光电子市场规模及份额

光电市场分析

2025年光电市场规模达到457.9亿美元，预计到2030年将攀升至591.2亿美元，复合年增长率为5.24%。需求基础广泛，涵盖消费设备中的下一代 3D 传感、人工智能密集型数据中心的更高速光学链路，以及电动汽车中的先进照明和成像系统。器件创新受益于在较高频率和温度下高效运行的宽带隙材料，而亚洲和北美的政策激励措施则鼓励区域制造，以增强供应链的弹性。能够集成超表面光学器件或多结 VCSEL 架构的公司能够抓住绝佳机会，尤其是在功率效率和紧凑外形因素起决定性作用的情况下。在所有最终用途中，买家越来越多地评估供应商认证可追溯性的能力关键投入的来源以及对新兴出口管制规则的遵守，这些因素现在与原始性能一样影响着设计获胜决策。

全球光电市场趋势和见解

基于 VCSEL 的 3D 传感在亚洲智能手机中的普及

对安全面部认证、空间视频捕捉和室内导航的需求不断增长，正在强化垂直腔表面发射激光器在旗舰手机中的作用。主要品牌集成了多结 VCSEL 阵列，可提高光功率，同时减少电池消耗，最终改善用户体验。^{[1]Xiao Y. 等人，“具有 74% 高功率转换效率的多结级联 VCSEL”，nature.com}中国供应商提交的专利文件表明，他们正在推动整个 VCSEL 堆栈的本地化并减少对进口外延片的依赖，这一举措符合更广泛的半导体自力更生目标。拥有高良率外延生长和先进测试能力的元件供应商正在在屏下 3D 传感推出之前获得多年供应协议。随着光学 AI 协处理器的成熟，光电市场预计中端手机也会更广泛地采用支持 VCSEL 的手势和环境映射。

欧洲严格的汽车 LED 照明法规

欧盟安全标准现在青睐可最大限度减少眩光并提高夜间驾驶舒适度的自适应 LED 头灯，从而推动汽车制造商采用先进的光域控制器。^{[2]光电子杂志，“使用超表面的半导体光电器件的片上光控制”，oejournal.org}一级供应商以 RGB 矩阵来应对，这些矩阵可实现动态光束整形、品牌签名动画和节能，从而扩展电动汽车的续航里程。设计周期越来越需要照明和热团队之间的密切合作，以在不增加冷却质量的情况下满足流明输出和监管目标。该立法间接推动了光电市场的发展，因为模块中嵌入的微光学器件、驱动器和传感器所增加的价值超出了 LED 芯片本身的价值。全球汽车制造商在欧洲认证车型时倾向于将相同的先进照明套件传播到其他地区，从而扩大了单位需求。

在北美数据中心快速推出 400 G 光纤模块

云和系统媒体运营商正在升级到 400 G 和新兴的 800 G 链路，以服务超过 10^26 次操作的 AI 模型训练。基于硅光子的收发器将调制器、驱动器和检测器集成在单个掩模版上，从而降低了每比特成本并简化了线卡设计。 QSFP-DD 仍然是首选的外形尺寸，因为它提供向后兼容性和密集端口配置，可以保留传统大厅中的机架空间。能够保证遵守先进计算 IC 的新尽职调查要求的供应商现在在超大规模企业中享有首选供应商地位。这一硬件周期不仅提高了北美的光器件需求，还提高了建设主权人工智能计算集群的地区的光器件需求。

东南亚智慧城市项目中政府对 GaN LED 的激励措施

整个东盟的市政改造在街道照明、标牌和传感器网络中使用宽带隙 GaN 器件，以实现能效目标，同时支持NG数字城市平台。政策拨款减少了初始资本支出，从而能够尽早采用与交通和天气数据源相关的自适应调光系统。 GaN 在高结温下的鲁棒性延长了在炎热、潮湿气候下的使用寿命，从而提高了其相对于传统钠灯的拥有成本优势。之前生产硅功率器件的当地铸造厂正在重新组装设备，以制造 GaN HEMT 和 LED，从而加速该地区的知识转移。这些项目将照明、连接和环境传感融合到单一采购流中，从而扩大了光电市场。

长期的 GaN 衬底供应限制

独立式 GaN 晶圆的生产仍然集中在少数专门设施中，这给高功率器件带来了瓶颈。诸如在硅上生长 GaN 等权宜之计有助于降低成本，但会引入位错密度，从而限制额定电压。各国政府现在将宽带隙衬底视为重要资产，为国内晶体生长工厂提供税收抵免，以缓解战略风险。 Qromis 衬底技术等开创性方法使异质外延堆栈适应 200 毫米格式，有望实现更高的吞吐量以及与主流芯片更好的兼容性。绝对值。虽然这些措施将在中期增加产能，但短期短缺继续促使分配优先考虑电动汽车和国防项目。

消费类 VCSEL 阵列的高热管理成本

配备 LiDAR 的智能手机中的密集 VCSEL 矩阵会产生局部热量，如果不加以管理，会损害效率和使用寿命。传统的金属散热器增加了体积，不适合纤薄的工业设计趋势。最近的研究表明，多结 VCSEL 可实现 74% 的功率转换效率，显着降低电阻损耗。腔内圆形布拉格光栅的互补集成进一步稳定了单模操作，消除了多余的热量。^{[3]Hu S. 等人，“采用腔内圆形布拉格光栅的 VCSEL”用于单模操作的光栅，”aip.org}即使有了这些进步，包装g 工厂仍必须采用石墨片或均温板，从而提高物料成本，直到高效设计达到批量生产。

细分市场分析

按设备类型：激光二极管颠覆传统 LED 主导地位

LED 在 2024 年光电市场中保持最大地位，占收入的 34%。园艺照明、汽车外饰模块和商业显示器出现反弹。该细分市场受益于成熟的生产线和渐进的芯片级改进，无需重大资本升级即可提高每瓦流明数。与此同时，由于 3D 传感、短距离光学互连和汽车激光雷达的采用不断扩大，激光二极管（尤其是垂直腔和边缘发射结构）的复合年增长率预计为 6.8%。多结架构现在可以从同一芯片区域挤压额外的光功率，这是显示下p的关键功能占地面积有限的投影仪。随着手机制造商青睐交钥匙发射器封装，将晶圆级测试与集成驱动器 IC 相结合的供应商继续获得设计胜利。

对超表面集成的兴趣日益浓厚，放大了芯片表面精确光束整形的价值，这反过来又提高了设备​​原始设备制造商的转换成本。随着超表面库的成熟，激光二极管设计者在最后的外延步骤中嵌入定制图案，提供传统透镜无法实现的图案和相位控制。定制发散分布的能力开启了企业对 AR 显示器和短焦投影仪的需求，从而扩大了整个可寻址光电市场。 LED 对于大面积照明仍然是不可或缺的，但激光二极管正在开拓一些高端领域，在这些领域，相干光或严格的光束控制至关重要。

按器件材料划分：SiC 挑战 GaN 的市场领导地位

氮化镓保持不变到 2024 年，它将占据主导地位，占据 41% 的光电子市场份额，这得益于其卓越的电子迁移率和导热性，可在高开关速度下实现高效运行。晶圆尺寸缩小至 200 毫米有助于降低成本，而合金工程则可提供用于传感和灭菌的紫外到可见光发射调谐。然而，碳化硅呈现出最快的增长轨迹，复合年增长率为 7.4%，因为其导热率提高了三倍，可用于快速充电电动汽车和太阳能逆变器的功率器件。美国和欧洲政府支持的试验线现已获得 8 英寸 SiC 衬底的资格，标志着大规模生产的开始。^{[4]U.S.能源部，“半导体供应链深度评估”，energy.gov}

磷化铟重新引起了 400 G 以上数据中心光学器件的关注，因为它的直接等带隙可适应高调制速度和低驱动电压。砷化镓仍然是遥控和飞行时间传感器中红外发射器的主力。与此同时，硅光子学将自己定位为密集收发器的经济高效解决方案，利用 CMOS 晶圆厂和混合激光连接来解决 III-V 晶圆短缺问题。总的来说，这些趋势强调了材料的多元化，其中特定应用的要求决定了基板的选择，从而丰富了更广泛的光电市场。

按应用划分：光通信超过传统照明

在商业 LED 改造和不断增加的 Micro-LED 视频墙安装的推动下，到 2024 年，照明和显示将占据光电市场规模 37% 的收入份额。然而，随着超大规模企业从铜背板过渡到全光学结构，光通信和 Li-Fi 产生的收益最快，复合年增长率为 5.6%。共封装光学器件收发器模块与交换机 ASIC 相邻，缩小功率预算，同时保持线速吞吐量高于 25 Tb/s。除了数据中心墙壁之外，医院和飞机机舱中的 Li-Fi 飞行员还展示了无干扰的无线链路，以补充拥挤的射频频谱。

随着汽车、工业和医疗行业采用频谱调谐探测器和摄像头模块进行实时分析，传感和成像不断获得相关性。日本正在开发的患者安装成像可穿戴设备展示了 CMOS 传感器如何将医疗保健扩展到临床环境之外 (qst.go.jp)。电力转换和光伏发电还通过高效 GaN 和 SiC 逆变器降低住宅太阳能电池阵列的系统成本，促进光电市场的扩张。中东的国防和安全计划优先考虑用于边境监视的红外探测器，鉴于地缘政治波动，这种需求模式可能会持续存在。

按最终用户行业：汽车随着智能手机、智能手表、AR 眼镜和家庭机器人嵌入日益复杂的光学模块，消费电子产品到 2024 年将保持 46% 的收入份额。增长不仅源于单位体积，还源于每台设备平均半导体含量的提高，特别是在深度传感和生物传感领域。相反，由于电气化和自动化需要激光雷达、先进照明和车内监控摄像头，汽车行业的复合年增长率前景为 6.1%。欧洲向零排放车队的转型迫使一级供应商集成光电设备，以在不牺牲安全性的情况下减少车辆能源消耗。

信息技术运营商大力推进新一代网络升级，以扩展光学预算并推动集成光子学的快速创新。医疗保健提供商需要超低噪声探测器进行早期癌症诊断，将研究突破转化为商业放射学设备设备。一些地区的航空航天和国防机构寻求多光谱有效载荷，以提高态势感知能力，这是主权供应考虑与技术要求相结合的领域。工业自动化保持稳定，利用机器视觉在质量控制和预测性维护中的采用，以在整个经济周期中稳定光电市场。

地理分析

亚太地区在光电市场中占据主导地位，占 2024 年收入的 52%，这一领先优势建立在深度供应链整合、经验丰富的劳动力和长期政策支持的基础上。随着省级政府补贴专注于化合物半导体的 200 毫米和 300 毫米晶圆厂，中国的晶圆代工产能持续增长，这一扩张缓解了一些基板短缺的问题，但也引发了对产能过剩的担忧。日本利用其医学成像专业知识开创了基于 CMOS 传感器的诊断平台，刺激国内需求，同时向欧洲和北美出口子系统。韩国显示器供应商推出可缩小外延缺陷密度的 micro-LED 工艺节点，打造用于增强现实的新型高亮度面板。尽管存在地缘政治风险，台湾在先进封装堆栈中仍然不可或缺，促使跨国 OEM 厂商在东南亚实现第二来源组装的多元化。

在国防采购和集成 LED 照明、光纤骨干和安全成像的智能城市大型项目的推动下，中东和非洲地区预计到 2030 年复合年增长率将达到 7.9%。阿拉伯联合酋长国和沙特阿拉伯将石油出口盈余引入主权技术集群，邀请全球光电企业建立区域设计中心。非洲沿海经济体投资海底光纤登陆站，以固定较短的陆地链路，刺激无源光学需求和下游维护服务。虽然基础卷与亚洲相比，虽然光电子器件的增长速度仍然不高，但高增长加速了利基设备的采用，例如用于周边系统的冷却中波红外探测器。

得益于强劲的风险投资、强大的大学研究以及美国 CHIPS 激励措施（指定 500 亿美元用于半导体制造和研发），北美在光电市场上保持着巨大的影响力。美国国家半导体技术中心提供共享原型生产线，降低光子学初创企业的进入门槛，同时出口管制更新加强了对两用集成电路的监管。加拿大培育了探索基于纠缠的通信的量子光子学企业，为区域机会集增加了前沿领域。

欧洲面临着全球半导体份额逐渐被侵蚀的局面，但在计量光学、汽车照明和光刻设备方面保持着领先地位。尽管欧洲审计法院称《薯片法案》拨款 430 亿欧元用于扩大本地生产如果没有进一步干预，预计到 2030 年，全球份额仅为 11.7%。德国和法国协调了宽带隙功率器件的试验线，而北欧国家则扩大了专用于太空和国防客户的复合半导体外延技术。该地区严格的环境规则刺激了对节能光电元件的需求，特别是在楼宇自动化领域。

在巴西和阿根廷的宽带扩张、LED 街道照明项目以及农业成像的推动下，南美洲的光电市场规模较小，但仍在不断增长。国际供应商利用合资企业规避进口关税并满足本地含量要求，培育可在未来十年扩大规模的生态系统能力。

竞争格局

光电市场表现出适度的集中度：排名前五的供应商共同遵守约占收入的 55%，而长尾专业公司则专注于利基应用。领先的多细分市场参与者通过涵盖外延、器件制造和模块组装的垂直整合巩固地位，确保成本控制和供应确定性。最近的收购整合了化合物半导体蚀刻的工具资产，为收购者提供了缩短新兴设备生产时间的工艺配方。知识产权深度仍然是决定性的护城河；超表面图案化、晶圆键合和异构集成领域的产品组合吸引了许可收入流，从而为进一步的研发提供补贴。

蔡司集团展现了以技术为中心的增长，2023/24 财年收入达到 108.94 亿欧元，主要得益于强劲的光刻光学需求。相干公司 (Coherent Corp.) 通过推出硅光子学和分布式 EML 收发器来补充这一趋势，这些收发器可在不破坏功率范围的情况下使面板带宽加倍，这一举措与人工智能培训相一致集群推出。业纳扩展了用于太阳能电池结构的激光加工系统，利用绿色能源顺风并为新的德累斯顿微光学工厂获得公共资金 (jenoptik.us)。相比之下，中国二级 LED 制造商在关税澄清、维持照明组件关税后面临利润压缩。

地缘政治紧张局势和出口管制制度改变了竞争格局。美国对先进图像传感器的许可障碍导致部分投资转向马来西亚和越南的地区晶圆厂，而欧洲原始设备制造商则将基板采购多元化，摆脱对单一国家的依赖。这些动态邀请国防巨头和民用光子学公司之间合作，共同开发抗辐射、低 SWaP 探测器。与此同时，风险投资支持的初创企业带头开发神经拟态光学处理器和量子安全通信链路，这些功能可能会改变性能前沿并重新定义更广泛的价值池。