硅光子市场规模和份额
硅光子市场分析
硅光子市场到 2025 年将产生 31.1 亿美元的收入，预计复合年增长率为 27.21%，到 2030 年将达到 103.6 亿美元。随着超大规模数据中心从 800 G 转向 1.6 G，需求正在加速增长光链路、汽车原始设备制造商集成调频连续波激光雷达，以及政府激励措施扩大国内半导体产能。北美地区保持领先地位，但亚太地区正在通过符合 5G、人工智能和主权供应目标的大规模晶圆厂扩建来缩小差距。磷化铟等竞争材料平台刺激了创新，但也加剧了价格压力，而超过 70°C 的热预算上限迫使采用新的冷却架构。并购活动凸显了光子集成不断上升的战略价值，网络设备供应商、代工厂和云提供商确保了设计团队和晶圆产能的安全迫在眉睫的供应限制的广告。
主要报告要点
- 按产品划分，光收发器在 2024 年占据 62% 的收入份额；晶圆级测试系统预计到 2030 年将以 28.1% 的复合年增长率增长。
- 按组件划分，有源组件到 2024 年将占据 58% 的收入份额，而无源组件预计到 2030 年复合年增长率为 29.7%。
- 按晶圆尺寸划分，300 毫米细分市场将在 2024 年占据硅光子市场规模的 68% 份额，并且正在以到 2030 年，复合年增长率为 28.4%。
- 按数据速率计算，到 2024 年，≤100 Gbps 占硅光子市场规模的 50%； 800 Gbps 细分市场预计到 2030 年复合年增长率最高为 31.2%。
- 按应用划分，数据中心和 HPC 到 2024 年将占据硅光子市场规模的 72% 份额；预计到 2030 年，汽车和自动驾驶汽车的复合年增长率将达到 32.4%。
- 从最终用户来看，超大规模云提供商将在 2024 年占据 68% 的份额，而汽车 OEM 和一级供应商预计到 2030 年，供应商的复合年增长率将达到 34.7%。
- 按地理位置划分，北美将在 2024 年占据硅光子市场份额的 38%，而亚太地区预计到 2030 年复合年增长率将达到 35.1%。
全球硅光子学市场趋势和见解
驱动因素影响分析
| 超大规模数据中心中的节能共封装光学器件 | +15% | 北美，溢出到亚太地区 | 中期（2-4 年） |
| 低功耗互连的碳减排要求 | +12% | 欧盟，北美逐渐采用 | 中期（2-4 年） |
| 5G 前传/回传升级至 400/800 G | +14% | 中国、韩国、日本 | 短期（≤2 年） |
| 使用 FMCW 的汽车 3 级 LiDAR 项目 | +11% | 中国和欧盟 | 中期（2-4 年）) |
| 量子安全光子学的国防资金 | +9% | 美国、次要欧盟和以色列 | 长期（≥4 年） |
| 扩大光子晶圆厂的政府激励计划 | +13% | 美国、欧盟、亚洲 | 中期（2-4 年） |
| 来源： | |||
超大规模数据中心采用节能共封装光学器件
直接嵌入光学引擎除了开关 ASIC 之外，还修剪了电光转换并将机架级功耗降低高达 40%。 Google 的光电路交换试验验证了延迟增益，NVIDIA 和 Marvell 现在都对专有的联合封装模块进行了采样，这些模块可简化 AI 集群的电路板布局。随着开关制造商标准化光学芯片间接口，为封装在 300 毫米晶圆上的集成激光器、调制器和光电探测器创造了销量增长，硅光子市场受益匪浅。[1]TSMC，“2025 年北美技术研讨会”， tsmc.com
碳减排要求推动低功耗光互连
欧盟数据中心可持续发展规则的目标是大幅节能，促使运营商逐步淘汰铜背板。光子链路在 100 Gbps 通道中的功耗降低了 30%，同时保持了覆盖范围。云提供商发布碳中和路线图，加速 400G 多供应商资格认证d 800 G 硅光子模块，符合企业 ESG 指标和当地绿色交易激励措施。
5G 前传/回传升级为 400/800 G 模块提供动力
5G 的快速推出引发了光纤致密化，电信运营商对可插拔 400 G QSFP-DD 和新兴的中程环 800 G OSFP 光学器件进行了标准化。集成光子学最大限度地减少了每比特的占地面积和电力成本，使无线电接入供应商能够压缩设备掩体。亚洲公私宽带项目增加了采购规模，巩固了硅光子市场作为多波长相干模块首选车载光学平台的地位。
利用 FMCW 硅光子的汽车 3 级 LiDAR 项目
OEM 升级 FMCW LiDAR 设计，使其检测范围超过 300 m，分辨率达到毫米级。硅集成缩小了传感器材料清单并简化了对准，推进了 2026 年车型年的成本目标。[2]Optics.org，“CES 2024：旧有的新激光雷达”，optics.org光子设计师和一级供应商之间的合作创建了能够承受汽车热循环的模块化发射-接收芯片，从而将硅光子行业的足迹扩展到数据通信之外。
限制影响分析
| 限制 | (~) 对 CAGR 预测的影响% | 地理相关性 | 影响时间线 |
| Th70°C 以上硅的热预算限制 | -8% | 全球高密度计算站点 | 中期（2-4 年） |
| 缺乏标准化封装膨胀 NRE | -7% | 全球，对小供应商来说很严重 | 短期（≤2 年） |
| 来自 InP 和聚合物光子学的竞争>1.55 µm | -6% | 北美和欧洲 | 中期（2-4 年） |
| 有限的 300 毫米铸造产能延长了交货时间 | 全球批量应用 | 短期（≤2年） | |
| 来源： | |||
70°C 以上硅基板的热预算限制
结温升高时光相位稳定性下降，迫使在紧密封装的人工智能服务器中采用复杂的散热器和液体冷却。[3]美国能源部，“两个十年的能源效率扩展研究”，energy.gov研究计划探索具有更高导热率的异质材料和对温度不敏感的谐振器设计，但这些增加了工艺步骤和成本，限制了边缘计算节点的近期采用。
缺乏标准化封装提高了 NRE 成本
缺乏统一的组装指南推动了定制光纤连接、气密密封和射频发射结构。大型供应商会分摊大量的工具，而初创公司则面临着高昂的前期费用，从而延迟了产品的发布。国际封装联盟正在起草参考蓝图，但广泛接受需要几个设计周期。
细分分析
按产品：光收发器保持领先地位，测试系统获得动力
随着超大规模厂商部署 800 G 光学器件并尽早通过认证，光收发器在 2024 年创造了 62% 的收入1.6 T 线路卡。[4]英特尔，“英特尔硅光子学”，intel.com设计赢得了越来越多的捆绑集成驱动程序和热监视器，简化了系统设计并降低了每个端口的资本支出。硅光子学市场继续转向全栈收发器解决方案，将激光器、调制器和光电探测器集成在一个单片芯片中。市场进入者通过模态复用和连续激光器集成来提高功率效率，从而脱颖而出。
在 400G 符号/秒及以上的更严格的良率要求的推动下，晶圆级测试系统的扩张速度最快，复合年增长率为 28.1%。并行光学探测缩短了周期时间并提高了吞吐量，以匹配 300 毫米的生产线容量。供应商投资人工智能辅助缺陷分析，将参数漂移与晶圆厂数据联系起来并实现预测性维护。更广泛地使用自动化光学测试缩短了新流片的认证时间，支撑了硅光子市场的扩大规模。
按组件划分：无源创新加速，有源器件占据主导地位
有源组件在 2024 年保持着 58% 的份额，反映了对紧凑型 CW 激光器、高消光调制器和低暗电流的持续需求光电二极管。集成多路复用器现已搭载在 112Gbaud PAM4 收发器中，在 55 °C 外壳温度下展现出稳定的驱动电压。芯片制造商改进了异构 III-V 激光连接，提高了电光转换效率并减少了外延接口上的光学损耗。
随着晶圆厂迭代专为 400G ZR+ 定制的低损耗波导、晶格滤波器和阵列波导光栅，无源元件的复合年增长率高达 29.7%。超低粗糙度蚀刻轮廓将插入损耗降至 0.5 dB/cm 以下，这对于共同封装的光学器件至关重要。嵌入玻璃波导的印刷光子电路板有望实现板级光学背板，进一步扩大硅光子市场的潜在机会。
按晶圆尺寸：300 毫米占据规模优势
300 毫米部分占 2024 年收入的 68%，并以 28.4% 的复合年增长率引领增长。更大的基板提高了每次运行的芯片输出，并实现了对于多层光子电子至关重要的先进光刻对准堆栈。铸造厂利用现有逻辑线路添加深紫外波导模块，从而实现与 100 m 距离的可插拔铜互连的成本平价。美国、欧盟和日本正在建设的新试验线将扩大区域供应并提升整体硅光子市场容量。
200 毫米细分市场仍然与传统电信芯片组和研发原型相关，其中工具摊销已完成，并且可以在最小干扰的情况下插入外来材料。低于 150 毫米的晶圆厂专注于利基传感器、量子光子学和学术研究，充当未来 IP 的孵化场，一旦体积证明过渡合理，就会迁移到 300 毫米
按数据速率：≤100 Gbps 保持体积； 800 Gbps 加速采用
≤100 Gbps 模块占 2024 年出货量的一半，支持企业交换、5G 前传和消费光学。持续的成本侵蚀使平均销售价格保持有吸引力，即使高端速度加快，也能维持运行量伊势。硅光子市场受益于引脚对引脚升级，在空间有限的机架中将铜质 DAC 替换为光学 AOC。
随着 AI 集群在需要 100 G 通道技术的 51.2 T 和 102.4 T 交换机上实现标准化，800 Gbps 级的复合年增长率激增 31.2%。多芯光纤和 4:1 变速箱光学器件可压缩链路预算，而 DSP 则集成前向纠错功能以应对光纤非线性。 1.6T 共封装发动机的早期演示证实了在预测范围内实现双速率迁移的清晰路径。
按应用划分：数据中心和 HPC 锚定需求，汽车规模迅速扩大
数据中心和高性能计算在 2024 年占据 72% 的份额，反映出光学中介层在消除 AI 加速器铜瓶颈方面的决定性作用。集成光子学允许交换机到服务器的分解，从而以更低的每比特能量实现机架级超级计算。光学、热学和电力传输之间的协同设计eams 成为下一代托管中心的筹码。
随着激光雷达、车载主干网和区域架构转向光子链路，汽车和自动驾驶汽车的复合年增长率达到 32.4%。一级供应商对融合毫米波和 FMCW 激光雷达以实现冗余的光子雷达混合技术进行了认证。安全标准的监管势头增强了销量前景，确保了硅光子行业稳定的第二支柱领域。
最终用户：超大规模云提供商保持领先，汽车原始设备制造商激增
由于不断的人工智能和云资本支出，超大规模运营商在 2024 年占据了 68% 的份额。内部硅光子设计团队将光学与定制 AI 芯片共同优化，从而压缩延迟预算。多采购策略锁定并行代工产能，降低地缘政治供应风险并支撑硅光子市场的长期增长。
汽车原始设备制造商和一级供应商以 34.7% 的复合年增长率扩张，利用光子学来满足传感器的需求或融合和信息娱乐带宽需求。直接采购光子芯片标志着确保对关键安全组件的控制的战略支点。电信运营商、医疗设备公司和国防机构满足了需求，各自根据特定的监管或性能要求调整光子集成。
地理分析
在 CHIPS 法案拨款和 AI 大型园区快速部署的推动下，北美地区的收入占 2024 年收入的 38%。奥尔巴尼纳米技术公司晋升为国家研究中心，云领导者的私营部门投资锁定了涵盖设计、封装和高级测试的国内生态系统。该地区硅光子市场的持续发展取决于代工厂和设备供应商之间的无缝合作，以克服晶圆级热挫折。
亚太地区到 2030 年的复合年增长率将达到最快的 35.1%，中国、日本和韩国竞相争夺锚定主权供应链。政府补贴涵盖晶圆厂工具、培训和计量，而 5G 致密化和本地人工智能初创企业则保证了承购量。日本对 300 毫米硅基砷化镓激光器的投资使国内供应商能够实现出口导向型增长，从而扩大了全球硅光子市场的广度。
欧洲通过《欧盟芯片法案》的数十亿欧元融资以及在汽车、工业自动化和研究光子学领域的强大工业基础来保持发展势头。碳中和数据中心的要求进一步鼓励光子的采用。南美、中东和非洲为电信和边缘云部署开辟了新的立足点，但仍然依赖进口模具和封装服务，跨国原始设备制造商努力通过本地化组装合作伙伴关系来弥补这一差距。
竞争格局
竞争温和，集成度高D 设备制造商、网络设备供应商和 fab-lite 初创企业都在争夺设计胜利。英特尔已售出超过 800 万个光子集成电路，并于最近推出了 4 Tbps 计算互连芯片，该芯片奠定了其联合封装光学路线图。思科和 Broadcom 将硅光子技术嵌入到 51.2 T 交换机中，捆绑软件定义的网络，将客户锁定在垂直优化的平台中。
Ayar Labs 等专业创新者推出芯片到芯片光学 I/O，取代并行铜总线，而 POET Technologies 则推出可将激光连接成本减半的中介层架构。战略收购仍在继续：诺基亚于 2024 年收购了 Infinera，以利用内部采购的激光器来补充相干 DSP 专业知识，展示了对端到端光学控制的重视。
台积电、GlobalFoundries 和 Tower 等代工厂专注于增加 III-V 激光键合、深沟槽隔离和晶圆上测试，以降低 f 批量生产的风险。有能力的客户。设备供应商以光子专用的对准和连接工具做出回应，进一步工业化支撑硅光子市场的工艺。在预测期内，供应商的差异化将取决于每比特功耗指标、与人工智能加速器的紧密集成以及产能紧缩期间保证的晶圆槽位。
近期行业发展
- 2025 年 5 月：相干公司公布的 2025 财年收入为 58 亿美元，高于 24 财年的 47 亿美元，并强调了 InP 激光器的扩展产能，以满足人工智能光学模块的需求。
- 2025年5月：Soitec注意到光子-SOI晶圆的强劲增长，并加入SEMI硅光子产业联盟以加速生态系统协作。
- 2025年5月：NVIDIA公布2026财年第一季度收入为441亿美元，并为下一代人工智能平台推出基于硅光子的网络交换机。
- 2025年5月：Aeluma获得安全一个与美国能源部签订低成本短波红外光电探测器合同，收入同比增长 265%。
- 2025 年 4 月：台积电在北美技术研讨会上强调了共封装光学的进展，强化了光子学作为“超越摩尔”的支柱。
- 2025 年 3 月：迪睿合展示了一款针对目标的波导型高速光电探测器1.6 Tbps 以上的收发器。
FAQs
到 2030 年，是什么推动硅光子市场快速增长？
在超大规模数据中心、5G 升级和 Level-3 中采用联合封装光学器件汽车激光雷达是推动市场实现 27.21% 复合年增长率的关键催化剂。
哪个地区的硅光子市场扩张速度最快？
随着中国、日本和韩国增加大型光子工厂并推出先进的 5G 网络，预计亚太地区的复合年增长率将达到 35.1%。
为什么热限制会限制硅光子学的部署
设备性能下降到 70 °C 以上，在密集的 AI 服务器中需要昂贵的冷却解决方案，并限制在高温环境中的部署。
有多重要汽车应用是否会带来未来收入？
汽车应用以 32.4% 的复合年增长率增长，利用调频连续波 LiDAR 和车载光学主干网来支持 3 级自动驾驶。
政府激励措施在供应增长中发挥什么作用？
美国《芯片法案》、欧盟《芯片法案》和亚洲补贴计划动员了超过 1000 亿美元扩大 300 毫米光子产能并确保供应链安全。
目前哪个产品领域在硅光子市场占据主导地位？
光收发器占据主导地位得益于数据中心交换中 400 G、800 G 和新兴 1.6 T 模块的广泛部署，占 2024 年收入的 62%。
