Размер, доля, рост и отраслевой анализ рынка кремниевой фотоники, по типу продукта (приемопередатчики, активные оптические кабели (AOC), оптические мультиплексоры, оптические аттенюаторы), по компонентам (оптические волноводы, оптические модуляторы, фотодетекторы и т. д.), по применению (ИТ и телекоммуникации, бытовая электроника, коммерческая и другие) и региональный анализ, 2024-2031

Определение рынка

Рынок занимается разработкой и производством фотонных систем, объединяющих оптические компоненты с полупроводниками на основе кремния. Используя стандартные процессы КМОП, он обеспечивает высокоплотную и энергоэффективную оптическую передачу данных, что особенно подходит для центров обработки данных, телекоммуникаций и высокопроизводительных вычислений.

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

Помимо передачи данных, кремниевая фотоника применяется в биосенсорстве, LiDAR и квантовых вычислениях, где точность и скорость имеют решающее значение. В отчете излагаются основные движущие силы роста рынка, а также проводится углубленный анализ возникающих тенденций и развивающейся нормативной базы, определяющей траекторию рынка.

Рынок кремниевой фотоникиОбзор

Объем мирового рынка кремниевой фотоники оценивался в 2 253,6 миллиона долларов США в 2023 году и, по прогнозам, вырастет с 2 732,3 миллиона долларов США в 2024 году до 12 404,1 миллиона долларов США к 2031 году, демонстрируя среднегодовой темп роста 24,13% в течение прогнозируемого периода.

Рынок в первую очередь обусловлен растущим спросом на высокоскоростную передачу данных, особенно в центрах обработки данных и вычислительных средах искусственного интеллекта.Кроме того, продолжающееся развертывание сетей 5G и оптической инфраструктуры нового поколения ускоряет потребность в компактных, широкополосных и энергоэффективных кремниевых фотонных компонентах в телекоммуникационном и облачном секторах.

Ключевые показатели рынка:

1. В 2023 году объем отрасли кремниевой фотоники оценивался в 2 253,6 миллиона долларов США.
2. Прогнозируется, что в период с 2024 по 2031 год рынок будет расти в среднем на 24,13%.
3. В 2023 году доля рынка Северной Америки составляла 36,72% при оценке 827,5 млн долларов США.
4. В 2023 году выручка сегмента активных оптических кабелей (АОК) составила 870,1 млн долларов США.
5. Ожидается, что к 2031 году сегмент оптических модуляторов достигнет 5 611,0 млн долларов США.
6. Сегмент ИТ и телекоммуникаций обеспечил наибольшую долю выручки — 34,96% в 2023 году.
7. Ожидается, что рынок в Азиатско-Тихоокеанском регионе будет расти в среднем на 25,66% в течение прогнозируемого периода.

Основными компаниями, работающими в отрасли кремниевой фотоники, являются Intel Corporation, Cisco, IBM, MACOM, GlobalFoundries Inc., Lumentum Operations LLC, Coherent Corp., STMicroelectronics N.V., Rockley Photonics, Sicoya GmbH, Hamamatsu Photonics KK, Broadcom Inc., NVIDIA, Infinera Corporation и Juniper Networks Inc.

Развертывание сетей 5G и оптической инфраструктуры нового поколения напрямую поддерживает рост рынка. Операторы связи требуютоптические трансиверыи интегрированные фотонные схемы, способные обрабатывать большие объемы трафика данных с низким энергопотреблением.

Кремниевая фотоника отвечает этим требованиям за счет компактных форм-факторов и высокой целостности сигнала, что обеспечивает эффективную модернизацию сети и долгосрочную оптимизацию затрат в городских и междугородных системах связи.

Растущий спрос на высокоскоростную передачу данных

На рост рынка кремниевой фотоники сильно влияет растущая потребность в высокоскоростной передаче данных с малой задержкой в ​​гипермасштабных центрах обработки данных и корпоративных сетях.

Кремниевые фотонные компоненты обеспечивают быструю передачу данных с повышенной энергоэффективностью, устраняя узкие места в традиционных электрических соединениях. Переход к оптическим модулям 400G и 800G в облачных вычислениях и средах, управляемых искусственным интеллектом, делает кремниевую фотонику незаменимой для снижения эксплуатационных затрат при сохранении масштабируемости и производительности сети.

• В октябре 2024 года исследователи из Университетского колледжа Лондона (UCL) установили новый мировой рекорд в беспроводной передаче данных, что стало значительным достижением в области высокоскоростной беспроводной связи. Они достигли скорости беспроводной передачи данных 938 Гбит/с в беспрецедентном диапазоне частот 5–150 ГГц. Эта скорость примерно в 9380 раз выше, чем текущая средняя скорость загрузки 5G в Великобритании, составляющая 100 Мбит/с. Общая используемая полоса пропускания — 145 ГГц — более чем в пять раз превышает предыдущий мировой рекорд беспроводной передачи.

Комплексная интеграция с существующими полупроводниковыми процессами

Основной проблемой, сдерживающей рост рынка кремниевой фотоники, является сложная интеграция фотонных компонентов с традиционными полупроводниковыми КМОП-процессами.

Согласование оптических и электронных функций на одном чипе требует точного проектирования, специализированного производства и строгого температурного контроля, что увеличивает стоимость и ограничивает масштабируемость.

Компании инвестируют в комплексную оптику, гетерогенную интеграцию и передовые инструменты автоматизации фотонного проектирования (КПК). Стратегическое партнерство с литейными заводами и разработка стандартизированных платформ также помогают оптимизировать производство, снизить интеграционные барьеры и ускорить переход кремниевой фотоники от прототипирования к крупносерийному производству.

Разработка комплексной оптики для вычислений нового поколения

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

В этих исследованиях и разработках используются полимерные волноводы и кремниевые фотонные компоненты для обеспечения сверхплотной и энергоэффективной передачи данных на уровне чипа. Это нововведение представляет собой важный шаг на пути к масштабированию высокопроизводительных вычислительных систем и повышению практичности фотонной интеграции в коммерческую инфраструктуру искусственного интеллекта.

• В декабре 2024 года компания IBM Research представила прорыв в области межчиповой связи посредством совместной оптики, которая интегрирует оптические соединения непосредственно в кремниевые чипы. Используя полимерные оптические волноводы, этот подход значительно снижает потребление энергии более чем на 80 % и увеличивает пропускную способность передачи данных, напрямую поддерживая растущие потребностигенеративный ИИ. Объединив эти волноводы с кремниевой фотоникой, IBM продвигается к созданию сверхплотных оптических межсоединений, которые можно масштабировать в зависимости от сложности модели искусственного интеллекта.

Обзор рынка кремниевой фотоники

Сегментация рынка:

• По типу продукта (трансиверы, активные оптические кабели (AOC), оптические мультиплексоры, оптические аттенюаторы): сегмент активных оптических кабелей (AOC) заработал 870,1 миллиона долларов США в 2023 году благодаря их массовому внедрению в центрах обработки данных ивысокопроизводительные вычислениясреды.
• По компонентам (оптические волноводы, оптические модуляторы, фотодетекторы и другие). В 2023 году сегмент оптических модуляторов занимал 39,72% рынка из-за его решающей роли в обеспечении высокоскоростной передачи данных и целостности сигнала в современных центрах обработки данных и телекоммуникационной инфраструктуре.
• По приложениям (ИТ и телекоммуникации, бытовая электроника, здравоохранение и медико-биологические науки, а также коммерция): прогнозируется, что к 2031 году сегмент ИТ и телекоммуникаций достигнет 4 260,7 млн ​​долларов США из-за высокого спроса на энергоэффективные оптические соединения с высокой пропускной способностью, которые поддерживают приложения с интенсивным использованием данных, развертывание 5G и расширение гипермасштабных центров обработки данных.

Рынок кремниевой фотоникиРегиональный анализ

В зависимости от региона рынок подразделяется на Северную Америку, Европу, Азиатско-Тихоокеанский регион, Ближний Восток и Африку и Латинскую Америку.

Доля рынка кремниевой фотоники в Северной Америке в 2023 году составила около 36,72% при оценке 827,5 млн долларов США. Сильное присутствие глобальных игроков, таких как Intel, IBM, Cisco и NVIDIA, имеющих активные программы исследований и разработок в области фотоники в Северной Америке, сыграло важную роль в продвижении коммерческого применения кремниевой фотоники.

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

Доступ к литейным заводам мирового класса, партнерам по производству и квалифицированной рабочей силе обеспечивает быструю разработку и коммерческое внедрение кремниевых фотонных чипов, особенно для сетевых приложений и приложений искусственного интеллекта.

• В октябре 2024 года стартап Xscape Photonics из Кремниевой долины получил финансирование в размере 44 миллионов долларов США в рамках серии А для продвижения своих энергоэффективных кремниевых фотонных решений для центров обработки данных с искусственным интеллектом. При поддержке Nvidia и Cisco в этом раунде общий объем финансирования компании достигнет 57 миллионов долларов США. Столица ускорит разработку своей собственной платформы ChromX, предназначенной для удовлетворения растущих потребностей в мощности инфраструктуры, управляемой искусственным интеллектом, с помощью технологии оптических соединений следующего поколения.

Индустрия кремниевой фотоники в Азиатско-Тихоокеанском регионе ожидает значительный рост с устойчивым среднегодовым темпом роста 25,66% в течение прогнозируемого периода. В этом регионе, особенно в Сингапуре, Индии и Австралии, наблюдается быстрый рост строительства гипермасштабных и периферийных центров обработки данных.

Эти предприятия используют кремниевую фотонику для управления энергопотреблением и поддержки масштабируемой полосы пропускания. Региональная потребность в инфраструктуре, готовой к использованию искусственного интеллекта, подталкивает фотонные решения к массовому внедрению.

Кроме того, сильные позиции региона в производстве электроники способствуют экономически эффективной интеграции фотонных компонентов. Кроме того, значительные инвестиции в искусственный интеллект, облачные услуги и телекоммуникационную инфраструктуру нового поколения создают устойчивый спрос на высокоскоростные оптические соединения с низким энергопотреблением, поддерживая рост рынка в регионе.

Нормативно-правовая база

• СШАБюро промышленности и безопасности (BIS) Министерства торговли ввело строгий экспортный контроль, нацеленный на передовые компьютерные полупроводники иоборудование для производства полупроводников, которые имеют отношение к кремниевой фотонике. В октябре 2022 года BIS обновило эти меры контроля, чтобы ограничить способность Китая закупать и производить технологии, критически важные для военного применения, включая передовые полупроводники, используемые в искусственном интеллекте (ИИ).
• Китайввела контроль над экспортом важнейших материалов, необходимых для производства полупроводников, таких как галлий и германий. В декабре 2024 года Китай ввел ограничения на экспорт этих материалов, что повлияло на глобальные цепочки поставок и вызвало обеспокоенность по поводу дефицита производства полупроводников. Эти меры рассматриваются как ответ на введенные США ограничения на продажу передовых чипов в Китай.
• Японияобновила свои правила экспортного контроля, включив в них высокопроизводительное оборудование для производства полупроводников. С июля 2023 года эти меры контроля требуют от экспортеров получения лицензий на конкретное оборудование, используемое в производстве полупроводников, независимо от пункта назначения. Этот шаг согласуется с усилиями США и Нидерландов по координации контроля над экспортом полупроводниковых технологий.

Конкурентная среда:

Игроки рынка активно внедряют такие стратегии, как запуск передовых решений в области кремниевой фотоники, адаптированных к потребностям центров обработки данных следующего поколения. Представление этих продуктов связано с переходом к более широкой полосе пропускания и энергоэффективным оптическим соединениям.

Компании укрепляют свои конкурентные позиции, одновременно удовлетворяя технические требования развивающейся сетевой инфраструктуры, сосредотачиваясь на инновациях, которые поддерживают масштабируемое и высокоскоростное соединение. Такие стратегические шаги напрямую способствуют общему росту рынка.

• В марте 2025 года компания Lightmatter представила Passage M1000, усовершенствованный 3D-фотонный суперчип, разработанный для XPU и сетевых коммутаторов следующего поколения. Обеспечивая беспрецедентную общую полосу пропускания по оптическому каналу в 114 Тбит/с, M1000 разработан с учетом требований к производительности крупномасштабной инфраструктуры искусственного интеллекта. Эталонная платформа, занимающая площадь более 4000 квадратных миллиметров, оснащена активным фотонным интерпозером с несколькими сетками, который поддерживает сверхплотную 3D-интеграцию, обеспечивая подключение тысяч графических процессоров в единой вычислительной области.

Ключевые компании на рынке кремниевой фотоники:

• Корпорация Интел
• Циско
• ИБМ
• МАКОМ
• ГлобалФаундрис Инк.
• ООО «Люментум Оперейшнс»
• Компания "Когерент"
• СТМикроэлектроникс Н.В.
• Рокли Фотоникс
• Сикоя ГмбХ
• Хамамацу Фотоникс К.К.
• Бродком Инк.
• NVIDIA
• Корпорация Инфинера
• Джунипер Нетворкс Инк.

Последние события (партнерство/соглашения/запуск продуктов)

• В марте 2025 г.Компания MACOM представила четыре новых решения 200G на полосу, направленных на обеспечение оптической связи 1,6T в центрах обработки данных. Недавно выпущенные лазеры непрерывного действия (CW) мощностью 100 мВт и 75 мВт разработаны специально для интеграции с платформами кремниевой фотоники (SiPh) 1,6 Тл. Эти лазеры предлагаются в нескольких конфигурациях, включая одноканальные, а также 8-канальные и 16-канальные форматы матриц.
• В марте 2025 г.Компания Lumentum стала партнером NVIDIA и внесла свой вклад в экосистему кремниевой фотоники. Ее высокоэффективные и мощные лазеры играют жизненно важную роль в поддержке разработки и внедрения сетевых коммутаторов NVIDIA Spectrum-X Photonics. Это сотрудничество подчеркивает специализированную лазерную технологию Lumentum и ее стратегическую направленность на развитие инфраструктуры искусственного интеллекта посредством масштабируемых фотонных инноваций.
• В марте 2025 г.Компания NVIDIA представила кремниевые фотонные сетевые коммутаторы Spectrum-X и Quantum-X, предназначенные для питания крупномасштабных фабрик искусственного интеллекта путем соединения миллионов графических процессоров на нескольких площадках. Эти переключатели значительно снижают энергопотребление и эксплуатационные расходы. Благодаря этому запуску NVIDIA успешно интегрировала электронные и оптические технологии в беспрецедентном масштабе, что стало значительным достижением в области высокопроизводительной сетевой инфраструктуры.
• В январе 2025 г.Компания GlobalFoundries объявила о планах инвестировать более 700 миллионов долларов США в строительство нового предприятия по производству кремниевой фотоники на существующем предприятии в северной части штата Нью-Йорк. Новый центр улучшит передовые операции компании по упаковке, позволяя превращать голые кремниевые фотонные чипы в полностью упакованные устройства. Эта разработка позволит GlobalFoundries предлагать комплексные решения, произведенные в США, укрепляя внутренние производственные возможности для своих клиентов.