Америка: США, Канада, Мексика
	Европа: Франция, Великобритания, Испания, Германия, Италия, Россия, остальная часть Европы
	Азиатско-Тихоокеанский регион: Китай, Япония, Индия, Австралия, АСЕАН, Южная Корея, остальная часть Азиатско-Тихоокеанского региона
	Ближний Восток и Африка: Турция, ОАЭ, Саудовская Аравия, Южная Африка, остальная часть Ближнего Востока и Африки
	Южная Америка: Бразилия, Аргентина, остальная часть Южной Америки

Сегментация рынка:

• По типу продукта (приемопередатчики, активные оптические кабели (AOC), оптические мультиплексоры, оптические аттенюаторы): сегмент активных оптических кабелей (AOC) заработал 870,1 млн. Долл. США в 2023 году из-за их высокодоходного внедрения в центрах обработки данных и высокопроизводительных вычислений.
• По компоненту (оптические волновыегиды, оптические модуляторы, фотоприемники и другие): сегмент оптических модуляторов удерживал 39,72% доли рынка в 2023 году, из-за его критической роли в обеспечении высокоскоростной передачи данных и целостности сигнала в рамках передовой центра обработки данных и инфраструктуры телекоммуникации.
• По приложению (IT & Telecommations, Consumer Electronics, Healthcare & Life Sciences и Commercial): сегмент IT & Telecommations, по прогнозам, будет достигнут 4260,7 млн. Долл. США к 2031 году из-за его высокого спроса на энергоэффективные, высокопоставленные оптические взаимосвязи, которые подтверждают данные, и гипотевые и гипотетические и гипотетические и гипотевые и гипотетические и гипотетические и гипотетические и гипотетические и гипотетические и гипотетические и гипотетические и гипотетические и гипотетические и гипотетические и гипотевые и гипотетические оптические взаимодействия.

Рынок кремния фотоникиРегиональный анализ

Основываясь на регионе, рынок был классифицирован в Северной Америке, Европе, Азиатско -Тихоокеанском регионе, Ближнем Востоке и Африке и Латинской Америке.

В 2023 году доля рынка фотоники кремния в Северной Америке составила около 36,72%, а оценка - 827,5 млн. Долл. США. Сильное присутствие мировых игроков, таких как Intel, IBM, Cisco и Nvidia, все с программами R & D Active Photonics в Северной Америке, сыграло важную роль в продвижении коммерческих применений кремниевой фотоники.

Их варианты внутреннего использования, приобретения и инновации в продуктах постоянно расширяют рост рынка.Более того, наличие зрелых полупроводниковых экосистем в таких регионах, как Силиконовая долина, значительно ускоряет рост рынка.

Доступ к литейным заводам мирового класса, партнерам по производству и квалифицированной рабочей силе позволяет быстро развивать и коммерческое развертывание кремниевых фотонных чипов, особенно для сетевых приложений и применений искусственного интеллекта.

• В октябре 2024 года стартап XSCAPE Photonics на основе Силиконовой долины обеспечила 44 миллиона долларов США в размере финансирования серии A для продвижения своих энергоэффективных решений для фотоники кремния для центров обработки данных. Благодаря поддержке Nvidia и Cisco, этот раунд приносит общее финансирование компании до 57 миллионов долларов США. Капитал ускорит разработку своей проприетарной платформы «Chromx», предназначенной для удовлетворения эскалационных потребностей в энергетике инфраструктуры, управляемой искусственным интеллектом с помощью технологии оптического взаимосвязанного соединения следующего поколения.

Силиконовая фотоника в Азиатско -Тихоокеанском регионе готова к значительному росту при надежном CAGR на 25,66% в течение прогнозируемого периода. Регион, особенно Сингапур, Индия и Австралия, регистрирует быстрый рост в строительстве гиперспектов и центра обработки данных.

Эти объекты используют кремниевую фотонику для управления энергопотреблением и поддержки масштабируемой полосы пропускания. Региональная потребность в инфраструктуре A-i-i-i-yi-with заключается в том, чтобы подталкивать фотонные решения в основное развертывание.

Кроме того, сильная опора в регионе в производстве электроники поддерживает экономичную интеграцию фотонных компонентов. Кроме того, надежные инвестиции в инфраструктуру телекоммуникации следующего поколения и телекоммуникационной инфраструктуры следующего поколения создают устойчивый спрос на высокоскоростные оптические межсоединения с низким содержанием мощности, поддерживая рост рынка в регионе.

Нормативные рамки

• СШАБюро промышленности и безопасности Министерства торговли (BIS) внедрило строгие экспортные элементы управления, нацеленные на продвинутые вычислительные полупроводники и производственное оборудование для полупроводников, которые имеют отношение к фотонике кремния. В октябре 2022 года BIS обновил эти элементы управления, чтобы ограничить способность Китая закупать и производить технологии, критические для военных применений, включая продвинутые полупроводники, используемые в искусственном интеллекте (ИИ).
• Китайвнедрил экспортный контроль на критических материалах, необходимых для производства полупроводников, таких как галлиум и германия. В декабре 2024 года Китай наложил ограничения на экспорт на эти материалы, затрагивая глобальные цепочки поставок и вызвав опасения по поводу нехватки полупроводниковых производства. Эти меры рассматриваются как ответ на ограничения США на продвинутые продажи чипов в Китай.
• ЯпонияОбновил свои правила экспорта контроля, чтобы включить высокопроизводительное производственное оборудование для полупроводников. Начиная с июля 2023 года, эти элементы управления требуют, чтобы экспортеры получали лицензии на конкретное оборудование, используемое в полупроводниковом производстве, независимо от пункта назначения. Этот шаг согласуется с усилиями США и Нидерландов по координации экспортных контролей по полупроводниковым технологиям.

Конкурентная ландшафт:

Игроки рынка активно принимают такие стратегии, как запуск передовых решений для фотоники кремния, разработанных для требований центра обработки данных следующего поколения. Эти введения продукта соответствуют сдвигу в сторону более высокой полосы пропускания и энергоэффективными оптическими соединениями.

Компании укрепляют свою конкурентную должность, выполняя при этом технические требования развивающейся сетевой инфраструктуры, сосредоточив внимание на инновациях, которые поддерживают масштабируемые высокоскоростные подключения. Такие стратегические шаги напрямую способствуют общему росту рынка.

• В марте 2025 года Lightmatter представила проход M1000, расширенный 3D Photonic Superchip, разработанный для XPU и сетевых переключателей следующего поколения. Предоставляя беспрецедентную 114 фунтов с / с общей оптической пропускной способности, M1000 предназначен для удовлетворения требований производительности крупномасштабной инфраструктуры ИИ. Справочная платформа, охватывающая более 4000 квадратных миллиметров.

Список ключевых компаний на рынке силиконовой фотоники:

• Intel Corporation
• Cisco
• IBM
• Маком
• GlobalFoundries Inc.
• Lumentum Operations LLC
• Когерентная корпорация
• Stmicroelectronics N.V.
• Рокли Фотоника
• Sicoya Gmbh
• Hamamatsu Photonics K.K.
• Broadcom Inc.
• Нвидия
• Корпорация Infinera
• Juniper Networks Inc.

Последние события (партнерские отношения/соглашения/запуска продукта)

• В марте 2025 года, Macom ввел четыре новых решения 200 г-за полосой, направленные на обеспечение 1,6T оптической связности в центрах обработки данных. Недавно запущенные лазеры 100 МВт и 75 МВт непрерывной волны (CW) спроектированы специально для интеграции с платформами 1,6 т силиконовой фотоники (SIPH). Эти лазеры предлагаются в нескольких конфигурациях, включая одноканальные единицы, а также 8-канальные и 16-канальные форматы массива.
• В марте 2025 года, Lumentum в партнерстве с вкладчиком в экосистеме Nvidia Silicon Photonics. Его высокоэффективные, мощные лазеры играют жизненно важную роль в поддержке разработки и развертывания сетевых переключателей Nvidia Photonics Photonics. Это сотрудничество подчеркивает специализированную лазерную технологию Lumentum и ее стратегическое внимание на продвижении инфраструктуры ИИ с помощью масштабируемых фотонных инноваций.
• В марте 2025 года, NVIDIA представила свои сетевые сетевые переключатели Spectrum-X и квантовой сеть квантовой фотоники, предназначенные для питания крупномасштабных фабрик ИИ путем взаимосвязи миллионов графических процессоров на нескольких участках. Эти переключатели значительно снижают потребление энергии и эксплуатационные расходы. С помощью этого запуска NVIDIA успешно интегрировала электронные и оптические технологии в беспрецедентном масштабе, отмечая значительный прогресс в высокопроизводительной сетевой инфраструктуре.
• В январе 2025 года, GlobalFoundries раскрыл планы по инвестированию в течение 700 миллионов долларов США в строительство нового кремниевого фотоники на существующем участке в северной части штата Нью -Йорк. Новый центр улучшит передовые операции упаковки компании, что позволит превратить голые кремниевые фотонные чипы в полностью упакованные устройства. Эта разработка позволит GlobalFoundries предлагать комплексные решения, производимые в США, укрепляя внутренние производственные возможности для своих клиентов.