光波导市场规模及份额

光波导市场分析

2025年光波导市场规模为80.8亿美元，预计到2030年将达到112.3亿美元，复合年增长率为6.79%。随着超大规模数据中心转向硅光子链路、5G 回程完全转向光纤以及消费者增强现实设备转向波导显示器，需求加速增长。共封装光学器件内的聚合物集成可实现太比特级开关 ASIC，而光子晶体设计可将片上损耗降低至 2 dB 以下，从而提高集成密度。由于垂直整合的供应链和对光通信的持续公共投资，亚太地区在生产和使用方面均处于领先地位。亚微米光刻工厂的资本要求仍然是新进入者的主要障碍，但激光刻字为利基市场提供了一种成本更低的替代方案。随着半导体和AR/VR 公司收购波导专家以确保知识产权地位。

全球光波导市场趋势和见解

硅光子数据中心部署激增

超大规模运营商正在升级到 800 G 和 1.6 T 光模块，因为传统的电气 I/O 无法维持 AI 集群流量。 Ayar Labs 最近获得 1.55 亿美元融资增强了小芯片到小芯片的光学 I/O，表明对可提供 3.55 Tb/s/mm² 带宽密度的集成波导的信心。 ^{[1]Dominic Sulway 等人，“2 µm 硅中高性能绝热纳米锥形光纤芯片耦合器”ARXIV.ORG}铸造产量在 6 英寸氮化硅晶圆上，传播损耗已达到 2.6 dB/m，从而降低了每比特的成本。共同封装的光学器件消除了可插拔限制，使交换机 ASIC 的吞吐量超过 51 T。波导密度的提高维持了 2030 年以后的路线图目标，支撑了光波导市场的长期需求。从弗吉尼亚到江苏的云区域的加速采用突显了这一驱动力的全球影响力。

5G/FTTH 的推出需要低损耗集成波导

移动运营商转向独立 5G 需要光纤回程损耗低于 0.3 dB/km，可实现毫米波优势。沃达丰的英国毫米波试验在 100 m 内达到 4 Gbit/s，这种性能只有依赖于超低损耗平面波导的光纤化基站互连才可行。现在，使用 G.654.​​E 光纤，长距离 SCL 频段传输速度可在 1,552 公里范围内达到 100.8 Tb/s，这凸显了放大器和 ROADM 中对色散工程波导的需求。集成的波长选择元件通过自动通道调谐来削减运营成本。亚太地区的推出速度处于领先地位，拉动了区域供应的需求，而欧洲的光纤到户扩张扩大了光波导市场的潜在基础。

聚合物波导在共封装光学模块中的快速采用

聚合物芯与铜的热膨胀相匹配，使光学器件能够紧贴在 112 G-PAM4 交换机端口旁边，而不会出现焊接裂纹。英特尔和相干公司在 −40 °C 至 +85 °C 范围内实现了 <1.5 dB 光纤与聚合物耦合，通过了 Telcordia 冲击测试s。高于 0.01 的折射率对比度允许 10 μm² 模式，从而提高每个封装的通道密度。工艺流程借鉴了印刷电路工具，削减了资本支出，并有望大规模将每通道成本降至 0.10 美元以下，这是光波导市场的一项重要成本突破。北美 CPO 试点将于 2026 年发货，预计销量将从 2027 年开始。

中红外传感推动氟化物玻璃波导需求

工业安全、医疗诊断和国防现在依赖于 2 µm 至 12 µm 之间的中红外特征。氟化物玻璃波导在 3.39 µm 处的损耗≤0.1 dB/cm，可在石油和天然气管道中实现公里级分布式传感器。氮化硅波导中的稀土掺杂微粒作为副产品为 C 波段电信添加了宽带源。国防机构为用于化学威胁检测的加固型中红外 PIC 提供资金，这表明光波导市场内特种玻璃需求的长期稳定增长。

复杂耦合损耗与光纤

如果不加以处理，2 µm 硅芯和 10.4 µm SMF-28 光纤之间的模场不匹配会浪费 > 50% 的功率。纳米锥形光纤耦合器现在在 295 nm 带宽上实现了 −0.48 dB 插入损耗，但需要低于 50 nm 的对准公差，这会增加封装成本。 V垂直锥度将面损耗降低至 1.1 dB，但增加了掩模步骤，使体积良率变得复杂。 ^{[2]S. Madden 等人，“通过垂直锥形实现亚微米厚肋和纳米线波导的低损耗耦合”，OPTICA.ORG}不完美的耦合限制了在成本敏感的接入网络中的部署，从而收紧了光波导市场的近期增长。

光刻工厂的高资本强度

售价数千万美元的深紫外步进机可生产所需的 100 nm 功能光子晶体路由。一条具有竞争力的 6 英寸 Class 10 生产线（包括计量）价值超过 1 亿美元，这个数字对于初创企业来说是望而却步的。从试点到 10k 晶圆批次的良率提升通常需要 12 至 18 个月，从而冻结了营运资金。因此，轻晶圆代工模式在新进入者中占据主导地位，但排队时间更长，上市时间也更长

细分市场分析

按波导类型：平面结构和光子晶体动力

平面结构在 2024 年保留了 44.36% 的光波导市场份额，因为其二维几何形状与 CMOS 工艺平行流，产生高容量经济和低于 2 dB/cm 的损耗。 ^{[3]Yahui Xiao 等人，“具有 2 dB 分量损耗的可扩展光子晶体波导”，ARXIV.ORG}这种兼容性允许数据中心供应商嵌入阵列波导光栅和开关位于同一掩模版上，简化了共同封装的光学器件。随着超大规模厂商迫切要求驱动器 IC 和调制器的共同集成，平面设计对光波导市场规模的贡献仍将上升。互补类型，例如 channel 或 strip 变体支持需要更严格模式控制的高速调制器，而光纤设计在海底和主干链路中仍然不可或缺。

光子晶体波导的复合年增长率为 7.23%，是该细分市场中最快的。深紫外光刻现在可打印精度低于 50 nm 的周期性晶格，从而在 90° 转弯时实现低于 0.5 dB 的弯曲损耗。研究人员展示了用于汽车激光雷达的光子晶体表面发射器的室温激光。这些进步解锁了 AR 眼镜和量子 PIC 内部的紧凑型路由，提高了光波导市场的可寻址份额。

按材料划分：玻璃领导地位面临聚合物上升

由于成熟的拉丝塔和低于 0.17 dB/km 的无与伦比的衰减（对于长距离光纤系统至关重要的标志），玻璃和二氧化硅在 2024 年贡献了 48.98% 的市场收入。标准化确保了互操作性和可靠性，使玻璃成为骨干部署的实际选择。随着运营商增加 S 波段容量，增长仍然持续，但势头转向将低损耗玻璃无源层与有源硅芯片结合起来的集成光子学。

随着共同封装的光学器件迁移到以太网交换机，预计到 2030 年聚合物介质的复合年增长率将达到 7.58%。聚合物可承受 ≤260 °C 的回流焊接，并与 FR-4 基板热对齐，避免分层。高于 0.01 的折射率对比度支持 <10 µm² 模式，缩小了每通道的占用空间并降低了嵌入成本。因此，聚合物的采用拓宽了光波导市场，特别是在玻璃加工会断裂的高密度数据中心板中。

按模式结构：单模霸主支撑相干链路

单模设计将在 2024 年占据光波导市场 62.57% 的份额，并且随着相干 800 G DWDM 线路升级城域网，将以 8.11% 的复合年增长率扩大，这是该细分市场中最高的和海底航线。严格的模态纯度可最大限度地减少色散，从而使概率统计星座塑造并将频谱效率推至 11 b/s/Hz 以上。数据中心同样利用单模光纤在 1310 nm 下实现 2 公里链路，从而持续满足对板载单模 PIC 的需求。

多模波导在企业和短距离人工智能集群中仍然具有重要意义，在这些集群中，垂直腔表面发射激光阵列可抑制成本。然而，模态色散上限在 400 G 时达到 300 m 以下，限制了多模的发展。尽管如此，塑料光纤仍采用多模架构用于汽车传感器线束，在光波导市场中保持一席之地。

按应用：电信占主导地位； AR/VR 加速发展

电信和数据通信依赖于骨干放大器、相干收发器 PIC 和 ROADM 的波导，吸收了 2024 年收入的 53.69%。 5G 独立部署加上人工智能计算结构维持了这一主导地位。运营商现在指定 1.6 T 可插拔器件，将每个封装的波导通道数提高到 32 个或更多。

消费类 AR/VR复合年增长率预计为 7.93%，是最快的最终用途。波导组合器可提供全彩图像，同时将智能眼镜的重量保持在 100 克以下。 Inmo 的融资和 Vuzix 的收购凸显了该领域的资本流入。硅小芯片上的量子点激光器进一步简化了可穿戴设备内的光学引擎，扩大了消费者对光波导市场的影响力。

按制造工艺：光刻引线；超快激光提高了速度

光刻蚀刻保持了 41.36% 的收入份额，因为它提供了低至 100 nm 的晶圆级可重复性，这对于密集光子晶体电路至关重要。然而，设备摊销决定了行业结构，将产能集中在少数铸造厂。

随着飞秒系统无需掩模在玻璃上写入三维轨迹，到 2030 年，超快激光刻印将以 8.23% 的复合年增长率增长。现在在 1550 nm 处测量损耗 <1 dB/cm，嵌入式包层设计可实现集成激光器坡度效率 >34% 的空腔。这种灵活性吸引了需要定制几何形状的航空航天和传感用户，丰富了光波导市场。

地理分析

亚太地区在 2024 年占据光波导市场收入的 36.91%，并且到 2030 年将实现最快的复合年增长率 7.18%。中国凭借三十年的光学元件的发展，从预制棒拉丝到硅光子封装，以及积极的 5G 基站部署增加了国内需求。日本和韩国凭借精密光刻和高分子化学专业知识进行补充，而台湾则扩大了铸造产量。印度的 BharatNet 第三阶段增加了农村光纤覆盖范围，扩大了光波导市场的客户群。

北美紧随其后，为光子集成电路提供了强劲的数据中心资本支出和国防资金。 Ayar 获得总计 2.37 亿美元的风险投资2024 年至 2025 年期间的 Labs、HyperLight 和 Lightmatter，凸显了市场活力。锗和镓的出口限制使材料成本增加了高达 75%，但联邦在岸激励措施抵消了部分压力，维持了俄勒冈州和纽约州的产能增加。

欧洲保持着成熟的供应链，但面临着更高的劳动力成本。随着亚洲实现批量生产，德国光学集群的全球份额下滑至约 33%，但国内企业在计量激光器和质量控制工具方面保持领先地位。 Solactive EPIC Photonics Index于2024年推出，提高了投资者的知名度，并可引导新资金用于晶圆厂升级，支撑光波导市场的稳定需求。

竞争格局

光波导市场呈现适度集中度。最近被收购后，排名前五的供应商约占收入的 55%包括 AMD 收购 Enosemi 和 Vuzix 增设硅谷波导实验室。现有企业加强垂直整合，以确保玻璃预制件、聚合物化学和 DUV 步进机的使用。专利申请集中在低损耗耦合器、光子晶体弯曲和聚合物锥形桥上，提高了进入门槛。

电信供应商保持着较长的资格周期，赋予了现有企业定价权，而 AR/VR 和中红外传感则为新进入者留下了空间。初创企业依赖代工服务，但通过差异化 IP 来弥补规模缺陷，例如异质氮化硅-非晶碳化硅堆栈，可将热光调谐效率提高 27 倍。代工厂和基板供应商之间的合作关系不断涌现，以保证锗出口上限期间的供应，从而稳定价值链的弹性。

战略举措凸显了人工智能光学领域的竞争。 Lightmatter 推出拥有 1,024 个通道的 Passage M1000 光子超级芯片，实现封装带宽的飞跃。 Xscape Photonics 投入 4400 万美元用于共同封装光学器件，而 HyperLight 投入 3700 万美元用于低压铌酸锂调制器。这种资本配置加快了创新节奏，抑制了价格侵蚀，增强了光波导市场的收入前景。