Рынок фотонных кристаллов для оптических вычислений — по типу продукта, типу интеграции, материальной платформе, вычислительной функции, отрасли конечного использования, анализу отрасли, доле, прогнозу роста на 2025–2034 гг.

Размер рынка фотонных кристаллов для оптического вычисления

Глобальный рынок фотонных кристаллов для оптического вычисления оценивался в 3,5 млрд долларов США в 2024 году. Ожидается, что рынок вырастет с 4,3 млрд долларов США в 2025 году до 23,4 млрд долларов США в 2034 году, с темпом роста 20,8% в год, согласно последнему отчету, опубликованному компанией Global Market Insights Inc.
 

• Об этом свидетельствует растущий переход на технологии фотонных кристаллов — рынок постоянно растет в связи с их развивающимся применением в вычислениях. Экспоненциальная обработка данных, интеграция кремниевой фотоники с CMOS и новые архитектуры оптических вычислительных систем являются одними из основных факторов роста.
   
• Путь развития всегда предполагает переход к решениям для обработки оптических данных в сочетании с внедрением фотонных кристаллов в множество высокопроизводительных вычислительных систем. Энергоэффективные вычислительные инфраструктуры, которые уже оправданы государственными инвестиционными программами и инициативами по модернизации обороны, еще больше стимулируют спрос на рынке. Применение этих технологий также будет включать центры обработки данных, телекоммуникации и квантовые вычисления, а ускорение ИИ/МО также будет способствовать положительному влиянию на рынок.
   
• Инвестиции в исследования и разработки, направленные на повышение производительности и масштабируемости оптических вычислительных систем на основе фотонных кристаллов, также являются одним из факторов роста рынка. Благодаря снижению затрат и увеличению зрелости производства многие регионы и отрасли в конечном итоге смогут принять эти технологии по всему миру.
   
• Европа, в частности Германия, доминирует на глобальном рынке фотонных кристаллов для оптического вычисления, поскольку она служит центром технологических инноваций благодаря тому, что является основным центром исследований в области полупроводников, передовых производств и оборонных приложений. Это стимулирует исследования и разработки фотонных кристаллов среди других передовых решений для оптического вычисления. Кроме того, наличие множества технологических компаний, государственных исследовательских инициатив, включая программы DARPA и NSF, а также экосистемы сотрудничества между промышленностью и академией в Европе еще больше укрепляют лидерство региона на рынке.
   

Тенденции рынка фотонных кристаллов для оптического вычисления

• По мере того как традиционные кремниевые процессоры достигают своих физических и производительных пределов, использование фотонных кристаллов становится все более привлекательным. Эти структуры манипулируют светом на наноуровне, обеспечивая более быстрое перемещение данных с минимальным выделением тепла и потерями энергии. Быстрые системы с низкой задержкой активно исследуются и финансируются в области фотонных вычислений из-за высоких требований к данным в таких областях, как ИИ, облачные вычисления и Интернет вещей. Более быстрые логические операции и соединения, созданные с использованием фотонных кристаллов, получат значительные преимущества перед традиционными транзисторами в скорости и энергоэффективности.
   
• Прежде всего, достижения в технологиях изготовления стали катализаторами для внедрения фотонных кристаллов. Улучшения в нанолитографии, электронно-лучевой литографии и трехмерной печати теперь позволяют изготавливать такие сложные фотонные структуры с очень высокой точностью и повторяемостью. Благодаря этим технологическим достижениям могут быть снижены затраты на производство, улучшена масштабируемость и обеспечено массовое производство фотонных компонентов, что является критически важным для перехода от лабораторной жизнеспособности к коммерческой жизнеспособности. Еще один аспект — интеграция процессов с методами, совместимыми с CMOS, для облегчения перехода в основные полупроводниковые рабочие процессы.
   
• Помимо традиционных оптических компьютеров, фотонные кристаллы набирают популярность в архитектурах следующего поколения, таких как квантовые вычисления и нейроморфные вычисления. Их способность управлять светом на очень мелких масштабах делает их подходящими материалами для создания фотонных кубитов, оптических интерконнектов и вычислительных элементов, похожих на синапсы. Растущий интерес к гибридным вычислительным системам, которые сочетают фотонные и электронные компоненты для выполнения конкретных задач, является движущей силой этого развития. Поэтому, по мере роста исследований в этих областях, фотонные кристаллы будут в центре их реализации.
   
• С недавними разработками в области фотонных исследований как со стороны капиталистических, так и государственных секторов, финансирование поступает от государств в поддержку, включая инициативы по всей территории США, ЕС, Китая и Японии, направленные на создание возможностей для стратегических применений оптических и квантовых вычислений, с фотонными кристаллами в качестве технологической платформы. Стартапы и университеты активно объединяют свои усилия с полупроводниковыми компаниями для ускорения прототипирования и коммерциализации технологий фотонных кристаллов. Эти сотрудничества приведут к созданию экосистем, которые позволят этим технологиям фотонных кристаллов давать осязаемые результаты раньше в телекоммуникационных, оборонных и передовых вычислительных секторах.
   

Анализ рынка фотонных кристаллов для оптических вычислений

Подробнее о ключевых сегментах, формирующих этот рынок

Скачать бесплатный PDF-файл

На основе типа продукта рынок сегментирован на 1D-фотонные кристаллы, 2D-фотонные кристаллы и 3D-фотонные кристаллы. 2D-фотонные кристаллы, как ожидается, вырастут с примерно 1,7 млрд долл. США в 2024 году, с годовым темпом роста (CAGR) 20,7% в течение прогнозируемого периода.
 

• Основные факторы, способствующие этому росту, — это высокая привлекательность 2D-фотонных кристаллов для передовых систем оптических вычислений благодаря отличным возможностям интеграции волноводов, архитектурам пластин фотонных кристаллов и топологическим фотонным приложениям. Критерии, влияющие на производительность 2D-фотонных кристаллов, которые являются строгими по своей природе, постепенно смягчаются благодаря улучшениям в производственных технологиях и технологиях обработки, которые позволяют добиться лучшей системной интеграции. Кроме того, растущее осознание их возможностей маршрутизации делает их более привлекательными для рынка. Эти более высокие сложности по сравнению с 1D-структурами, однако, могут замедлить их раннее принятие.
   
• С приложениями, включая оптическую фильтрацию, выбор длины волны и базовую оптическую обработку, 1D-фотонные кристаллы, пережившие довольно быстрый рост популярности, используются с приложениями Брэгговской решетки и интеграцией лазеров с распределенной обратной связью. Их преимущества заключаются в зрелости производства, низкой стоимости и совместимости с существующими процессами изготовления. Инновации в проектировании и интеграции решеток значительно улучшают характеристики производительности и расширяют область применения. По мере появления конкурентных производственных процессов и достижения экономии на масштабе конкурентоспособность по стоимости будет уступать только производительности в качестве движущей силы роста.
   

Подробнее о ключевых сегментах, формирующих этот рынок

Скачать бесплатный PDF-файл

На основе вычислительной функции рынок фотонных кристаллов для оптического вычисления сегментирован на цифровое оптическое вычисление, аналоговое оптическое вычисление, квантовое оптическое вычисление и нейроморфное оптическое вычисление. Цифровое оптическое вычисление доминирует на рынке, составляя примерно 39,8% от общей доли рынка в 2024 году и, как ожидается, будет расти с CAGR более 20,6% в течение прогнозируемого периода.
 

• Высокоскоростные приложения для обработки данных, организованные в центрах обработки данных и облачных вычислениях, остаются важной частью этого интереса. Другие аспекты, стимулирующие развитие в этой области, включают инновации в реализации бинарных логических операций, продвинутые полностью оптические системы коммутации и цифровую обработку сигналов с высокоскоростными возможностями. Также оптимизация энергоэффективности в вычислительной отрасли и инвестиции правительства в улучшенную вычислительную инфраструктуру являются другими основными факторами роста.
   
• Приложения квантового оптического вычисления используют фотонные кристаллы для архитектур квантовых процессоров, работы при комнатной температуре и масштабируемой интеграции в квантовые системы. Хотя этот подраздел в настоящее время занимает незначительную долю, он набирает обороты в квантовой вычислительной отрасли, которая делает акцент на фотонных подходах для преодоления традиционных ограничений квантовых вычислений. Прогресс в фотонных квантовых технологиях и их системах интеграции смягчает эти недостатки.
   

На основе типа интеграции рынок фотонных кристаллов для оптического вычисления сегментирован на монолитную интеграцию, модульную интеграцию и гибридную интеграцию. Монолитная интеграция, как ожидается, вырастет с примерно 1,8 миллиарда долларов США в 2024 году, с годовым темпом роста (CAGR) 20,9% в течение прогнозируемого периода.
 

• Основные факторы роста включают превосходную производительность, компактность и целостность сигнала, предлагаемые монолитной интеграцией, что делает ее подходящей для оптически быстрой и плотной вычислительной среды. Формирование фотонных и электронных компонентов на одном субстрате снижает паразитные потери и повышает пропускную способность, два ключевых актива для любых вычислительных систем следующего поколения.
   
• Прогресс в совместимой с CMOS фотонной производстве, особенно в области кремниевой фотоники и проектирования интегральных схем, ускоряет разработку монолитных интегрированных систем. Такие технологии предлагают беспрепятственный способ интеграции компонентов на основе фотонных кристаллов, например, волноводов, резонаторов и фильтров, в компактные архитектуры.
   
• Кроме того, монолитная интеграция тесно связана с развитием 2D-фотонных кристаллов, которые естественным образом подходят для плоских форматов интеграции, что позволяет их более широкое использование в передовых системах оптического вычисления.
   

На основе материальной платформы рынок фотонных кристаллов для оптического вычисления сегментирован на кремний-на-изоляторе (SOI), полупроводники III-V и фазопереходные материалы. Среди них кремний-на-изоляторе (SOI) доминирует на рынке и, как ожидается, вырастет с примерно 2,1 миллиарда долларов США в 2024 году до 14,3 миллиарда долларов США к 2034 году, с годовым темпом роста (CAGR) 20,9%.
 

• Ключевые факторы, способствующие росту этих платформ SOI, включают совместимость с CMOS, низкие потери при распространении, а также высокий уровень зрелости производственных процессов, все это делает его идеальным субстратом для фототранзисторных схем, интегрирующих оптические схемы на основе фотонных кристаллов в существующую полупроводниковую инфраструктуру.
• По мере роста спроса на энергоэффективные и быстрые фотонные вычислительные системы SOI продолжает получать выгоду благодаря своей плотной интеграции и высококачественному формированию волноводов.
   
• Продолжающиеся достижения в субволновой структуризации, точности нанофабрикации и монолитной интеграции еще больше улучшают производительность фотонных компонентов на основе SOI в архитектурах оптического вычисления.
   
• Недостаток заключается в том, что по мере усложнения фотонных схем вопросы теплового управления и стоимости в подложках SOI могут стать спорными при масштабировании до определенных высокомощных или чувствительных к стоимости приложений.
   

На основе отрасли конечного использования рынок фотонных кристаллов для оптического вычисления сегментирован на центры обработки данных и облачные вычисления, телекоммуникации, оборону и аэрокосмическую промышленность, исследовательские учреждения и высокопроизводительные вычисления (HPC). Среди них центры обработки данных и облачные вычисления занимают лидирующие позиции на рынке, прогнозируется рост с 1,4 млрд долларов в 2024 году до 9,36 млрд долларов к 2034 году, с CAGR 20,9%. Этот рост обусловлен растущим спросом на сверхбыструю обработку данных, коммуникации с низкой задержкой и масштабируемую инфраструктуру в гипермасштабных центрах обработки данных, где фотонные кристаллы повышают пропускную способность и снижают энергопотребление.
 

• Сектор связи, который включает телекоммуникации, также является одним из сегментов, который, как ожидается, вырастет до 6,8 млрд долларов к 2034 году с CAGR 20,5%. Компоненты на основе фотонных кристаллов улучшают маршрутизацию сигналов, фильтрацию и возможности мультиплексирования по длине волны для сетей следующего поколения на основе волоконной оптики и разработок 6G.
   
• Оборона и аэрокосмическая промышленность демонстрируют быстрый рост рынка с CAGR 21,4%, в основном благодаря потребности в компактных, защищенных и высокопроизводительных оптических системах для использования в LIDAR, защищенных коммуникациях и передовых системах обнаружения.
   
• Исследовательские учреждения продолжают оставаться очень перспективным сегментом (CAGR 20,8%) с увеличением финансирования и экспериментов в области оптических вычислений, особенно в университетах и национальных лабораториях, исследующих нейроморфные и квантовые фотонные системы.
   
• Наконец, высокопроизводительные вычисления (HPC) потенциально являются самым маленьким сегментом, с впечатляющим прогнозом в 1,2 млрд долларов к 2034 году, растущим с CAGR 20,2%. Все это ожидается, поскольку фотонные кристаллы все чаще используются для ускорения ИИ и научных симуляций, что поддерживает этот рост.
   

Ищете региональные данные?

Скачать бесплатный PDF-файл

Рынок фотонных кристаллов для оптического вычисления в Европе

Европа лидировала на рынке в 2024 году, занимая наибольшую долю рынка с объемом 1,2 млрд долларов.
 

• Европейский рынок будет демонстрировать огромный рост, достигнув примерно 8,1 млрд долларов к 2034 году, с CAGR 20,8%. Рост обусловлен увеличением спроса на энергоэффективные вычислительные решения, значительными инвестициями в фотонику в области исследований и разработок, а также растущим использованием технологий оптического вычисления в телекоммуникациях и центрах обработки данных.
   
• Германия является крупнейшим вкладчиком в европейский рынок, составляя примерно 161,4 млн долларов в 2024 году. Ее сильные промышленные возможности и инновационные экосистемы являются ключевыми драйверами, способствующими значительным достижениям в области фотонных кристаллов для оптического вычисления.
   

Рынок фотонных кристаллов для оптического вычисления в Северной Америке

Северная Америка следует сразу за Европой, с объемом рынка в 1,2 млрд долларов в 2024 году.
 

• Ожидается, что регион вырастет до 7,9 млрд долларов к 2034 году, с CAGR 20,8%. Рост поддерживается передовыми исследовательскими центрами, государственным финансированием квантовых и фотонных технологий, а также высоким уровнем внедрения приложений оптического вычисления в таких секторах, как оборона, здравоохранение и облачные вычисления.
   
• Рынок Северной Америки возглавляют Соединенные Штаты, что в первую очередь обусловлено инновационными экосистемами, активным участием частного сектора и стратегическими партнерствами между академией и промышленностью.
   

Рынок фотонных кристаллов для оптических вычислений в Азиатско-Тихоокеанском регионе

Размер рынка Азиатско-Тихоокеанского региона в 2024 году составил 701,7 млн долларов США, что отражает растущую значимость региона в секторе фотонных кристаллов для оптических вычислений.

• Ожидается, что рынок будет развиваться, демонстрируя непрерывный рост на уровне CAGR 20,3%, достигнув 4,4 млрд долларов США к 2034 году. Среди ключевых факторов — растущие инициативы правительств в таких странах, как Китай и Южная Корея, быстрая урбанизация, а также увеличение инвестиций в исследования в области полупроводников и квантовых вычислений.
   
• Среди всех этих стран Китай занимает первое место, что в первую очередь обусловлено его стратегическим фокусом на ИИ и квантовые информационные технологии, а также развивающимися возможностями в производстве фотоники.
   

Рынок фотонных кристаллов для оптических вычислений в Латинской Америке

В 2024 году размер рынка Латинской Америки составил 142,1 млн долларов США, при этом у него есть значительный потенциал роста в прогнозируемый период.
 

• Ожидается, что рынок будет расти на уровне CAGR 20,8%, что позволит ему достичь 936,5 млн долларов США к 2034 году. Факторы, которые в конечном итоге будут стимулировать этот рост, включают растущие тенденции в инвестициях в цифровую инфраструктуру, растущий интерес к передовым вычислительным технологиям и увеличение сотрудничества между различными странами в области исследований в области фотоники.
   
• Бразилия является ключевым игроком на рынке Латинской Америки, что дополнительно стимулируется растущими технологическими инновационными хабами и государственными стимулами для высокотехнологичных отраслей.
   

Рынок фотонных кристаллов для оптических вычислений на Ближнем Востоке и в Африке

В 2024 году регион Ближнего Востока и Африки показал размер рынка в 48,2 млн долларов США, что является самым маленьким среди всех регионов, но с самым высоким темпом роста.
 

• Ожидается, что рынок будет расти на уровне CAGR 24,6%, достигнув 438,9 млн долларов США к 2034 году. Расширение региона стимулируется увеличением урбанизации, государственными проектами по созданию умных городов и растущими инвестициями в высокотехнологичную инфраструктуру.
   
• Саудовская Аравия становится ключевым рынком, что обусловлено национальными инициативами по ускорению цифровой трансформации и инвестициями в фотонные и квантовые технологии.
   

Доля рынка фотонных кристаллов для оптических вычислений

В 2024 году глобальная отрасль фотонных кристаллов для оптических вычислений возглавляется несколькими ключевыми игроками, при этом семь ведущих компаний в совокупности занимают примерно 45,8% доли рынка. Эти компании включают Intel Corporation, Cisco Systems Inc., Broadcom Inc., NTT Advanced Technology, JEOL Ltd., G&H Photonics Ltd. и Xanadu Quantum Technologies. Их сильные позиции на рынке обусловлены инновационными технологическими предложениями, обширными возможностями исследований и разработок, а также фокусом на передовые вычислительные решения.
 

• Intel Corporation: Intel Corporation является лидером в области технологий полупроводников и платформ кремниевой фотоники, используя передовые интеграции CMOS для приложений оптических вычислений. Фокус компании на инновациях и масштабируемости производства укрепил ее позиции на рынке. Недавние инвестиции в расширение возможностей фотонных вычислений и разработку квантовых технологий еще больше укрепили ее долю на рынке.
   
• Cisco Systems Inc.: Cisco Systems Inc. специализируется на сетевой и телекоммуникационной инфраструктуре, предлагая передовые решения для оптических сетей для центров обработки данных и облачных вычислений. Ее разработки в области технологий оптических соединений сделали ее ключевым игроком на рынке оптических вычислений, удовлетворяя растущий спрос на системы высокоскоростной обработки данных.
   
• Broadcom Inc.: Broadcom Inc. специализируется на полупроводниковых решениях и оптических компонентах, включая фотонные интегральные схемы и оптрансмиттеры. Их экспертиза в высокопроизводительных оптических технологиях и приверженность инновациям способствовали их росту на мировом рынке.
   
• G&H Photonics Ltd.: G&H Photonics Ltd. производит специализированные оптические компоненты и фотонные устройства для вычислительных приложений. Их экспертиза в оптическом дизайне и производстве поддерживает растущий спрос на высокопроизводительные фотонные системы в различных отраслях.
   
• Xanadu Quantum Technologies: Xanadu Quantum Technologies — ведущий поставщик платформ и программных решений для фотонного квантового вычисления. Компания интегрирует передовые фотонные технологии в свои квантовые вычислительные решения, делая акцент на масштабируемости и производительности, что способствовало их сильной позиции на рынке.
   

Компании на рынке фотонных кристаллов для оптического вычисления

Ключевые игроки на рынке включают:

• Intel Corporation
• Cisco Systems Inc.
• Broadcom Inc.
• NTT Advanced Technology
• JEOL Ltd.
• G&H Photonics Ltd.
• Xanadu Quantum Technologies
• PsiQuantum Corp.
• Ayar Labs Inc.
• Lightmatter Inc.
   

Новости отрасли фотонных кристаллов для оптического вычисления

• В сентябре 2025 года исследователи из Шанхайского университета Цзяо Тун и Университета Сунь Ятсена разработали прорывной метод генерации псевдомагнитных полей в кремниевых фотонных кристаллах путем систематического изменения локальной симметрии повторяющихся единиц, что позволяет осуществлять произвольный пространственный контроль потока света без нарушения симметрии времени. Команда продемонстрировала компактные S-образные изгибы волноводов с потерями сигнала менее 1,83 дБ и делители мощности 50:50 с минимальным дисбалансом, успешно передавая данные со скоростью 140 Гбит/с с использованием стандартной телекоммуникационной модуляции PAM-4.
   
• В апреле 2025 года Q.ANT представила свой фотонный сервер Native Processing Server (NPS) с архитектурой Light Empowered Native Arithmetic (LENA), использующий собственные тонкопленочные литий-ниобатовые (TFLN) фотонные чипы для выполнения сложных нелинейных математических операций в оптическом домене. Система заявляет о 30-кратном улучшении энергоэффективности, 100-кратном увеличении вычислительной плотности на стойку и 90-кратном снижении энергопотребления на приложение, достигая 16-битной точности с плавающей запятой с точностью 99,7% по всем вычислительным операциям, предназначенным для дополнения существующей цифровой инфраструктуры через стандартные интерфейсы PCI Express.
   

Этот исследовательский отчет о рынке фотонных кристаллов для оптического вычисления включает глубокий анализ отрасли, с оценками и прогнозами в терминах выручки (млн долл. США) и объема (единиц) с 2025 по 2034 год, для следующих сегментов:

Рынок по типу продукта

• 1D фотонные кристаллы
• 2D фотонные кристаллы
• 3D фотонные кристаллы

Рынок по типу интеграции

• Монолитная интеграция
• Гибридная интеграция
• Общее потребление

Рынок по материальной платформе

• Кремний на изоляторе (SOI)
• Полупроводники III-V
• Фазовые материалы

Рынок по вычислительной функции

• Цифровое оптическое вычисление
• Аналоговое оптическое вычисление
• Квантовое оптическое вычисление
• Нейроморфное оптическое вычисление

Рынок по отрасли конечного использования

• Центры обработки данных и облачные вычисления
• Телекоммуникации
• Оборона и аэрокосмическая промышленность
• Научные учреждения
• Высокопроизводительные вычисления

Приведенная выше информация предоставляется для следующих регионов и стран:

• Северная Америка  
  • США
  • Канада
• Европа  
  • Германия
  • Великобритания
  • Франция
  • Испания
  • Италия
  • Остальная Европа
• Азиатско-Тихоокеанский регион  
  • Китай
  • Индия
  • Япония
  • Австралия
  • Южная Корея
  • Остальная Азиатско-Тихоокеанский регион
• Латинская Америка  
  • Бразилия
  • Мексика
  • Аргентина
  • Остальная Латинская Америка
• Ближний Восток и Африка  
  • Саудовская Аравия
  • Южная Африка
  • ОАЭ
  • Остальной Ближний Восток и Африка