硅光子市场规模、份额、增长和行业分析，按产品类型（收发器、有源光缆 (AOC)、光复用器、光衰减器）、按组件（光波导、光调制器、光电探测器等）、按应用（IT 和电信、消费电子产品、商业等）以及区域分析， 2024-2031

市场定义

该市场涉及将光学元件与硅基半导体集成的光子系统的设计和制造。它采用标准 CMOS 工艺，可实现高密度、节能的光学数据传输，特别适合数据中心、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。其配方支持光学和电子元件的密集集成，从而减少延迟和功耗。

除了数据通信之外，硅光子还应用于生物传感、激光雷达和量子计算，其中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，并对新兴趋势和塑造市场轨迹的不断发展的监管框架进行了深入分析。

硅光子市场概述

2023年全球硅光子市场规模为22.536亿美元，预计将从2024年的27.323亿美元增长到2031年的124.041亿美元，预测期内复合年增长率为24.13%。

该市场主要受到高速数据传输需求不断增长的推动，尤其是在数据中心和人工智能计算环境中。此外，5G 网络和下一代光学基础设施的持续部署正在加速电信和云领域对紧凑、高带宽和节能硅光子组件的需求。

主要市场亮点：

1. 2023年硅光子产业规模达22.536亿美元。
2. 预计2024年至2031年该市场将以24.13%的复合年增长率增长。
3. 2023年北美市场份额为36.72%，估值为8.275亿美元。
4. 有源光缆 (AOC) 领域 2023 年收入为 8.701 亿美元。
5. 到 2031 年，光调制器领域预计将达到 56.11 亿美元。
6. 2023 年，IT 和电信部门的收入份额最大，达到 34.96%。
7. 预计亚太地区市场在预测期内将以 25.66% 的复合年增长率增长。

硅光子行业的主要公司包括英特尔公司、思科、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 和 Juniper Networks Inc.。

5G网络和下一代光基础设施的部署直接支持市场的增长。电信运营商要求光收发器以及能够以低功耗处理大量数据流量的集成光子电路。

硅光子通过紧凑的外形尺寸和高信号完整性来满足这些需求，从而实现城域和长途通信系统的高效网络升级和长期成本优化。

对高速数据传输的需求不断增长

超大规模数据中心和企业网络对高带宽、低延迟数据传输的需求不断增长，对硅光子市场的增长产生了强烈影响。

硅光子元件支持快速数据传输，提高能源效率，解决传统电气互连的瓶颈。云计算和人工智能驱动环境中向 400G 和 800G 光模块的转变使得硅光子对于降低运营成本、同时保持可扩展性和网络性能至关重要。

• 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创造了新的世界纪录，标志着高速无线通信的重大进步。他们在 5–150 GHz 的前所未有的频率范围内实现了 938 Gbps 的无线数据传输速率。这一速度比英国目前 100 Mbps 的平均 5G 下载速度快约 9,380 倍。所使用的总带宽为 145 GHz，是之前无线传输世界纪录的五倍多。

与现有半导体工艺的复杂集成

阻碍硅光子市场增长的一个主要挑战是光子元件与传统 CMOS 半导体工艺的复杂集成。

在单个芯片上整合光学和电子功能需要精密工程、专业制造和严格的热控制，这会增加成本并限制可扩展性。

公司正在投资共同封装光学、异构集成和先进的光子设计自动化 (PDA) 工具。与代工厂的战略合作伙伴关系以及标准化平台的开发也有助于简化生产，减少集成障碍，并加速硅光子从原型制造到大批量制造的转变。

开发用于下一代计算的联合封装光学器件

对共封装光学器件的持续研究正在塑造硅光子市场的未来。研究人员正致力于将光学互连直接集成到硅芯片上，以满足生成人工智能工作负载不断增长的功率和带宽需求。

这项研发工作利用聚合物波导和硅光子元件来实现芯片级邻近的超密集、节能数据传输。这项创新代表着朝着扩展高性能计算系统和增强商业人工智能基础设施中光子集成的实用性迈出的重要一步。

• 2024 年 12 月，IBM 研究中心通过共封装光学技术在芯片间通信方面取得了突破，将光学连接直接集成到硅芯片上。这种方法使用聚合物光波导，可显着降低 80% 以上的能耗，并提高数据传输带宽，直接满足日益增长的需求生成式人工智能。通过将这些波导与硅光子学相结合，IBM 朝着可随 AI 模型复杂性扩展的超密集光学互连方向迈进。

硅光子市场报告快照

市场细分：

• 按产品类型（收发器、有源光缆 (AOC)、光复用器、光衰减器）：有源光缆 (AOC) 细分市场在 2023 年收入为 8.701 亿美元，因为它们在数据中心和数据中心的大量采用高性能计算环境。
• 按组件（光波导、光调制器、光电探测器等）划分：由于光调制器在先进数据中心和电信基础设施中实现高速数据传输和信号完整性方面发挥着关键作用，因此到 2023 年，光调制器领域将占据 39.72% 的市场份额。
• 按应用划分（IT 与电信、消费电子产品、医疗保健与生命科学以及商业）：由于对支持数据密集型应用、5G 部署和超大规模数据中心扩展的节能、高带宽光学互连的高需求，IT 与电信领域预计到 2031 年将达到 42.607 亿美元。

硅光子市场区域分析

按地区划分，市场分为北美、欧洲、亚太地区、中东和非洲以及拉丁美洲。

2023年北美硅光子市场份额约为36.72%，估值为8.275亿美元。英特尔、IBM、思科和 NVIDIA 等全球企业的强大影响力，以及在北美都设有主动光子研发计划的企业，对于推动硅光子的商业应用发挥了重要作用。

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。

与世界一流的代工厂、制造合作伙伴和熟练的劳动力合作，可以实现硅光子芯片的快速开发和商业部署，特别是在网络和人工智能应用方面。

• 2024 年 10 月，总部位于硅谷的初创公司 Xscape Photonics 获得了 4400 万美元的 A 轮融资，以推进其用于 AI 数据中心的节能硅光子解决方案。在英伟达和思科的支持下，本轮融资使该公司的总资金达到 5700 万美元。该资本将加速其专有的“ChromX”平台的开发，该平台旨在通过下一代光互连技术满足人工智能驱动的基础设施不断增长的电力需求。

亚太地区的硅光子行业预计将在预测期内以 25.66% 的复合年增长率实现显着增长。该地区，特别是新加坡、印度和澳大利亚，超大规模和边缘数据中心建设正在快速增长。

这些设施正在采用硅光子学来管理功耗并支持可扩展的带宽。该地区对人工智能基础设施的需求正在推动光子解决方案进入主流部署。

此外，该地区在电子产品生产方面的强大立足点支持光子元件的经济高效集成。此外，对人工智能、云服务和下一代电信基础设施的强劲投资正在创造对高速、低功耗光互连的持续需求，支持该地区市场的增长。

监管框架

• 美国美国商务部工业与安全局 (BIS) 针对先进计算半导体和半导体制造设备，与硅光子学相关。 2022 年 10 月，BIS 更新了这些控制措施，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，包括用于人工智能 (AI) 的先进半导体。
• 中国对半导体制造必需的关键材料（例如镓和锗）实施了出口管制。 2024年12月，中国对这些材料实施出口限制，影响了全球供应链，并引发了人们对半导体生产短缺的担忧。这些措施被视为对美国主导的对中国先进芯片销售限制的回应。
• 日本已更新其出口管制法规，将高性能半导体制造设备纳入其中。这些控制措施自 2023 年 7 月起生效，要求出口商获得半导体生产中使用的特定设备的许可证，无论目的地为何。此举与美国和荷兰协调半导体技术出口管制的努力相一致。

竞争格局：

市场参与者正在积极采取策略，例如推出针对下一代数据中心需求量身定制的先进硅光子解决方案。这些产品的推出与向更高带宽和节能光学互连的转变相一致。

公司正在加强自己的竞争地位，同时通过专注于支持可扩展的高速连接的创新来满足不断发展的网络基础设施的技术要求。这些战略举措直接促进了市场的整体增长。

• 2025 年 3 月，Lightmatter 推出了 Passage M1000，这是一款专为下一代 XPU 和网络交换机设计的先进 3D 光子超级芯片。 M1000 提供前所未有的 114 Tbps 总光带宽，旨在满足大规模人工智能基础设施的性能需求。该参考平台的面积超过 4,000 平方毫米，采用多掩模版有源光子中介层，支持超密集 3D 集成，可在统一计算域内实现跨数千个 GPU 的连接。

硅光子市场的主要公司：

• 英特尔公司
• 思科
• 国际商业机器公司
• 玛科姆
• 格罗方德公司
• Lumentum 运营有限责任公司
• 相干公司
• 意法半导体有限公司
• 罗克利光子学
• 西科亚有限公司
• 滨松光子学株式会社
• 博通公司
• 英伟达
• 英飞朗公司
• 瞻博网络公司

最新动态（合作伙伴/协议/产品发布）

• 2025年3月，MACOM推出了四款新的每通道200G解决方案，旨在实现数据中心的1.6T光纤连接。新推出的 100 mW 和 75 mW 连续波 (CW) 激光器专为与 1.6T 硅光子 (SiPh) 平台集成而设计。这些激光器有多种配置，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。其高效率、高功率激光器在支持 NVIDIA Spectrum-X Photonics 网络交换机的开发和推出方面发挥着至关重要的作用。此次合作凸显了 Lumentum 的专业激光技术及其通过可扩展的光子创新推进人工智能基础设施的战略重点。
• 2025年3月NVIDIA 推出了 Spectrum-X 和 Quantum-X 硅光子网络交换机，旨在通过互连多个站点的数百万个 GPU 来为大规模 AI 工厂提供动力。这些交换机显着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集成了电子和光学技术，标志着高性能网络基础设施的重大进步。
• 2025年1月格罗方德透露，计划投资超过 7 亿美元在其位于纽约州北部的现有工厂建设一座新的硅光子工厂。新中心将增强公司的先进封装业务，使裸硅光子芯片转变为全封装器件。这一发展将使 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。