光学输入/输出（I/O）用于人工智能芯片市场 大小和分享 2026-2035

AI芯片光学输入/输出市场规模

全球AI芯片光学输入/输出市场在2025年的价值为11亿美元。根据Global Market Insights Inc.发布的最新报告，该市场预计将从2026年的15亿美元增长至2031年的64亿美元，并在2035年达到140亿美元，预测期内年复合增长率为27.8%。

市场增长主要归因于不断扩张的AI数据中心基础设施、封装光学（CPO）技术的日益普及、政府推动本土先进半导体制造和硅光子技术的举措，以及高速光学网络标准和协议的接受度与使用率不断提升。此外，基于硅光子的光子集成电路和光学收发器的持续技术进步也有助于提升可扩展性和能效，进一步推动市场扩张。

AI芯片光学输入/输出市场受到AI数据中心数量增长的驱动。全球AI数据中心的指数级增长需要能够提供更高带宽且功耗更低的解决方案，相比现有电气互连技术具有显著优势。大型超大规模云计算公司正在加大对光学互连技术的投资，以支持庞大的AI集群。例如，政府对尖端半导体的投资正在推动光学互连技术的投入。具体而言，美国商务部的《CHIPS美国法案》为国内半导体研究、先进封装和硅光子技术提供资金，投资美国AI计算基础设施和下一代芯片，以提升AI数据中心光学互连技术的速度。^{[1]美国芯片（美国国家标准与技术研究院）}

此外，公共投资对硅光子生产和半导体生态系统的推动也为市场发展提供了重要助力。全球各国正在加大对本土半导体供应链和光子学制造能力的资金投入。例如，欧洲正在构建半导体生态系统以支持AI芯片光学输入/输出市场。2026年，欧盟委员会批准了6.59亿欧元的国家援助资金，用于支持欧盟《芯片法案》下首批四个半导体制造项目。更为重要的是，欧盟委员会（EC）的这一举措旨在巩固欧洲半导体供应链、提升内部半导体产量，并推动硅光子等创新技术以及下一代AI芯片的发展，从而刺激市场中光学输入/输出解决方案的增长。^{[2]《欧洲芯片法案》，europe.eu}

AI芯片光学输入/输出市场从2022年的1.22亿美元稳步增长至2024年的6.069亿美元，主要得益于AI数据中心的快速发展、高性能计算领域的持续投资、CPO、硅光子技术及新型光学互连解决方案的不断投入。此外，超大规模云服务商因能效需求而提升高速光网络采用率、光子集成电路技术的进步以及政府支持光子制造的举措，以及超高速光连接的新应用场景，也为市场增长提供了有力支撑。

AI 芯片光学输入/输出市场趋势

• 共封装光学（CPO）的采用正通过将光学引擎直接集成到 AI 处理器和网络交换机中，为 AI 基础设施带来革命性变化，显著降低功耗并提升带宽密度。自 2023 年起，随着超大规模数据中心运营商寻求超越现有电气互连的新路径，CPO 的发展势头日益强劲。CPO 将在 2035 年前持续增长，随着其在 AI 数据中心的商业化扩展，为应对未来设计中带宽和功耗限制的下一代 AI 集群提供所需的可扩展性。
• AI 芯片制造商与高性能计算平台也正在快速推动光学输入/输出的实施，这得益于硅光子技术的进步。光学输入/输出于 2022 年开始兴起，当时芯片制造商与半导体代工厂大幅增加了对光子集成电路（PIC）与光学芯片的投资。这一趋势将持续至 2034 年，随着产能提升与政府芯片计划的推动，有望实现更高速度、更低延迟以及更佳的功耗效率。
• 超高速光学以太网将重塑 AI 网络架构，2023 年在这方面取得重大进展，随着 AI 模型复杂度与大规模 GPU 集群的不断演进。预计这一趋势将延续至 2035 年，云服务提供商正在重塑 800G 与 1.6T 以太网络架构，以获得更高带宽并缓解网络瓶颈，从而提升工作负载性能。
• 下一代 AI 加速器芯片间互连市场正在兴起光学芯片架构的采用。随着新一代 AI 芯片互连技术的采用，以及光学芯片架构与新一代 AI 加速器系统连接重要性的提升，这一趋势始于 2024 年，因芯片制造商对电气互连局限性的担忧。该趋势将持续至 2035 年，随着异构互连技术、封装解决方案与芯片叠层技术的进一步发展，从而推动模块化 AI 系统设计、提升可扩展性并降低系统功耗。

AI 芯片光学输入/输出市场分析

按产品类型划分，AI 芯片光学输入/输出市场可分为线性可插拔光学（LPO）、共封装光学（CPO）、近封装光学（NPO）、封装内光学输入/输出（OIO）与板载光学（OBO）。

• 线性可插拔光学（LPO）细分市场在 2025 年占据主导地位，市场份额达 63.2%。该细分市场因其易于与现有 数据中心基础设施 集成且成本效益高而受到青睐，相比传统可插拔光学，迁移至 CPO 的复杂度更低。LPO 提供最高带宽且功耗最低，相比其他光学输入/输出方式更适合 AI 工作负载。LPO 提供的高速与低功耗使其成为超大规模云服务提供商与 AI 企业的首选。
• 共封装光学（CPO）细分市场预计在预测期内以 40.3% 的年复合增长率增长，原因在于对超高带宽、低延迟与节能互连的需求日益增长，以支持下一代 AI 芯片与 超大规模数据中心
• 对于人工智能应用，CPO在可插拔光学模块集成优势的基础上，进一步在芯片封装层面集成光学引擎与交换机、AI芯片及其他设备。

按技术划分，AI芯片光学I/O市场可细分为硅光子（SiPh）、磷化铟（InP）、薄膜铌酸锂（TFLN）、异构/混合集成及其他。

• 硅光子（SiPh）细分市场在2025年占据主导地位，市场规模达6.113亿美元。多年来，硅光子凭借其与CMOS工艺的兼容性、更高的集成能力以及能够以低成本规模化生产高带宽、低功耗光互连的能力，获得了显著的市场认可。SiPh在超大规模数据中心、AI加速器及高性能计算系统中的广泛部署，进一步强化了市场需求，并推动了主要半导体厂商的高额投资。
• 异构/混合集成细分市场预计在预测期内以36.9%的复合年增长率增长，因其可在单一封装内将硅光子与磷化铟、铌酸锂及其他半导体材料共同集成。此类集成可实现更优的激光性能、高光学效率、更高的带宽密度以及更低的功率损耗。最新AI处理器、光学芯粒及共封装光学器件的开发推动了该细分市场在AI计算与网络基础设施中的需求。

按应用划分，AI芯片光学I/O市场可分为AI训练、AI推理、数据中心网络与交换以及高性能计算（HPC）与科学计算。

• AI训练细分市场在2025年占据主导地位，市场规模达5.887亿美元。AI训练在市场中占据更大份额，是由于大规模带宽与超低延迟能力是支持大语言模型训练、生成式AI模型训练及超大规模AI模型训练的关键。该细分市场的增长得益于超大规模AI应用需求激增，超大规模数据中心中AI超级计算机、GPU集群及高速光互连的安装量持续提升。
• AI推理细分市场预计在预测期内以33.5%的复合年增长率增长。生成式AI的快速商业化、实时AI助手、自主系统及边缘AI应用等低延迟需求场景的兴起，将推动市场快速增长。推理加速器、云端AI应用、企业AI工作负载及推理规模光互连的安装，将为AI推理细分市场的增长注入动力。

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北美AI芯片光学I/O市场

北美在2025年占据AI芯片光学I/O行业57.8%的市场份额。

• 北美市场的增长主要得益于主要AI芯片厂商、超大规模云服务商及硅光子制造商的布局。NVIDIA、Marvell、Ayar Labs、Intel、Microsoft、Google与Meta等公司持续增加在AI基础设施的投资，推动了对高速低延迟互连的强劲需求，用于AI训练与推理工作负载。
• 凭借政府与芯片制造商在先进半导体制造和光子学能力（如美国《 CHIPS 与科学法案》及加拿大半导体创新计划）方面的投资，北美有望在 2035 年前保持领先地位，并将在 AI 数据中心大规模扩张、共封装光学（CPO）商业化、大量研发及未来 AI 网络基础设施中采用硅光子技术方面实现显著增长。

2022 年与 2023 年，美国用于 AI 芯片的光学 I/O 市场规模分别为 7,160 万美元与 1.602 亿美元；到 2025 年，市场规模已达 6.025 亿美元，较 2024 年的 3.397 亿美元实现大幅增长。

• 在美国，AI 基础设施、先进半导体制造工艺与硅光子技术的大规模投资显著加速了市场增长。这包括来自《CHIPS 与科学法案》的联邦资金增加、超大规模 AI 数据中心的持续建设投资，以及科技巨头们持续扩大光学 I/O 技术部署以支持高性能 AI 计算的承诺。
• 例如，美国国防部牵头的制造创新研究所（USMII）《AIM 光子学》项目因提升美国集成光子学制造能力而备受认可。该研究所汇聚产业、学术与政府力量，将推动硅光子学、光子集成电路、先进封装及尖端 AI、国防与光学网络人才的商业化进程。 ^{[3]美国国防部“美国制造”计划官网：manufacturingusa.com}

欧洲光学 I/O 用于 AI 芯片市场

2025 年，欧洲光学 I/O 用于 AI 芯片行业规模达 3.393 亿美元，并有望在预测期内呈现可观增长。

• 欧洲市场的扩张得益于政府对区域芯片制造能力、硅光子学研究及 AI 基础设施的支持。欧盟《欧洲芯片法案》、地平线欧洲计划及欧洲芯片联合体（Chips JU）等多项倡议也在推动欧洲在光互连、光子集成电路（PICs）与先进封装领域的投资，以培育其半导体产业。
• 欧洲超大规模数据中心、AI 超级计算及其他先进光网络基础设施的采用正推动对光学 I/O 技术的需求。首屈一指的半导体企业、云超大规模厂商及欧盟顶尖研究机构在共封装光学（CPO）、硅光子学与高性能低功耗光互连方面的投资，正助力这些技术的商业化进程。

德国在欧洲光学 I/O 用于 AI 芯片市场中占据主导地位，展现出强劲的增长潜力。

• 德国在欧洲光学 I/O 用于 AI 芯片行业中占据主导地位，这得益于其强大的半导体生产能力、在光学与光子学领域享誉全球的研究机构，以及大力支持微电子研究的政府激励措施。弗劳恩霍夫研究所、莱布尼茨研究所及领先芯片制造商等正积极开发面向 AI 与高性能计算解决方案的光子集成电路（PICs）、硅光子学与光学封装技术。
• 例如，FMD 扩大了合作研发活动，BMBF 通过其硅光子学、光子集成电路（PIC）、先进封装与异构集成项目，为未来 AI 与高性能计算提供支持。该项目助力 FMD 夯实德国半导体生态系统，并推动光学 I/O 与共封装光学等关键技术的发展。 ^{[4]德国联邦政府，bund.de}

亚太地区光学 I/O 用于 AI 芯片市场

亚太地区AI芯片光学输入/输出行业预计在预测期内以31.2%的最高复合年增长率增长。

• 亚太地区市场正在快速增长，原因在于中国、日本、韩国、台湾和印度在AI基础设施、半导体制造和超大规模数据中心领域的大量投资。政府对本地硅、硅光子和先进封装生产的激励措施也在推动AI工作负载发展与光互连解决方案的采用。
• 该地区汇聚了知名的硅晶圆代工厂、光学元件供应商和AI硬件供应商，引领着共封装光学（CPO）、光子集成电路（PICs）和光网络技术的创新。随着生成式AI应用、云服务和高性能计算需求激增，以及800G和1.6T网络在亚太地区的普及，这些因素共同推动了光学I/O市场的发展。

印度AI芯片光学输入/输出市场预计将在亚太地区市场中实现显著复合年增长率。

• 印度市场在光学I/O技术领域展现出强劲的增长潜力，主要得益于政府对半导体制造的大力支持、日益完善的AI部署基础设施以及电子制造业的发展。政府项目如印度半导体使命（ISM）以及对数据中心的持续投资正在推动先进半导体封装和光互连生态系统的创新与投资。
• 例如，电子与信息技术部在2026-27财年预算中推出了多项重大举措，包括支持AI数据中心、半导体制造和印度半导体使命2.0，以提升印度在全球AI计算能力、芯片设计和半导体制造基础设施方面的竞争力，这些举措预计将显著推动下一代光网络和AI数据中心光学I/O技术的需求。^{[5]印度电子和信息技术部新闻信息局（PIB）}

中东和非洲AI芯片光学输入/输出市场

沙特阿拉伯AI芯片光学输入/输出行业有望在中东和非洲地区实现大幅增长。

• 随着“2030愿景”改革推动AI、云计算和数字基础设施的采用，沙特阿拉伯市场正在快速发展。通过多项举措，沙特正致力于构建超大规模数据中心、高端半导体设计和AI计算能力，从而扩大高速光互连和硅光子解决方案的应用。
• 此外，全球科技组织的战略合作以及对AI创新的持续投资进一步巩固了该国的数字和半导体生态系统。高性能计算（HPC）单元、AI研究中心和下一代网络基础设施需求的上升，有望推动共封装光学（CPO）、光子集成电路（PICs）和光学I/O设备的广泛应用。

AI芯片光学输入/输出市场份额

AI芯片光学输入/输出行业由Marvell Technology、Coherent Corp、Lumentum Holdings、Ayar Labs等公司主导。这五家公司在2025年共同占据了93%的市场份额。