硅光子市场

市场定义

该市场涉及将光学组件与硅基半导体集成的光子系统的设计和制造。使用标准的CMOS过程，它可以实现高密度，节能的光学数据传输，尤其适合数据中心，电信和高性能计算。

该技术利用硅的光学特性在单个芯片上创建波导，调制器和光电探测器。它的配方支持光学和电子组件的密集整合，从而减少了延迟和功耗。

除了数据通信之外，还将硅光子学应用于生物传感，激光雷和量子计算，而精度和速度至关重要。该报告概述了市场增长的主要驱动力，以及对新兴趋势和不断发展的监管框架的深入分析。

硅光子市场概述

2023年，全球硅光子技术市场的价值为22.56亿美元，预计将从2024年的27.323亿美元增长到2031年的1,240410万美元，在预测期内的复合年增长率为24.13％。

市场主要是由对高速数据传输的需求不断增长的驱动，尤其是在数据中心和AI计算环境中。此外，持续的5G网络和下一代光学基础设施的持续部署正在加速对整个电信和云领域的紧凑，高带宽和节能硅光子组件的需求。

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.

5G网络和下一代光学基础设施的部署直接支持市场的增长。电信运营商需要光学收发器并集成的光子电路能够以低功耗来处理大量数据流量。

硅光子学通过紧凑的形态和高信号完整性来解决这些需求，从而使大都市和长途通信系统之间有效的网络升级和长期成本优化。

关键亮点：

1. 2023年，硅光子行业规模的价值为22.56亿美元。
2. 从2024年到2031年，市场预计将以24.13％的复合年增长率增长。
3. 北美在2023年的市场份额为36.72％，估值为8.275亿美元。
4. 活跃的光电缆（AOC）细分市场在2023年获得了8.701亿美元的收入。
5. 到2031年，光学调节器细分市场预计将达到56.11亿美元。
6. IT和电信领域在2023年获得了34.96％的最大收入份额。
7. 预计在预测期内，亚太市场的复合年增长率为25.66％。

市场驱动力

“对高速数据传输的需求不断增加”

硅光子市场市场的增长受到高度带宽，低延迟数据传输需求的强烈影响。

硅光子组件通过提高能源效率支持快速数据传输，以解决传统电气互连中的瓶颈。云计算和AI驱动环境中向400G和800G光学模块的转变使硅光子学对于降低运营成本至关重要，同时保持可扩展性和网络性能。

• 2024年10月，伦敦大学学院（UCL）的研究人员在无线数据传输方面树立了新的世界纪录，标志着高速无线通信的重大进步。他们在前所未有的5-150 GHz的频率范围内实现了938 Gbps的空中数据传输速率。该速度比英国目前的100 Mbps的平均5G下载速度快9,380倍。使用的总带宽为145 GHz，是无线传输中以前世界纪录的五倍以上。

市场挑战

“与现有半导体过程的复杂集成”

阻碍硅光子市场增长的重大挑战是光子组件与传统CMOS半导体过程的复杂整合。

单个芯片上的光学和电子功能对齐需要精确的工程，专业制造和严格的热控制，这增加了成本并限制可扩展性。

公司正在投资共包装的光学，异质集成和高级光子设计自动化（PDA）工具。与铸造厂的战略合作伙伴关系和标准化平台的开发还有助于简化生产，减少集成障碍，并加速硅光子学从原型制造到大批量制造。

市场趋势

“用于下一代计算的共包装光学的开发”

对共包装光学的持续研究正在塑造硅光子市场的未来。研究人员正在专注于将光学互连直接集成到硅芯片上，以满足生成AI工作负载的增长功率和带宽需求。

这种研发工作利用聚合物波导和硅光子组件在芯片级接近时实现超密集的能源有效的数据传输。这项创新代表了扩展高性能计算系统并增强商业AI基础架构中光子整合的实用性的主要步骤。

• 2024年12月，IBM Research通过共包装光学元件引入了Chip-to-Chip通信的突破，该光学将光学连接直接集成到硅芯片上。使用聚合物光学波导，这种方法可显着降低80％以上，并提高数据传输带宽，直接支持不断增长的需求生成的AI。通过将这些波导与硅光子学耦合，IBM朝着可以随着AI模型复杂性扩展的超密集光学互连发展。

硅光子市场市场报告快照

分割	细节
按产品类型	收发器，主动光电缆（AOC），光学多路复用器，光衰减器
按组件	光学波导，光学调节器，光电探测器，其他
通过应用	IT和电信，消费电子，医疗保健和生命科学，商业，其他
按地区	北美：美国，加拿大，墨西哥
	欧洲：法国，英国，西班牙，德国，意大利，俄罗斯，欧洲其他地区
	亚太：中国，日本，印度，澳大利亚，东盟，韩国，亚太其他地区
	中东和非洲：土耳其，阿联酋，沙特阿拉伯，南非，中东和非洲其他地区
	南美洲：巴西，阿根廷，南美其他地区

市场细分：

• 按产品类型（收发器，主动光电缆（AOC），光学多路复用器，光衰减器）：由于其在数据中心和高性能计算环境中的高量采用，因此2023年的主动光电缆（AOC）段在2023年获得了8.701亿美元。
• 通过组件（光学波导，光学调节器，光电探测器等）：光学调节器细分市场在2023年持有39.72％的市场份额，这是由于其在启用高级数据中心和电信基础架构的高速数据传输和信号完整性方面的关键作用。
• 按应用（IT和电信，消费电子，医疗保健和生命科学以及商业）：到2031年，IT和电信部分预计将达到42.607亿美元，这是由于其对能源效率高，较高的型号光学相互连接的高需求，以支持数据强度的应用程序，并扩展了5G型的应用程序，以及5G型的部署。

硅光子市场区域分析

根据地区，该市场已分为北美，欧洲，亚太地区，中东和非洲以及拉丁美洲。

北美硅光子股市场份额在2023年约为36.72％，估值为8.275亿美元。英特尔，IBM，Cisco和Nvidia等全球参与者都在北美拥有活跃的Photonics R＆D计划的强大存在，在推动硅光子学的商业应用方面发挥了作用。

他们的内部用例，收购和产品创新不断扩大市场的增长。此外，硅谷等地区成熟的半导体生态系统的存在显着加速了市场的增长。

获得世界一流的铸造厂，制造合作伙伴以及熟练的劳动力，可以快速开发和商业部署硅光子芯片，尤其是用于网络和AI应用程序。

• 2024年10月，总部位于硅谷的启动Xscape Photonics在A系列资金中获得了4,400万美元，以促进其针对AI数据中心的节能硅光子解决方案。在NVIDIA和CISCO的支持下，本轮将该公司的总资金提高到5700万美元。首都将加速其专有的“ Chromx”平台的开发，旨在通过下一代光学互连技术来解决AI驱动基础设施的不断提高的功率需求。

在预测期内，亚太地区的硅光子产业有望以25.66％的稳健复合年增长率为25.66％。该地区，尤其是新加坡，印度和澳大利亚，正在大规模和边缘数据中心建设中迅速增长。

这些设施采用硅光子学来管理功耗和支持可扩展的带宽。对AI-Ready基础设施的区域需求正在将光子解决方案推向主流部署。

此外，该地区在电子生产方面的强大立足支持光子组件的成本效益整合。此外，对AI，Cloud Services和下一代电信基础设施的强大投资正在对高速，低功能光学互连的持续需求，从而支持该地区市场的增长。

监管框架

• 美国工商部工业和安全局（BIS）已实施了针对高级计算半导体和半导体制造设备的严格出口控制，这与硅光子学有关。 2022年10月，BIS更新了这些控件，以限制中国采购和生产对军事应用至关重要的技术的能力，包括人工智能中使用的高级半导体（AI）。
• 中国已经对半导体制造至关重要的关键材料（例如甘露仪和锗）实施了出口控制。 2024年12月，中国对这些材料施加了出口限制，影响了全球供应链，并引起了人们对半导体生产短缺的担忧。这些措施被视为对美国领导的对中国先进芯片销售的限制的回应。
• 日本已经更新了其出口控制法规，包括高性能半导体制造设备。从2023年7月开始，这些控件要求出口商获得半导体生产中使用的特定设备的许可，而不论目的地如何。这一举动与美国和荷兰为协调半导体技术的出口控件的努力保持一致。

竞争格局：

市场参与者正在积极采用策略，例如针对下一代数据中心需求量身定制的高级硅光子解决方案。这些产品的介绍与向更高带宽和节能的光学互连的转变保持一致。

公司正在加强其竞争地位，同时通过专注于支持可扩展的高速连通性的创新来解决发展网络基础架构的技术要求。这种战略举动直接促进了市场的整体增长。

• 2025年3月，LightMatter推出了通道M1000，这是一种高级的3D光子超芯片，该超芯片设计为下一代XPU和网络交换机。 M1000旨在满足大规模AI基础架构的性能需求。该参考平台跨越了4,000毫米的超过4,000毫米，具有支持超密集的3D集成的多元素活性光子插音器，从而在统一的计算域内实现了数千个GPU的连通性。

硅光子市场中的主要公司清单：

• 英特尔公司
• 思科
• IBM
• MACOM
• Globalfouldries Inc.
• Lumentum Operations LLC
• 连贯公司
• Stmicroelectronics N.V.
• 罗克利光子学
• Sicoya Gmbh
• Hamamatsu Photonics K.K.
• Broadcom Inc.
• Nvidia
• Infinera Corporation
• Juniper Networks Inc.

最近的发展（合作伙伴/协议/产品启动）

• 2025年3月，MacOM引入了四种新的200G每车道解决方案，旨在在数据中心中实现1.6T光学连通性。新发射的100兆瓦和75兆瓦连续波（CW）激光器专门设计用于与1.6 t硅光子学（SIPH）平台集成。这些激光器以多种配置提供，包括单通道单元，以及8通道和16通道阵列格式。
• 2025年3月，Lumentum合作成为NVIDIA硅光子生态系统的贡献者。它的高效率高功率激光器在支持NVIDIA Spectrum-X光子网络开关的开发和推出方面起着至关重要的作用。这项合作强调了Lumentum的专业激光技术及其战略专注于通过可扩展的光子创新来推进AI基础架构。
• 2025年3月，NVIDIA引入了其Spectrum-X和Quantum-X硅光子网络开关，旨在通过在多个站点互连数百万GPU来为大规模的AI工厂提供动力。这些切换大大降低了能耗和运营费用。通过此次发布，NVIDIA以前所未有的规模成功整合了电子和光学技术，这标志着高性能网络基础架构的重大进步。
• 2025年1月GlobalFoundries揭示了计划在其现有纽约州北部现有地点建造新的硅光子机构，以投资7亿美元。新中心将增强公司的先进包装操作，从而使裸露的硅光子芯片转换为完全包装的设备。这种发展将使GlobalFoundries能够提供端到端的美国制造解决方案，从而增强其客户的国内生产能力。