Silicon Photonics and Photonic Integrated Circuits 2025
硅光子及集成光路（PIC）有哪些优势和挑战？
据麦姆斯咨询介绍，集成光路/光子集成回路（PIC）是由二氧化硅（玻璃）、硅或磷化铟（InP）等材料制成的微型光学系统。PIC可以实现多种光学功能，从在一颗糖果大小的封装中发送/接收数十亿比特信息的复杂光学设计，到检测周围空气中不同化合物及分子的电子鼻（eNose）。它们在人工智能（AI）数据中心高速通信中的重要性，正助推PIC收发器需求的快速增长，以帮助机器学习模型不断扩大。
PIC当前及未来的主要应用
通过利用CMOS芯片制造领域数十亿美元的投资，PIC可以释放超越摩尔定律（MtM）的处理扩展潜力。然而，PIC市场仍面临着材料限制、集成复杂性和成本管理等重大挑战。需要更大的需求，才能抵消设计和制造PIC的初始成本，而且，其生产交付周期可能长达数月。英国知名研究公司IDTechEx在这份最新发布的PIC主题研究报告中对PIC市场进行了深入研究，并将用于AI的光子收发器确定为新兴的细分市场，该市场预计很快将成为PIC最大的需求来源。
PIC收发器发展路线图
未来的PIC材料有哪些？
未来的PIC材料种类繁多。目前市场上的大多数PIC都使用硅和硅基PIC进行光传输。然而，作为一种间接带隙半导体，硅并不是一种高效的光源或光电探测器材料。因此，硅通常与III-V材料结合用于光源和光探测器。利用现有规模庞大的集成电路制造业，以及成熟的节点工艺，硅的市场主导地位仍将持续。
然而，薄膜铌酸锂（TFLN）凭借其适中的波克尔斯效应和较低的材料损耗，正在成为需要高性能调制应用（例如量子系统或未来可能的高性能收发器）的有力竞争者。单晶InP由于具有探测和发射光的能力，仍然是主要的应用材料。此外，钛酸钡（BTO）和稀土金属等创新材料在量子计算及其它尖端应用中的潜力也在不断探索之中。
PIC材料平台对比分析
AI将如何影响硅光子和PIC市场需求
AI的兴起激发了对能够支持AI加速器和数据中心海量数据传输的高性能收发器的空前需求。硅光子和PIC技术能够以1.6 Tbps甚至更高的速度传输数据，因此走在了这场革命的前沿。根据IDTechEx的研究，英伟达（Nvidia）最新的H200服务器单元每个GPU大约需要2.5个800G收发器，由此可见，AI对高效、高带宽通信的需求正变得越来越关键，这也将硅光子和PIC定位为“AI驱动的未来”的重要组成部分。PIC收发器发展的最大驱动力是AI，因为更高性能的AI加速器需要更高性能的收发器，预计到2026年市场上将出现3.2 Tbps收发器。
PIC数据通讯收发器市场预测
硅光子和PIC在未来有哪些应用？
硅光子和PIC的其它应用也很丰富，从高带宽芯片到芯片互连，再到先进封装和共封装光学器件，这些技术正在为下一代计算铺平道路。
光子引擎和加速器：利用某些光子元件（例如马赫-泽恩德干涉仪），并通过电光互连来控制这些元件，可以设计和制造高性能处理器和可编程PIC器件，从而实现比单独使用电子加速器更高的性能。
基于PIC的传感器：某些PIC材料（例如氮化硅）可用于各种不同的传感器，从气体传感器到“电子鼻”。医疗保健传感器行业可以利用PIC光学元件微型化的优势，将其应用于即时诊断或可穿戴设备。基于PIC的调频连续波（FMCW）激光雷达可应用于无人机和自动驾驶汽车，有望变革汽车和农业行业。
量子系统：投资于离子阱和光量子计算的公司正在寻求利用PIC来实现更加稳定和可扩展的量子系统。挑战在于实现量子计算所需的光子精确控制。
2035年PIC市场预测
在AI和数据通信收发器需求激增的推动下，硅光子和PIC市场正经历强劲增长。英特尔/捷普（Intel/Jabil）、高意（Coherent）和英飞朗（Infinera）等业内主要厂商都在其收发器中积极使用PIC。旭创（Innolight）是一家总部位于中国的收发器公司，其最新收发器的传输速度在2023年底达到了1.6 Tbps。Coherent拥有自己的InP晶圆厂，也在为1.6 Tbps以上的应用开发更高性能的收发器。英特尔硅光子（Intel Silicon Photonics）已将其收发器业务转让给Jabil，该公司宣布自2016年以来，其PIC出货量已超800万，显示了该技术的成熟度。IDTechEx预测，PIC技术将继续主导高性能收发器市场，进一步巩固其作为现代技术领域关键组件的地位。
本报告详细介绍了硅光子和PIC领域的最新创新、关键技术趋势、整个价值链分析、主要厂商分析以及细分的市场预测。
本报告覆盖的主要内容：
- 高性能收发器市场主要厂商分析
- 共封装光学器件及其关键概念
- 应用于量子系统的PIC分析
- 对比分析SOI、SiN、InP、TFLN、BTO、聚合物和稀土金属等关键材料，关键厂商以及初创企业
- 硅光子和PIC简介、重要概念及技术背景
- 全面分析AI如何影响PIC收发器需求
- 总览PIC制造技术
- 互联、激光雷达、生物传感和气体传感等PIC未来应用分析
本报告基于与业内专家的访谈和广泛研究，为致力于PIC产业的各类人士提供了有价值的洞察。报告根据一手访谈资料，SPIE Photonex 2024以及SPIE Photonics West 2024收集的最新信息，提供了32家关键厂商的简介和分析。
市场预测：
- 未来10年PIC市场预测
- 未来10年用于AI、数据中心和数据通信HPC的PIC收发器出货量预测
- 未来10年数据通信用PIC收发器预测
- 未来10年AI加速器单位出货量预测
- 未来10年5G PIC收发器市场预测
- 未来10年5G PIC收发器出货量预测
- 未来10年量子PIC市场预测
- 未来10年基于PIC的激光雷达市场预测
- 未来10年基于PIC的传感器市场预测
若需要购买《硅光子及集成光路（PIC）技术及市场-2025版》报告，请联系麦姆斯咨询王懿，邮箱：wangyi#memsconsulting.com（#换成@）；电话：17898818163。
