Tamaño del mercado de fotónica de silicio, participación y análisis de la industria, por componente (fotodetectores, guías de ondas ópticas, filtros de multiplexación por división de longitud de onda (WDM), láser y moduladores ópticos), por producto (transceptores, cables ópticos activos, multiplexores ópticos, atenuadores ópticos y Otros), por aplicación (centros de datos e informática de alto rendimiento, electrónica de consumo, atención sanitaria y ciencias biológicas, aeroespacial, defensa y seguridad, automoción y otros) y regional Pronóstico, 2024-2032

El tamaño del mercado mundial de fotónica de silicio (SiPh) se valoró en 2.240 millones de dólares en 2023. Se prevé que el mercado crezca de 2.690 millones de dólares en 2024 a 15.830 millones de dólares en 2032, con una tasa compuesta anual del 24,8%. América del Norte dominó el mercado global con una participación del 35,27% en 2023.

La fotónica de silicio (SiPh) es una tecnología que utiliza las propiedades del silicio para la manipulación de señales luminosas. Combina sustrato de silicio y dispositivos ópticos para proporcionar transferencias de datos más rápidas, confiables y rentables en comparación con los métodos tradicionales de transferencia de datos. Integra base de silicio  Circuitos integrados (CI) con componentes fotónicos para transmitir, detectar y modular la luz. Por tanto, se espera que esta tecnología sea de gran utilidad en la miniaturización y consumo de energía de dispositivos de comunicación óptica.

La creciente penetración de la tecnología 5G y el creciente enfoque de las empresas en el desarrollo de soluciones de comunicación energéticamente eficientes con mayor ancho de banda impulsarán el crecimiento del mercado durante el período previsto. De manera similar, la creciente demanda de componentes en aplicaciones de detección y comunicación utilizadas en diferentes industrias, como la atención médica, la automoción y la agricultura, impulsará el crecimiento del mercado.

Además, las crecientes inversiones por parte de los proveedores de tecnología SiPh para lograr avances en el producto mediante la ampliación de su cartera de productos también promoverán el crecimiento del mercado durante el período de pronóstico.

• Por ejemplo, en febrero de 2024, DustPhotonics, un proveedor de soluciones de fotónica de silicio, recaudó 24 millones de dólares en una ronda de financiación Serie B. Esta financiación se utilizaría para impulsar la producción de productos Carmel-4 y Carmel-8, que se utilizan principalmente para aplicaciones de 400 Gbps y 800 Gbps.

La pandemia de COVID-19 provocó un cambio repentino en la demanda de dispositivos y chips semiconductores. Por ejemplo, Applied Materials retiró sus operaciones comerciales en 2020 porque la pandemia había afectado gravemente la cadena de suministro y las operaciones de fabricación de la empresa. Este factor tuvo un impacto enorme en el comportamiento del consumidor debido a las enormes interrupciones de la cadena de suministro en las industrias manufacturera, automotriz y otras. Sin embargo, el brote de COVID-19 amplió el alcance de SiPh en el sector sanitario al aportar avances en imágenes biomédicas. Esto provocó un aumento de la demanda de chips SiPh durante la pandemia y los períodos pospandémicos, principalmente en el sector sanitario.

IMPACTO DE LA IA GENERATIVA

La implementación de Gen-AI a través de fotónica de silicio mejoró la velocidad de transmisión de datos con un rendimiento mejorado del sistema

La integración de la IA con la fotónica de silicio aporta avances en varios campos, incluidas las imágenes, la comunicación óptica y la detección. La IA integrada tiene como objetivo optimizar los diseños de dispositivos fotónicos para mejorar el rendimiento general y brindar una experiencia automatizada para acelerar las actividades de investigación y desarrollo entre los usuarios finales. El Inteligencia artificial (IA) Los dispositivos SiPh integrados ayudan a satisfacer las necesidades de comunicación interna de mayor alcance de los centros de datos de hiperescala con baja latencia y bajo costo operativo con relaciones señal-ruido mejoradas. La creciente integración de las capacidades de IA y aprendizaje automático (ML) con la tecnología SiPh puede generar desarrollos en circuitos integrados fotónicos (PIC) densamente empaquetados con una eficiencia térmica mejorada y una mayor velocidad de transmisión de datos.

Además, la combinación de IA con SiPh puede mejorar las capacidades de los sistemas de imágenes para diversas aplicaciones, como el diagnóstico médico y la microscopía. Esta integración ayuda a mejorar la calidad de la imagen, ayuda en el diagnóstico de enfermedades y ofrece análisis de imágenes en tiempo real. Además, SiPh ayuda a realizar una transferencia de datos eficiente en aplicaciones de IA/ML al mejorar el rendimiento del sistema en tiempo real y las capacidades de toma de decisiones.

• Por ejemplo, en octubre de 2023, Jabil, Inc., un proveedor de soluciones de diseño y cadena de suministro, declaró que adquirirá la actual cartera de productos de transceptores ópticos enchufables basados ​​en fotónica de silicio de Intel y sus productos futuros. Esta adquisición puede satisfacer las necesidades de los centros de datos en la nube de inteligencia artificial y de hiperescala al ofrecer capacidades fotónicas completas.

La creciente integración de la generación de IA ha impulsado la demanda de HPC y la transmisión de datos de alta velocidad con GPU interconectadas para generar desarrollo en el mercado.

Empresas como NVIDIA, Intel, IBM, TSSMC, NTT, Cisco Systems, Huawei y muchas otras están integrando IA con circuitos integrados basados ​​en silicio para acelerar el crecimiento de la industria de la fotónica de silicio. Por lo tanto, la integración de gen AI con SiPh puede ayudar a aumentar la velocidad de transmisión de datos y mejorar el rendimiento del sistema.

• Por ejemplo, en septiembre de 2023, Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) anunció que apostaba por la tecnología SiPh para mejorar el crecimiento de la industria de semiconductores mediante la integración con chatbots , como ChatGPT y Bard con menor latencia.

Fotónica de silicio (SiPh) Tendencias del mercado

La integración de SiPh con imágenes biomédicas para mejorar la detección de enfermedades impulsará el crecimiento del mercado

El uso de SiPh en el sector de imágenes biomédicas proporciona varios beneficios, como miniaturización, alta sensibilidad y capacidades de multiplexación, lo cual es importante para las técnicas de imágenes avanzadas en biomedicina. La tecnología SiPh integrada con técnicas de imágenes de alta resolución ayuda a los investigadores a visualizar la estructura biológica, lo que ayuda a detectar la enfermedad y la caracterización del tejido con imágenes de alta resolución.

La creciente integración de la técnica de fotónica de silicio con imágenes biomédicas puede aportar innovaciones en el sector sanitario para ofrecer medicamentos personalizados, diagnósticos precisos de enfermedades y mejores resultados para los pacientes. Esta integración tiene como objetivo mejorar las capacidades de los profesionales de la salud con una investigación biomédica mejorada.

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Factores de crecimiento del mercado de fotónica de silicio

Aumento de la demanda de transferencia de datos de alta velocidad para impulsar el crecimiento del mercado

Hoy en día, la demanda de Computación de alto rendimiento (HPC) está aumentando entre las empresas debido al aumento de la carga de trabajo, los complejos desafíos del procesamiento de datos y la integración de HPC con IoT y tecnologías de big data. Crea varias dificultades para que la transferencia de señales eléctricas convencionales satisfaga las crecientes demandas de capacidad de los usuarios, ya que estos sufren gravemente de un ancho de banda limitado y un consumo de energía significativo. Por lo tanto, para superar estos desafíos, surge la necesidad de tecnologías fotónicas eficientes, de baja latencia y de gran ancho de banda. Esta tecnología aprovecha la luz para la informática en lugar de la electricidad para llevar a cabo comunicaciones de gran ancho de banda.

El mayor uso de la tecnología SiPh ofrece soluciones prácticas al desafío de la transferencia de datos de gran volumen. Ofrece una transferencia de datos confiable, rentable y de alta velocidad que los sistemas tradicionales basados ​​en cobre para ofrecer mejores servicios de comunicación a los usuarios presentes en todo el mundo. Por lo tanto, al aprovechar las propiedades de la luz y la escalabilidad de la tecnología del silicio, la fotónica del silicio ofrece la promesa de una transmisión de datos más rápida, más eficiente y de menor potencia. La integración de SiPh con sistemas de comunicación de datos de alta capacidad de próxima generación puede superar las limitaciones de la tecnología de transceptor tradicional en redes de transmisión de alta velocidad. Estos factores impulsarán la demanda de SiPh para gestionar la transferencia de datos de alta velocidad utilizando diversas aplicaciones de comunicación de datos durante el período de pronóstico.

FACTORES RESTRICTIVOS

Riesgo de efecto térmico para restringir el crecimiento del mercado

El desafío del efecto térmico se considera un inconveniente importante en la industria de la fotónica del silicio, debido a la conductividad limitada del material de silicio. Este factor puede provocar un aumento de la temperatura, lo que provoca atenuación de la señal, deriva de la longitud de onda y fallos del dispositivo. SiPh se utiliza principalmente para llevar a cabo una comunicación fluida del centro de datos que consume mucha energía. Este factor ha impulsado la introducción del efecto térmico en el servidor de comunicación de datos. Sin embargo, esto ha planteado preocupaciones sobre la sostenibilidad debido al alto consumo de energía de la industria fotónica del silicio.

La integración de fuentes láser de alta potencia con chips de silicio también genera gran cantidad de calor, lo que provoca un aumento de la temperatura de la máquina. Esto puede reducir el rendimiento de la máquina.  De manera similar, la integración de la electrónica CMOS con un chip SiPh puede provocar un efecto de expansión térmica que puede provocar un cambio significativo en el rendimiento de los componentes fotónicos y electrónicos y amenazar su confiabilidad y estabilidad. Por lo tanto, el alto efecto térmico es el principal factor que obstaculizará el crecimiento del mercado de fotónica de silicio durante el período de pronóstico.

Análisis de segmentación del mercado de fotónica de silicio

Por análisis de componentes

La adaptación de múltiples canales de longitud de onda en un solo chip utilizando WDM impulsó el crecimiento del mercado

Según los componentes, el mercado se divide en fotodetectores, guías de ondas ópticas, filtros de multiplexación por división de longitud de onda (WDM), láser y moduladores ópticos.

El segmento de filtros de multiplexación por división de longitud de onda (WDM) tuvo la mayor participación de mercado de fotónica de silicio en 2023. Este segmento está dominando el mercado ya que la eficiencia energética desempeña un papel vital en entornos informáticos de alto rendimiento debido a la mayor densidad de integración para acomodar varios canales de longitud de onda en un Chip CMOS. Los chips SiPh combinan silicio y componentes electrónicos para integrar filtros WDM con otras funciones electrónicas y fotónicas. Estos factores ayudan a que los filtros WDM desempeñen un papel vital en la integración de múltiples longitudes de onda en un único chip de silicio CMOS.

Se espera que el segmento de guías de ondas ópticas registre la mayor CAGR durante el período de pronóstico. La creciente necesidad de soluciones de ahorro de energía está impulsando el crecimiento del segmento de guías de ondas ópticas en el mercado. El uso creciente de guías de ondas ópticas en entornos informáticos de alto rendimiento ayuda a reducir el consumo de energía y la disipación de calor en comparación con las interconexiones basadas en cobre. Este factor puede ayudar a reducir el consumo de energía y crear comunicaciones de baja latencia entre los usuarios.

Por análisis de producto

Agilización de las operaciones informáticas e instalación de HPC con cable óptico activo para impulsar la demanda de productos

Según el producto, el mercado se divide en transceptores, cables ópticos activos, multiplexores ópticos, atenuadores ópticos y otros.

El segmento de cables ópticos activos tuvo la mayor cuota de mercado en 2023. Estos cables ayudan a transferir un gran volumen de datos a larga distancia en comparación con los cables de cobre. Reducen el coste de integración en comparación con los módulos ópticos tradicionales. También apuntan a ofrecer operaciones de instalación optimizadas para HPC y centros de datos con aplicaciones de almacenamiento adicionales.

Se espera que el segmento de multiplexores ópticos registre la CAGR más rápida durante el período de pronóstico. Como los multiplexores ópticos desempeñan un papel clave en los sistemas WDM, permiten que diferentes longitudes de onda transmitan la información a través de una única fibra óptica. Los multiplexores ópticos ayudan a integrar múltiples canales y comprimir los diseños de chips con baja pérdida de energía. Por lo tanto, el creciente desarrollo de los multiplexores mejorará la capacidad y la eficiencia de los sistemas de comunicación óptica durante el período previsto.

Por análisis de aplicaciones

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Desarrollar comunicación de datos de alta velocidad en centros de datos e informática de alto rendimiento para impulsar el crecimiento del mercado

Por aplicación, el mercado se divide en centros de datos e informática de alto rendimiento, electrónica de consumo , salud y ciencias biológicas, aeroespacial, defensa y seguridad, automoción y otros.

Se espera que el segmento de centros de datos y aplicaciones informáticas de alto rendimiento registre la CAGR máxima durante el período de pronóstico. Se debe a la creciente demanda de transferencia de datos de alta velocidad y comunicación de datos eficiente en centros de datos, redes de telecomunicaciones y computación en la nube. El uso de la tecnología SiPh en estas aplicaciones permite el desarrollo de dispositivos compactos, de alto rendimiento y rentables, que tienen una gran demanda en el mercado de comunicación de datos en rápido crecimiento. Estos factores tendrán un impacto positivo en el crecimiento del mercado.

El segmento de defensa y seguridad tuvo la mayor participación de mercado en 2023. Esto se debe a la creciente necesidad de que las aplicaciones de seguridad críticas aporten innovaciones en interconexiones ópticas y redes ópticas mediante la integración de tecnologías avanzadas, como AI/ML, Internet de las cosas (IoT) y otros por motivos de seguridad.

PERSPECTIVAS REGIONALES

El mercado se estudia en América del Norte, Europa, Asia Pacífico, Medio Oriente y África y América del Sur, y cada región se estudia más a fondo en todos los países.

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Se estima que América del Norte contribuye de manera destacada al crecimiento del mercado y mantuvo la cuota de mercado máxima en 2023. Las crecientes inversiones del gobierno canadiense en el proveedor de chips SiPh, One Silicon Chip Photonics (OSCP) contribuirán al crecimiento del mercado regional. Esto se debe a que dichas inversiones traerán avances tecnológicos en vehículos autónomos y drones. De manera similar, la presencia de una gran cantidad de proveedores de tecnología fotónica de silicio en países como Estados Unidos y Canadá impulsará la demanda de productos durante el período de pronóstico.

• Según una investigación, en marzo de 2024, Estados Unidos, China, Japón y Alemania representaban casi el 75% de la población mundial. fotónica producción de componentes. Además, el aumento de las actividades de investigación y desarrollo para mejorar las capacidades industriales de los productos SiPh impulsará el crecimiento del mercado en América del Norte durante el período de pronóstico.

Se estima que Asia Pacífico registrará la CAGR más alta durante el período de pronóstico. Esto se debe al mayor número de usuarios de 5G y al creciente uso de teléfonos inteligentes y otros dispositivos inteligentes en países como China, India y Japón. El aumento de la capacidad de la red en la región también ha creado grandes volúmenes de datos. Por lo tanto, para satisfacer la creciente necesidad de soluciones de comunicación de datos de alta capacidad, la demanda de SiPh aumentará gradualmente. Este factor impulsará el crecimiento del mercado en Asia Pacífico durante el período de pronóstico.

Se prevé que Europa muestre un crecimiento moderado durante el período previsto. Esto se debe a la creciente adopción de prácticas de fabricación automatizadas y a los continuos desarrollos en la industria de la fotónica de silicio por parte de diferentes empresas clave para generar innovación. Estos factores impulsarán el crecimiento del mercado en la región durante el período de pronóstico. De manera similar, la creciente red de centros de datos para brindar servicios de comunicación fluidos con baja latencia entre países, como el Reino Unido, Alemania, Italia y Francia impulsará el crecimiento del mercado.

• Según una encuesta de un investigador en 2023, había un total de 6.603 centros de datos presentes entre los 135 países enumerados en todo el mundo. Entre ellos, 310 centros de datos estaban presentes en Alemania, 204 en Francia, 345 en el Reino Unido y 97 en España. Por lo tanto, al considerar estos factores, la demanda de SiPh en Europa aumentará moderadamente durante el período previsto.

Se prevé que los mercados de Oriente Medio, África y América del Sur experimenten un crecimiento exponencial durante el período previsto. Esto se debe a la creciente presencia de nuevas empresas de SiPh en países como Israel, los Emiratos Árabes Unidos y Brasil, junto con el creciente número de telecomunicaciones y empresas de comunicación de datos en ambas regiones. Estos son los factores clave que se prevé que impulsen el crecimiento de los mercados durante el período de pronóstico.

Lista de empresas clave en el mercado de fotónica de silicio

Desarrollos tecnológicos de empresas líderes para ayudar a la proliferación del mercado

Las empresas que operan en el mercado incluyen principalmente Intel Corporation, Cisco Systems, Inc., Juniper Networks, GlobalFoundries U.S. Inc., Lumentum Operations LLC y Synopsys, Inc. Estas empresas se centran en aportar innovación a las aplicaciones de telecomunicaciones y comunicaciones de datos. Para mejorar sus operaciones en todo el mundo, los actores del mercado están utilizando diversos métodos estratégicos, como asociaciones, colaboraciones, adquisiciones y fusiones.

Lista de empresas clave perfiladas:

• Corporación Intel (A NOSOTROS.)


• Cisco Systems, Inc. (EE. UU.)


• Juniper Networks (EE. UU.)


• GlobalFoundries U.S. Inc.   (A NOSOTROS.)


• Lumentum Operations LLC (EE.UU.)


• Corporación IBM (EE.UU.)


• Broadcom, Inc. (EE.UU.)


• Hamamatsu Fotónica K.K. (Japón)


• Sinopsis, Inc. (A NOSOTROS.)


• OSCPS Motion Sensing Inc. (Canadá)


• Marvell Technology, Inc. (EE. UU.)

DESARROLLOS CLAVE DE LA INDUSTRIA:

• Marzo de 2024: Teramount formó una asociación con GlobalFoundries (GF) para resolver los desafíos de conectar fibras al chip SiPh para utilizar la conectividad óptica de alta velocidad para centros de datos y aplicaciones basadas en AI/ML. Esta colaboración tiene como objetivo abordar los crecientes desafíos energéticos y las demandas de ancho de banda de las aplicaciones de telecomunicaciones y comunicaciones de datos.


• octubre 2023 : DustPhotonics lanzó su primer chip fotónico de silicio 800G-DR8 de un solo chip que se utilizará en diversas aplicaciones de centros de datos para ofrecer una solución informática de alto rendimiento para una comunicación perfecta.


• Septiembre 2023: Vodafone colaboró ​​con iPronics, con sede en Valencia, y Salience Labs, con sede en el Reino Unido, para desarrollar nuevos chips fotónicos de silicio como hardware. Este hardware se utilizará para mejorar la capacidad de las Redes Abiertas de Acceso Radio (open RAN) en un centro de investigación y desarrollo de Málaga.


• Septiembre de 2023: Tower Semiconductor se asoció con InnoLight Technology para lanzar la plataforma PH18 procesada con Silicon Photonics de Tower de múltiples generaciones basada en transceptores ópticos de velocidad 400G/800G. Esta asociación ayudará a ofrecer una plataforma SiPh para generar avances en diversas aplicaciones, incluidos los mercados de IA, sensores, LiDAR automotriz y centros de datos.


• Marzo de 2022: GlobalFoundries Inc. colaboró ​​con algunos actores clave de la industria, como Cisco Systems, Inc., Broadcom, Marvell y NVIDIA. La empresa también se asoció con varios proveedores de fotónica, como Lightmatter, PsiQuantum, Ayar Labs y Xanadu para cumplir con los requisitos avanzados. computación cuántica exigencias de los líderes del mercado.

COBERTURA DEL INFORME

Una representación infográfica de Silicon Photonics Market

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