光子集成电路市场规模及份额
光子集成电路市场分析
2025年光子集成电路市场规模为136.3亿美元，预计到2030年将达到252.3亿美元，复合年增长率为13.11%。这种扩展反映了数据中心、电信网络和早期量子系统从实验性硅光子学向生产规模部署的转变，因为不断增加的人工智能工作负载暴露了铜互连的带宽和能量限制。[1]Coherent Corp.，“Silicon基于光子学的 1.6 T 收发器模块，”coherent.com 商业动力受益于利用成熟的 CMOS 工厂、充满活力的风险投资管道以及政府对先进光子制造本地化的激励措施所获得的成本优势。与此同时，联合包装领域也取得了快速进展。光学器件、薄膜铌酸锂调制器和异构 InP/硅激光器集成扩大了与传统光学器件的性能差距。镓和锗供应链风险的加剧突显了多元化材料平台和区域代工足迹的战略价值。
主要报告要点
- 按原材料计算，硅将在 2024 年占据 37.4% 的收入份额，而氮化硅的复合年增长率最快，到 2030 年将达到 15.4%。
- 按组件计算，激光器占 26.3% 的收入份额。 2024 年收入池；光开关矩阵的复合年增长率最高为 14.1%。
- 从集成过程来看，混合集成在 2024 年将占据 59.7% 的份额，而整体方法的复合年增长率为 18.2%。
- 按应用划分，电信占 2024 年支出的 45.5%，而数据中心互连扩张最快，复合年增长率为 19.6%。
- 按最终用户、电信服务提供商控制2024年需求的40.5%；汽车和移动 OEM 厂商增长最快，复合年增长率为 20.3%。
- 按地理位置划分，北美地区占 2024 年销售额的 35.4%，而亚太地区复合年增长率最高，达到 16.5%。
全球光子集成电路市场趋势和见解
驱动因素影响分析
| 400G 数据中心收发器中硅光子的采用（北美） | +3.2% | 北美，并蔓延至欧洲和亚洲-太平洋 | 中期（2-4 年） | |
| 欧盟试点资金促进本地 PIC 代工厂 | +1.8% | 欧洲，有技术转移到联盟地区 | 长期（≥ 4 年） | |
| 启用 PIC 的相干 5G 回程部署（亚洲） | +2.1% | 亚太核心，扩展到中东和非洲 | 中期（2-4 年） | |
| 自动驾驶汽车中的固态 LiDAR 成本下降 | +1.9% | 全球l，在北美和欧洲早期采用 | 长期（≥4年） | |
| 量子互连PIC的风险投资 | +1.4％ | 北美和欧洲以及亚太地区的新兴市场 | 长期（≥ 4 年） | |
| 用于快速测试的片上实验室光子诊断 | +1.1% | 全球，在发达市场加速采用 | 中期（2-4 年） | |
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硅licon-Photonics 在 >400 G 数据中心收发器中的采用
北美超大规模运营商已过渡到 400 G 和 800 G 光链路，以抑制 AI 集群中的延迟和功耗。相干公司展示了一款 1.6 T-DR8 模块，与传统可插拔模块相比，该模块每比特的能耗降低了 20% 以上。 NVIDIA 的 Spectrum-X 交换机路线图采用了共同封装的光学器件，可实现 30% 的节能和 1.6 Tb/s 的端口速度。此类架构将光子引擎与交换机 ASIC 集成在一起，消除了电气入口损耗，并通过已建立的 300 mm CMOS 线设置了体积路径。对多机架 GPU 结构不断增长的需求使硅光子成为下一代 AI 基础设施中不可或缺的元素。
欧盟试点资金促进本地 PIC 代工厂
PIXEurope 财团获得 3.8 亿欧元（4.473 亿美元）的 Chips JU 合同，为欧洲争取光子主权奠定了基础。[2]ICFO，“PIXEurope 联盟将领导先进 PIC 试验线，”icfo.eu 埃因霍温和恩斯赫德的试验线将提供开放式硅和氮化硅运行，使中小企业无需拥有晶圆厂即可进行原型设计。 photonixFAB 等项目专注于晶圆级异构激光附件，使欧洲能够在 2026 年之后产量激增时满足当地电信和汽车需求。该计划与垂直整合的美国和亚洲同行形成鲜明对比，承诺建立分布式、有弹性的供应链。
PIC 支持的相干 5G 回程推出
亚太运营商从 IM-DD 链路迁移到相干光学器件，以支持密集的 5G 宏站点。 36.4 Gb/s 双向光纤无线原型无需再生即可实现长距离传输。日本承诺投入 3.05 亿美元与英特尔和 SK 海力士合作开发针对移动回程的低功耗光子半导体。中国推出薄-上海薄膜铌酸锂试验线，确保6G部署的国内供应。相干光学器件通过消除中间 O-E-O 级并减少城市占地面积中的塔数量来降低总成本。
自动驾驶汽车中的固态 LiDAR 成本下降
当 Voyant Photonics 推出 200 m 范围的 FMCW 芯片级传感器时，汽车 OEM 将 LiDAR 价格推至 1,500 美元以下。氮化硅核心上的光子相控阵无需移动部件即可实现 17°–40° 光束转向。该集成减少了机械磨损，提高了装配产量，并释放了高级驾驶员辅助系统的批量经济性。随着成本壁垒的降低，一级供应商将固态激光雷达嵌入大众平台，刺激了整个汽车供应链的光子集成电路市场。
约束影响分析
| InP PIC 的晶圆级良率挑战 | -2.1% | 全球性，对北美和欧洲影响严重 | 短期（≤ 2 年） |
| 碎片化的 EDA 工具链延长了设计周期 | -1.8% | 全球，影响所有 PIC 开发地区 | 中期（2-4 年） |
| 片上激光热管理限制 | -1.3% | 全球，特别是在高性能应用中 | 中期（2-4 年） |
| 代工供应集中和地缘政治暴露 | -1.9% | 全球，亚太地区的风险最高 | 长期（≥ 4 年） |
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InP PIC 的晶圆级良率挑战
将 InP 晶圆尺寸扩大到 4 英寸以上，缺陷控制变得紧张，并使每个芯片的成本增加了四倍，相干公司的 6 英寸生产线理论芯片数量增加了四倍，但仍需要新的外延和计量工艺来维持良率。展示了 InP-on-GaAs 衬底，该衬底可将成本降低 80%，并开启了 8 英寸尺寸缩小的路线图。持续的良率拖累继续限制 InP 在成本敏感型应用中的竞争力，抑制近期增长。
碎片化的 EDA 工具链延长了设计周期
光子设计人员依赖于不同的仿真、布局和验证工具，而电子 EDA 套件缺乏成熟度。 2024 年集成光子系统路线图将 PDK 覆盖不完整和软件互操作性低视为关键瓶颈。 OpenLight 在 GDSFactory+ 中添加了 PH18DA 支持，改善了工作流程的连续性，但缺乏完全统一的环境。更长的开发周期减缓了产品推出速度，并提高了新进入者的研发成本门槛。
细分市场分析
按原材料：硅主导地位面临专业挑战
光子集成电路市场规模到 2025 年，与原材料相关的销售额将达到 49.3 亿美元，到 2024 年，硅将占据光子集成电路市场份额的 37.4%。广泛安装的 CMOS 基础保持了其在无源波导和成本关键型数据通信部件方面的领先地位。然而，由于低传播损耗和适合芯片实验室和量子光子学的广泛透明度，氮化硅的交付量以 15.4% 的复合年增长率增长。磷化铟对于高功率激光器仍然至关重要，而砷化镓通过简化硅光源集成的异质激光键合获得了关注。
可扩展性和性能之间的竞争塑造了供应商路线图。医疗保健初创公司选择氮化硅生物相容性进行现场诊断，而长途电信供应商则坚持使用 InP 调制器来实现 140 Gbaud 链路。 HyperLight 筹集 3700 万美元用于推进薄膜铌酸锂调制器，凸显了人们对电光冠军的新兴趣。增加多重多层晶圆堆叠预示着混合材料共存于单一掩模版上的未来，模糊了传统平台的界限。
按组件划分：激光集成推动创新
组件收入到 2025 年将超过 30 亿美元，其中激光器当年占 26.3%。光开关矩阵以 14.1% 的复合年增长率超过了所有其他设备，反映了人工智能数据中心集群内对完全可重新配置结构的需求。 Lumentum 的每通道 400 Gb/s 电吸收调制激光器体现了性能基准的峰值。
集成光生成仍然是总成本的关键。铸造厂将 InP 或 GaAs 增益介质耦合到硅上以减少外部激光器封装，但热量和良率问题增加了复杂性。光电探测器和调制器受益于薄膜铌酸锂架构，该架构将 ≥ 100 GHz 带宽与低于 1 V 的驱动效率相结合。可变光衰减器和波长解复用器已成熟，但仍在不断上升通道数量刺激了小型化阵列的实现。
按集成工艺：单片获得动力
随着供应商通过倒装芯片或晶圆键合技术将 III-V 激光器缝合到硅收发器上，混合流程在 2024 年占据了 59.7% 的收入。一旦代工产量接近电子标准并且热串扰模型达到 < 0.5 pm 误差，单片集成将以 18.2% 的复合年增长率扩展。依赖于数千个热光移相器的可编程光子引擎催生了新的片上冷却拓扑。
基于模块的方法仍然与航空航天和国防相关，这些领域的资格周期有利于分立组件。对于主流云运营商来说，共同封装的光学器件将需求转向将硅光子引擎与交换机 ASIC 合并在单个基板中，从而缩小了 BOM 和功耗预算。 Tower 与 Alcyon 的合作展示了代工厂设计的协同效应，推动大批量节点更接近完全集成的光子电子ic SoC。
按应用划分：数据中心超越传统电信
2025 年全球应用支出将超过 55 亿美元。电信仍占 2024 年收入的 45.5%，但数据中心互连以 19.6% 的复合年增长率发展，并在 2029 年超过电信，因为人工智能推理农场需要拍比特级结构。生物医学光学采用了在 55 kHz A 扫描速率下灵敏度为 92 dB 的集成光谱仪，支持低成本 OCT 成像。
LiDAR 和光学传感器的部署在汽车自主领域得到飞速发展，而量子计算试点则使用片上光子数分辨探测器逐步实现容错。测试和测量公司通过提供高通道数模块验证服务实现了稳定增长。用例范围的扩大凸显了光子平台的多功能性，并使供应商免受周期性电信支出的影响。
按最终用户行业：汽车加速重塑需求
电信运营商在地铁相干升级的推动下，RS 占据了 2024 年需求的 40.5%，但随着芯片级 LiDAR 跨越了 L2+ 自动驾驶的成本门槛，汽车 OEM 的采用率每年增长 20.3%。云提供商订购了共同封装的光学器件，预计到本世纪末 GPU 集群将扩展到数百万个加速器。
医疗保健设备制造商利用氮化硅生物传感器进行快速测试，而工业公司则集成光子探针进行在线质量监控。国防买家优先考虑坚固耐用的、不受 EMI 影响的光子链路，以维持优质的利基市场。不断扩大的客户组合使收入来源多样化，并减轻了单一行业放缓的风险。
地理分析
北美在 2024 年创造了最大的地区收入份额，占 2024 年全球销售额的 35.4%。大规模超大规模数据中心和 CHIPS 法案激励措施吸引了超过 7 亿美元的新收入氖州马耳他的硅光子资本支出w York。[3]Optics.org，“格罗方德将创建新的硅光子设施”，optics.org 量子和人工智能光子学的风险投资，例如 Lightsynq 的 1800 万美元种子资金，增强了充满活力的活力启动管道。然而，对中国镓和锗的依赖导致材料价格受到冲击，在 2024 年出口管制后，材料价格上涨了 75%–250%。
随着政策制定者瞄准光子自力更生，亚太地区的复合年增长率最快为 16.5%。中国为激光硅一体化项目提供了 82 亿元人民币（11.5 亿美元）的补贴。日本与英特尔共同投资 3.05 亿美元用于光学半导体，以减少数据中心的电力使用。区域晶圆厂生产了 6 英寸薄膜铌酸锂晶圆，弥补了西方早期的技术差距。
欧洲将开放式代工厂与有针对性的并购相结合，以维持 2019 年至 2024 年 6.5% 的制造业复合年增长率。这到 2025 年，欧洲光子集成电路市场规模为 30.2 亿美元。Sivers Photonics 合作开发窄线宽可调谐激光器，为相干模块提供服务，而诺基亚斥资 23 亿美元的 Infinera 交易巩固了欧洲大陆的光学能力。该地区对主权和中小企业支持的重视使全球供应多元化，并减少了对单节点制造地域的过度依赖。
竞争格局
光子集成电路市场在 2025 年表现出适度的碎片化。传统光网络供应商，如 Infinera、Lumentum 和Ciena 利用了数十年的系统专业知识，而英特尔、Lightmatter 和 Celestial AI 等硅光子学专家则利用 CMOS 规模经济来处理 AI 工作负载。包括 AMD 在内的半导体领导者正在通过收购 Enosemi 等方式垂直整合光学器件，以加速共同封装产品。[4]AMD，“AMD 收购 Enosemi”，amd.com
技术差异化取决于光源集成、热管理 IP 和设计自动化深度。相干公司 (Coherent Corp) 将 InP 外延技术扩展到成品模块，而开放式代工厂则允许无晶圆厂进入者快速制作原型。量子光子学、现场诊断和汽车激光雷达仍然是空白领域，灵活的初创企业可以在这些领域获得早期领导地位。 OpenLight 和 Jabil 之间的战略联盟缩短了人工智能和激光雷达应用程序的封装周期。随着企业寻求可防御的优势，围绕热串扰补偿和晶圆级异质键合的专利活动加剧。
并购势头持续：IonQ 收购了 Lightsynq 以集成量子互连 IP。 Teradyne 同意收购 Quantifi Photonics 以获得晶圆级 PIC 测试能力。此类交易凸显了光子学与高性能计算、测试和量子领域的融合，重塑到 2030 年的竞争格局。
近期行业发展
- 2025 年 6 月：IonQ 完成对 Lightsynq Technologies 的收购，增加了 20 多项与量子存储器和光子互连相关的专利。
- 5 月2025 年：AMD 收购 Enosemi，以加速 AI 加速器的共封装光学创新。
- 2025 年 3 月：Coherent Corp 发布了 2 个针对 AI 数据中心的 400G-FR4 Lite 硅光子收发器。
- 2025 年 3 月：NVIDIA 与 Lumentum 合作推出了 Spectrum-X 和 Quantum-X 光子交换机，提供 1.6 Tb/s 端口连贯。
FAQs
2025年全球光子集成电路市场规模是多少？
2025年光子集成电路市场规模达到136.3亿美元，预计到2025年将翻一番2030 年复合年增长率为 13.11%。
哪种材料平台增长最快？
氮化硅以得益于其低损耗波导以及对线性和量子光子学的适用性，到 2030 年，复合年增长率将达到 15.4%。
为什么数据中心互连的发展势头超过电信应用？
人工智能工作负载带来的指数级带宽需求促使数据中心运营商采用共同封装的光学器件和高密度光子链路，复合年增长率达到 19.6%，超过了电信行业的增长。
是什么限制了更广泛采用InP 光子集成电路？
晶圆级良率挑战提高了每个芯片的成本，尽管 InP 具有卓越的调制带宽，但限制了与硅光子的竞争力。
到 2030 年，该地区将增长最快？
在中国和日本对国内光子制造商大量投资的支持下，亚太地区预计将以 16.5% 的复合年增长率增长ng.
最近的收购如何影响行业动态？
AMD-Enosemi 和 IonQ-Lightsynq 等交易说明了平台公司的收购光子 IP 加速产品路线图，加强计算和光学领域的集成。
