Отчет о размере и доле рынка фотонных интегральных схем, 2034 г.

Объем рынка фотонных интегральных схем

Объем мирового рынка фотонных интегральных схем оценивался в 14,6 млрд долларов США в 2024 году и, по оценкам, будет расти со среднегодовым темпом роста 20,6% и достигнет 98,6 млрд долларов США к 2034 году. Рынок обусловлен расширением приложений искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения (ML) и центров обработки данных, а также государственными и институциональными инвестициями в исследования и инфраструктуру фотоники.

Ключевые игроки на рынке фотонных интегральных схем в значительной степени зависят от глобальной цепочки поставок. Тарифы Трампа, которые включают в себя экспоненциальные тарифы, такие как 125% на китайский импорт, 32% на тайваньские товары и 10% базовый уровень на большинство других импортных облаков, нарушают всю цепочку поставок. Многие компоненты и производственные инструменты, необходимые для фотонных интегральных схем, столкнутся с повышенными затратами на импорт в США, что повысит производственные затраты для американских производителей PIC, таких как Intel или GlobalFoundries. Это может замедлить темпы внутреннего производства и задержать такие проекты, как расширение центров обработки данных, в которых активно используются фотонные интегральные схемы для высокоскоростных оптических соединений.

Тем не менее, такие компании, как Infinera или Lumentum, которые работают в США, могут извлечь выгоду из этого события, но фотонные интегральные схемы полагаются на специализированное оборудование и редкие материалы, а это означает, что тарифы могут увеличить затраты, эффективно сводя на нет преимущества оншоринга.

Развитие и применение технологий искусственного интеллекта и машинного обучения породило новый беспрецедентный спрос на высокопроизводительную вычислительную инфраструктуру. Постоянно растущие нагрузки приложений искусственного интеллекта, включая чат-ботов и генераторы изображений, возможности суперкомпьютеров команд. Традиционные электронные компоненты в настоящее время испытывают трудности с пропускной способностью и энергоэффективностью, необходимыми для обработки рабочих нагрузок ИИ.

Например, в апреле 2025 года стартап Lightmatter в Маунтин-Вью, штат Калифорния, разработал системы фотоники для улучшения скорости передачи данных при подключении к чипам искусственного интеллекта. Продукция компании представляет собой промежуточный элемент и «чиплет», которые будут поставлены в 2025 и 2026 годах соответственно и произведены GlobalFoundaries. Lightmatter использует оптические соединения в сочетании с кремниевой фотоникой для достижения значительно улучшенной производительности.

Аналогичным образом, Nvidia применяет кремниевую фотонику в своих сетевых системах, чтобы помочь центрам обработки данных с искусственным интеллектом. Коммутаторы Quantum InfiniBand и Spectrum Ethernet теперь интегрируют фотонику в фотонные ASIC коммутатора. Эта инновация позволяет создавать конфигурации со скоростью до 1,6 Тбит/с на порт, что позволяет подключать миллионы графических процессоров и снижает энергопотребление центра обработки данных ИИ более чем на 50% за счет улучшенного управления ресурсами.

Имея четкое представление о том, как развиваться в области фотонных технологий, страны и учреждения по всему миру начали активно финансировать исследования и инфраструктуру в области фотоники. Основное внимание в рамках этих инфраструктурных разработок уделяется инновациям, укреплению внутреннего потенциала и получению преимуществ на мировом рынке.

В ноябре 2024 года Европейский союз также объявил о выделении 142 миллионов долларов США на создание центров пилотного производства фотонных полупроводников в Нидерландах. Инициатива направлена на укрепление производства полупроводников в Европе, в частности, фотонных чипов, которые выполняют вычисления с использованием света вместо электронов, которые намного быстрее и энергоэффективнее. Развитие вместе с университетами и научными институтами будет поддерживаться широким кругом отраслевых партнеров.

Кроме того, в феврале 2025 года STMicroelectronics в партнерстве с Amazon Web Services (AWS) представила новый чип фотоники, предназначенный для центров обработки данных с искусственным интеллектом. Этот чип использует свет для увеличения скорости и снижения энергопотребления в приемопередатчиках данных. AWS намерена интегрировать эту технологию в свою структуру, которая предназначена для массового производства на заводе ST, расположенном в Кролле, Франция.

Тенденции рынка фотонных интегральных схем

• Одним из ключевых трендов является использование искусственного интеллекта и технологий машинного обучения (ML), которые повышают потенциал PIC. Их комбинация позволяет анализировать в режиме реального времени и принимать решения в области телекоммуникаций и автономных систем. Укрепление безопасного и эффективного потока информации в сложных сетях еще больше ускоряет этот процесс. Расходы на исследования и разработки особенно высоки в отношении фотонных технологий, которые находятся в стадии разработки, таких как фотонные нейронные сети и передовые сенсорные технологии. Этот сдвиг в сторону инноваций знаменует собой начало интеллектуальных взаимосвязанных систем, которые произведут революцию в отраслях промышленности и породят новые бизнес-предприятия.
  
• Приложения центров обработки данных по-прежнему занимают огромную долю рынка PIC. К этому добавляется спрос на быструю передачу информации и рост инфраструктуры облачных вычислений. Растущий трафик данных требует современных решений по обработке данных, в которых PICs являются ключевыми компонентами современных центров обработки данных. Этому способствуют стратегические партнерские отношения между лидерами отрасли с постоянными прорывами в инновациях.
  
• В связи со значительным влиянием фотоники в разных странах и учреждениях была принята и введена в действие политика по выделению средств на исследования и создание инфраструктурной фотоники. Причина, по которой Европейский Союз инвестирует в голландские заводы по производству фотонных чипов, заключается в том, чтобы увеличить объем производства полупроводников и занять стратегическое положение в глобальной конкуренции. Такие инвестиции приводят к инновациям и ускоряют использование фотонных интегральных схем (PIC) в различных областях.
  
• Технологические разработки кремниевой фотоники очень полезны для рынка PIC. Такие компании, как Lightmatter, внедряют новые разработки в фотонику для усиления связи чипов искусственного интеллекта за счет использования оптических соединений; Следовательно, информация будет передаваться с помощью кремниевой фотоники. Эти улучшения расширят функциональность технологий искусственного интеллекта, включая чат-ботов и генераторы изображений, а также последуют темпы роста рынка.
  
• Эти тенденции иллюстрируют взаимозависимые изменения на рынке ПОС, которые обусловлены технологическим творчеством, целенаправленным финансированием и более широким использованием в различных областях промышленности.
  

Анализ рынка фотонных интегральных схем

В зависимости от типа интеграции рынок делится на монолитную интеграцию, гибридную интеграцию и модульную интеграцию.

• Рынок монолитной интеграции оценивается в 5,2 млрд в 2024 году. Термин «монолитная интеграция» связан с изготовлением всех фотонных компонентов на одной подложке, такой как фосфид индия (InP). Благодаря такому подходу снижаются потери на межсоединение, что увеличивает скорость и общую производительность при одновременном снижении стоимости и повышении надежности системы. Он идеально подходит для миниатюрных приемопередатчиков, которые работают на высоких скоростях, а также оптических процессоров.
  
• В 2024 году гибридная интеграция занимала значительную долю рынка в 42,2%. Hybrid объединяет различные компоненты, изготовленные из различных материалов, на одной платформе. Это означает, что можно использовать выгодные свойства каждого материала (лазеры InP могут быть размещены на кремниевой фотонной платформе). Этот метод обеспечивает гибкость конструкции и исключительно полезен для когерентных современных приложений, таких как когерентная связь и оптические модули высокой плотности.  

В зависимости от компонента рынок фотонных интегральных схем делится на лазеры, модуляторы, фотодетекторы, волноводы, мультиплексоры/демультиплексоры, аттенюаторы, оптические усилители и другие.

• Ожидается, что к 2034 году рынок лазеров достигнет более 21 миллиарда долларов США. С точки зрения фотонных интегральных схем (ФИС), когерентными источниками света, необходимыми для передачи и восприятия, являются лазеры, которые стали их основными элементами. Интеграция лазеров на основе InP в PICs является обычной практикой из-за их эффективности и эксплуатационного соответствия в оптических системах связи. В настоящее время они необходимы в центрах обработки данных, телекоммуникационных сетях и лидарах.
  
• Рынок модуляторов оценивается более чем в 2,6 миллиарда долларов США в 2024 году. В ФИС управление оптическими сигналами осуществляется с помощью модуляторов, которые манипулируют некоторыми атрибутами (амплитудой, фазой, частотой) сигнала. В случае передачи данных они необходимы для того, чтобы информация была закодирована логикой в заданном виде. В современных системах связи одним из наиболее ценных атрибутов модуляторов на основе кремниевой фотоники является их миниатюрный размер в сочетании с их эффективностью, особенно в отношении энергопотребления.
  

В зависимости от материала рынок фотонных интегральных схем делится на фосфид индия (InP), кремний на изоляторе (SOI), кремниевую фотонику, арсенид галлия (GaAs), ниобат лития и другие.

• Ожидается, что к 2034 году рынок фосфида индия (InP) превысит 24 миллиарда долларов США. InP важен для PIC, поскольку он обеспечивает эффективную генерацию и модуляцию света, а также обнаружение на телекоммуникационных длинах волн (~1550 нм). Благодаря своим замечательным оптическим качествам он лучше всего подходит для дальней оптической связи и сенсорных систем, поскольку он монолитно интегрирует и поддерживает передовые оптические технологии.
  
• Рынок кремниевой фотоники оценивается более чем в 3 миллиарда долларов США в 2024 году. Кремниевая фотоника использует преимущества кремниевых подложек и использует существующие технологии обработки КМОП и интегрируется для изготовления фотонных компонентов. Эта стратегия выгодна для кремниевых интегральных схем (ИС) для облачных приложений и приложений центров обработки данных, поскольку она обладает высокой масштабируемостью и экономичностью, а также позволяет массово изготавливать интегрированные оптические приемопередатчики.
  

В зависимости от области применения рынок фотонных интегральных схем делится на оптическую связь, сенсорику, биофотонику, оптическую обработку сигналов, квантовые вычисления и другие.

• Ожидается, что к 2034 году рынок оптической связи превысит 9,5 млрд долларов США. Это приложение позволяет передавать данные с помощью света, проходящего по оптическому волокну. Использование PIC в оптической связи позволяет создавать передовые телекоммуникационные системы, подводные кабели и межсоединения в гипермасштабируемых центрах обработки данных, предлагая высокоскоростные приемопередатчики малого форм-фактора и энергоэффективные приемопередатчики.
  
• Рынок квантовых вычислений оценивается более чем в 1 миллиард долларов США в 2024 году. В квантовых вычислениях оптические PIC используются для манипулирования фотонами в виде кубитов (квантовых битов) для обработки и передачи квантовой информации. Их компактность и масштабируемость делают их особенно привлекательными для реализации стабильных интегрированных квантовых фотонных процессоров.
  

В зависимости от конечного пользователя рынок делится на телекоммуникации, центры обработки данных, бытовую электронику, здравоохранение и медико-биологические науки, оборону и аэрокосмическую промышленность, промышленность, автомобилестроение и другие.

• Ожидается, что к 2034 году рынок телекоммуникаций достигнет более 20,7 млрд долларов США. PICs трансформируют телекоммуникации, обеспечивая компактность и эффективность оптических приемопередатчиков в оптоволоконных сетях. Они обеспечивают эффективную передачу данных на большие расстояния с высокой пропускной способностью и низкой задержкой с минимальной задержкой.
  
• Рынок центров обработки данных оценивается более чем в 2,9 млрд долларов США в 2024 году. PIC способствуют расширению гипермасштабируемых и корпоративных центров обработки данных, поддерживая облачные вычисления и рабочие нагрузки искусственного интеллекта с помощью мощных и энергоэффективных интегрированных оптических модулей. В отличие от других технологий, PIC обеспечивают межсоединение с низкой задержкой.

Прогнозируется, что рынок фотонных интегральных схем в США значительно вырастет, достигнув более 25,4 млрд долларов США к 2034 году. США занимают самую высокую долю на мировом рынке PIC благодаря полной экосистеме, состоящей из технологических корпораций, научно-исследовательских институтов, а также высоким инвестициям в кремниевую фотонику. Ведущие компании, такие как Intel, Cisco и Rockley Photonics, являются пионерами инноваций в области центров обработки данных, оптической связи и диагностики в здравоохранении. Кроме того, федеральное финансирование от Национальной инициативы по фотонике (NPI) также поддерживает исследования и коммерциализацию технологий PIC в области обороны, аэрокосмической промышленности и биомедицины.  

Ожидается, что рынок фотонных интегральных схем в Германии будет демонстрировать устойчивый рост, со среднегодовым темпом роста 21,6% к 2034 году. Германия является одним из самых важных и сильных европейских фотонных технологических центров благодаря существующей промышленной базе и точным инженерным возможностям. Внедрение фотоники в промышленную автоматизацию и интеллектуальные сенсорные системы является побочным продуктом стремления Германии к Индустрии 4.0 и интеллектуальному производству. Проекты, финансируемые BMBF из государственного и частного секторов, позволили наладить сотрудничество на уровне компаний с TRUMPF и различными институтами Фраунгофера, укрепив рыночные позиции Германии в области высокопроизводительных приложений PIC.

Прогнозируется, что китайский рынок фотонных интегральных схем значительно вырастет, достигнув более 15,6 млрд долларов США к 2034 году. Страна концентрируется на расширении инфраструктуры 5G и центров обработки данных, что создает высокий спрос на высокотехнологичные и энергоэффективные фотонные компоненты. Китай стремительно развивается на рынке ПОС благодаря мощной государственной поддержке, а также агрессивным инвестициям в самообеспечение полупроводниками. Ведущие отечественные компании, такие как Accelink и Hisense, расширяют производство PIC, и в то время как исследовательские институты добиваются прогресса в интеграции на основе фосфида индия (InP), вся отрасль делает успехи.

В 2024 году объем рынка Японии составил 491 миллион долларов США. Япония имеет хорошо зарекомендовавшую себя базу в области оптоэлектроники и фотоники, любезно предоставленную NTT, Fujitsu и NEC. Способность Японии к миниатюризации, а также высокоточному производству отлично подходит для инновационных PICs для связи, датчиков и медицинской диагностики. Стратегические программы METI (Министерство экономики, торговли и промышленности) укрепляют позиции Японии в фотонике следующего поколения, особенно в квантовых технологиях, а также в кремниевой фотонике.

Рынок фотонных интегральных схем в Южной Корее готов к значительному росту, который, по прогнозам, достигнет более 3,9 млрд долларов США к 2034 году. Благодаря сильному стремлению правительства к лидерству в полупроводниковой и телекоммуникационной отрасли, Южная Корея неуклонно растет в ландшафте PIC. Крупные компании, такие как Samsung и LG Innotek, работают над фонетическими технологиями для 6G, автомобильных LiDAR и оптических приемопередатчиков. Министерство науки и ИКТ наметило конкретные программы исследований и разработок, ориентированные на проектирование и производство фотонных чипов, которые значительно улучшат позиции Южной Кореи как лидера в области инноваций в области PIC.

Доля рынка фотонных интегральных схем

Индустрия фотонных интегральных схем (PIC) отличается высокой конкуренцией Корпорация Intel, Infinera Corporation и Cisco Systems, Inc. являются топ-3 компаниями, на долю которых приходится значительная доля рынка в 23,7%.  Игроки, работающие на мировом рынке фотонных интегральных схем (PIC), сосредоточены на реализации различных стратегий роста для укрепления своего портфеля продуктов и расширения присутствия на рынке. Эти стратегии включают в себя разработку и запуск новых продуктов, стратегическое партнерство и сотрудничество, слияния и поглощения, а также достижения в области автоматизации на основе искусственного интеллекта. Компании вкладывают значительные средства в робототехнику нового поколения, коллаборативных роботов (коботов) и интеллектуальные решения для автоматизации, чтобы повысить эффективность, точность и адаптивность в различных отраслях.

Компании рынка фотонных интегральных схем

Список известных игроков, работающих в индустрии фотонных интегральных схем (PIC), включает:

• Корпорация Intel
• Корпорация Infinera
• Cisco Systems, Inc.
• Broadcom Inc.
  

Основанная в 1968 году со штаб-квартирой в Санта-Кларе, штат Калифорния, корпорация Intel является ведущим разработчиком и производителем микропроцессоров и связанных с ними технологий, которые используются в самых разных вычислительных устройствах. Компания сыграла важную роль в продвижении полупроводниковых технологий, придерживаясь закона Мура для внедрения инноваций в области персональных компьютеров, центров обработки данных и искусственного интеллекта. В марте 2025 года Intel назначила Лип-Бу Тана своим новым генеральным директором, который подчеркнул стратегический сдвиг в сторону оживления инженерного фокуса компании и развития стартап-культуры для продвижения инноваций.

Основанная в 2000 году и базирующаяся в Сан-Хосе, штат Калифорния, корпорация Infinera специализируется на оптическом сетевом оборудовании, предлагая решения, которые обеспечивают высокую пропускную способность, масштабируемость и надежность транспортных сетей. Портфель компании включает в себя такие продукты, как серия Infinera GX и двигатель Infinite Capacity Engine (ICE), используя свой опыт в области фотонных интегральных схем (PIC) на основе фосфида индия. В ноябре 2024 года вертикально интегрированный подход Infinera позволит повысить производительность и экономическую эффективность для удовлетворения растущего спроса на пропускную способность, вызванного облачными вычислениями и сервисами потоковой передачи видео.

Новости индустрии фотонных интегральных схем

• В марте 2025 года правительство Индии поддержало исследования фотонных чипов для вычислений следующего поколения. Министерство электроники и информационных технологий поддерживает исследования в области фотонных интегральных схем (PIC) на основе различных материальных платформ, таких как кремний, ниобат лития, алмаз, полимер или композит, а также технологии упаковки.
  
• В ноябре 20234 года Совет государственных органов (PAB) совместного предприятия по производству чипов (Chips JU) выбрал консорциум, с которым будет начаты переговоры о создании пилотной линии усовершенствованных фотонных интегральных схем (PIC) для Европы - PIXEurope. Эта пилотная линия будет совместно финансироваться Европейским союзом через программы «Горизонт Европа» и «Цифровая Европа», государствами-участниками и частными организациями.
  

Отчет об исследовании рынка фотонных интегральных схем включает в себя углубленный охват отрасли с оценками и прогнозом с точки зрения выручки (млн долларов США и единиц) с 2021 по 2034 год для следующих сегментов:

Рынок, по типу интеграции

• Монолитная интеграция
• Гибридная интеграция
• Модульная интеграция

Рынок, по компонентам

• Лазеры
• Модуляторы
• Фотоприемники
• Волноводы
• Мультиплексоры/демультиплексоры
• Аттенюаторы
• Оптические усилители
• Другие

Рынок, по материалам

• Фосфид индия (InP)
• Силикон-на-изоляторе (КНИ)
• Кремниевая фотоника
• Арсенид галлия (GaAs)
• Ниобат лития
• Другие

Рынок, по применению

• Оптическая связь
• Зондирование
• Биофотоника
• Оптическая обработка сигналов
• Квантовые вычисления
• Другие (например, LiDAR)

Рынок, по конечному использованию

• Электросвязь
• Дата-центры
• Электроника
• Здравоохранение и медико-биологические науки
• Оборонная и аэрокосмическая промышленность
• Промышленный
• Автомобильный
• Другие

Приведенная выше информация представлена по следующим регионам и странам:

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