Tamanho do mercado de fotônica de silício, análise de participação e indústria, por componente (fotodetectores, guias de ondas ópticas, filtros de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM), laser e moduladores ópticos), por produto (transceptores, cabos ópticos ativos, multiplexadores ópticos, atenuadores ópticos e Outros), por aplicação (data center e computação de alto desempenho, eletrônicos de consumo, saúde e ciências biológicas, aeroespacial, defesa e segurança, automotivo e outros) e previsão regional, 2024-2032

O tamanho do mercado global de fotônica de silício (SiPh) foi avaliado em US$ 2,24 bilhões em 2023. O mercado deve crescer de US$ 2,69 bilhões em 2024 para US$ 15,83 bilhões até 2032, exibindo um CAGR de 24,8%. A América do Norte dominou o mercado global com uma participação de 35,27% em 2023.

A fotônica do silício (SiPh) é uma tecnologia que utiliza as propriedades do silício para a manipulação de sinais de luz. Ele combina substrato de silício e dispositivos ópticos para fornecer transferências de dados mais rápidas, confiáveis ​​e econômicas em comparação com os métodos tradicionais de transferência de dados. Ele integra à base de silício  Circuitos Integrados (ICs) com componentes fotônicos para transmitir, detectar e modular a luz. Assim, espera-se que esta tecnologia seja altamente útil na miniaturização e no consumo de energia de dispositivos de comunicação óptica.

A crescente penetração da tecnologia 5G e o foco crescente das empresas no desenvolvimento de soluções de comunicação energeticamente eficientes com maior largura de banda impulsionarão o crescimento do mercado durante o período de previsão. Da mesma forma, a crescente demanda por componentes em aplicações de detecção e comunicação usadas em diferentes setores, como saúde, automotivo e agricultura, impulsionará o crescimento do mercado.

Além disso, o aumento dos investimentos dos fornecedores de tecnologia SiPh para trazer avanços no produto, expandindo seu portfólio de produtos, também promoverá o crescimento do mercado durante o período de previsão.

• Por exemplo, em fevereiro de 2024, a DustPhotonics, uma fornecedora de soluções fotônicas de silício, levantou US$ 24 milhões em uma rodada de financiamento da Série B. Este financiamento seria utilizado para impulsionar a produção dos produtos Carmel-4 e Carmel-8, que são utilizados principalmente para aplicações de 400 Gbps e 800 Gbps.

A pandemia da COVID-19 causou uma mudança repentina na procura de dispositivos e chips semicondutores. Por exemplo, a Applied Materials retirou as suas operações comerciais em 2020, uma vez que a pandemia impactou gravemente a cadeia de abastecimento e as operações de fabrico da empresa. Este factor teve um enorme impacto no comportamento do consumidor devido a enormes interrupções na cadeia de abastecimento na indústria transformadora, automóvel e outras indústrias. No entanto, o surto de COVID-19 expandiu o âmbito do SiPh no sector da saúde, trazendo avanços na imagiologia biomédica. Isto levou a um aumento na procura de chips SiPh durante os períodos pandémico e pós-pandémico, principalmente no sector da saúde.

IMPACTO DA IA GERATIVA

Implementação de Gen-AI em Silicon Photonics melhorou a velocidade de transmissão de dados com melhor desempenho do sistema

A integração da IA ​​com a fotônica de silício traz avanços em vários campos, incluindo imagem, comunicação óptica e detecção. A IA integrada visa otimizar os designs dos dispositivos fotônicos para melhorar o desempenho geral e fornecer experiência automatizada para acelerar as atividades de pesquisa e desenvolvimento entre os usuários finais. O Inteligência Artificial (IA) dispositivos SiPh integrados ajudam a atender às necessidades de comunicação interna de maior alcance dos data centers de hiperescala com baixa latência e baixo custo operacional, com relações sinal-ruído aprimoradas. A crescente integração dos recursos de IA e aprendizado de máquina (ML) com a tecnologia SiPh pode trazer desenvolvimentos em circuitos integrados fotônicos (PICs) densamente compactados com eficiência térmica aprimorada e maior velocidade de transmissão de dados.

Além disso, a combinação de IA com SiPh pode aprimorar as capacidades dos sistemas de imagem para diversas aplicações, como diagnóstico médico e microscopia. Essa integração ajuda a melhorar a qualidade da imagem, auxilia no diagnóstico de doenças e fornece análise de imagens em tempo real. Além disso, o SiPh ajuda a tornar a transferência de dados eficiente em aplicativos de IA/ML, melhorando o desempenho do sistema em tempo real e os recursos de tomada de decisão.

• Por exemplo, em outubro de 2023, a Jabil, Inc., fornecedora de soluções de design e cadeia de suprimentos, declarou que adquirirá o atual portfólio de transceptores ópticos conectáveis ​​baseados em fotônica de silício da Intel e seus produtos futuros. Esta aquisição pode atender às necessidades de data centers em nuvem de hiperescala e IA, oferecendo recursos fotônicos completos.

A crescente integração da geração de IA impulsionou a demanda por HPCs e transmissão de dados em alta velocidade com GPUs interconectadas para trazer desenvolvimento ao mercado.

Empresas como NVIDIA, Intel, IBM, TSSMC, NTT, Cisco Systems, Huawei e muitas outras estão integrando IA com ICs baseados em silício para acelerar o crescimento da indústria fotônica de silício. Conseq         - entemente, a integração da geração AI com SiPh pode ajudar a aumentar a velocidade de transmissão de dados e melhorar o desempenho do sistema.

• Por exemplo, em setembro de 2023, a Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) anunciou que estava apostando na tecnologia SiPh para potencializar o crescimento da indústria de semicondutores, integrando-se com bots de bate-papo , como ChatGPT e Bard com menor latência.

Tendências de mercado da Fotônica de Silício (SiPh)

A integração do SiPh com imagens biomédicas para melhorar a detecção de doenças impulsionará o crescimento do mercado

O uso do SiPh no setor de imagens biomédicas oferece diversos benefícios, como miniaturização, alta sensibilidade e capacidades de multiplexação, o que é importante para técnicas avançadas de imagem em biomedicina. A tecnologia SiPh integrada a técnicas de imagem de alta resolução auxilia os pesquisadores na visualização da estrutura biológica, o que auxilia na detecção da doença e na caracterização dos tecidos com imagens de alta resolução.

A crescente integração da técnica fotônica de silício com imagens biomédicas pode trazer inovações no setor de saúde para fornecer medicamentos personalizados, diagnóstico preciso de doenças e melhores resultados para os pacientes. Esta integração visa melhorar as capacidades dos profissionais de saúde com pesquisas biomédicas aprimoradas.

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Fatores de crescimento do mercado de fotônica de silício

Aumento na demanda por transferência de dados em alta velocidade para impulsionar o crescimento do mercado

Hoje em dia, a procura por Computação de alto desempenho (HPC) está aumentando entre as empresas devido ao aumento da carga de trabalho, aos desafios complexos de processamento de dados e à integração de HPCs com IoT e tecnologias de big data. Isso cria diversas dificuldades para a transferência de sinal elétrico convencional atender às crescentes demandas de capacidade dos usuários, uma vez que eles sofrem gravemente com largura de banda limitada e consumo significativo de energia. Assim, para superar esses desafios, surge a necessidade de tecnologias fotônicas eficientes, de baixa latência e de alta largura de banda. Esta tecnologia aproveita a luz para a computação em vez da eletricidade para realizar comunicações de alta largura de banda.

O aumento do uso da tecnologia SiPh oferece soluções práticas para o desafio de transferência de dados de alto volume. Ele oferece transferência de dados confiável, econômica e de alta velocidade do que os sistemas tradicionais baseados em cobre para oferecer melhores serviços de comunicação aos usuários presentes em todo o mundo. Conseq         - entemente, ao aproveitar as propriedades da luz e a escalabilidade da tecnologia do silício, a fotônica do silício oferece a promessa de transmissão de dados mais rápida, eficiente e de menor consumo de energia. A integração do SiPh com sistemas de comunicação de dados de alta capacidade de próxima geração pode superar as limitações da tecnologia tradicional de transceptor em redes de transmissão de alta velocidade. Esses fatores aumentarão a demanda por SiPh para gerenciar a transferência de dados em alta velocidade usando vários aplicativos de comunicação de dados durante o período de previsão.

FATORES DE RESTRIÇÃO

Risco de efeito térmico para restringir o crescimento do mercado

O desafio do efeito térmico é considerado uma grande desvantagem na indústria fotônica de silício, devido à condutividade limitada do material de silício. Este fator pode causar um aumento na temperatura, o que causa atenuação do sinal, desvio de comprimento de onda e falha do dispositivo. SiPh é usado principalmente para realizar comunicação contínua entre data centers, que consome muita energia. Este fator impulsionou a introdução do efeito térmico no servidor de comunicação de dados. No entanto, isto levantou preocupações de sustentabilidade devido ao elevado consumo de energia da indústria fotónica de silício.

A integração de fontes laser de alta potência com chip de silício também gera grande quantidade de calor, o que provoca aumento na temperatura da máquina. Isto pode reduzir o desempenho da máquina.  Da mesma forma, a integração da eletrônica CMOS com um chip SiPh pode causar efeito de expansão térmica que pode causar uma mudança significativa no desempenho dos componentes fotônicos e eletrônicos e ameaçar sua confiabilidade e estabilidade. Assim, o alto efeito térmico é o principal fator que dificultará o crescimento do mercado de fotônica de silício durante o período de previsão.

Análise de segmentação de mercado de fotônica de silício

Por análise de componentes

Acomodando vários canais de comprimento de onda em um único chip usando WDM impulsionou o crescimento do mercado

Com base no componente, o mercado é segregado em fotodetectores, guias de ondas ópticas, filtros de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM), laser e moduladores ópticos.

O segmento de filtros Wavelength-Division Multiplexing (WDM) detinha a maior participação de mercado de fotônica de silício em 2023. Este segmento está dominando o mercado, pois a eficiência energética desempenha um papel vital em ambientes de computação de alto desempenho devido ao aumento da densidade de integração para acomodar vários canais de comprimento de onda em um Chip CMOS. Os chips SiPh combinam componentes eletrônicos e de silício para integrar filtros WDM com outras funções eletrônicas e fotônicas. Esses fatores ajudam os filtros WDM a desempenhar um papel vital na integração de vários comprimentos de onda em um único chip de silício CMOS.

Espera-se que o segmento de guias de ondas ópticos registre o maior CAGR durante o período de previsão. A crescente necessidade de soluções de economia de energia está impulsionando o crescimento do segmento de guias de ondas ópticas no mercado. O uso crescente de guias de onda ópticos em ambientes de computação de alto desempenho ajuda a reduzir o consumo de energia e a dissipação de calor em comparação com interconexões baseadas em cobre. Este fator pode ajudar a reduzir o consumo de energia e construir comunicações de baixa latência entre os usuários.

Por análise de produto

Simplificando as operações de computação e instalação de HPCs com cabo óptico ativo para aumentar a demanda do produto

Com base no produto, o mercado é dividido em transceptores, cabos ópticos ativos, multiplexadores ópticos, atenuadores ópticos, entre outros.

O segmento de cabos ópticos ativos detinha a maior participação de mercado em 2023. Esses cabos ajudam a transferir um grande volume de dados a longa distância em comparação com os cabos de cobre. Eles reduzem o custo de integração em comparação com módulos ópticos tradicionais. Eles também pretendem oferecer operações de instalação simplificadas para HPCs e data centers com aplicações de armazenamento adicionais.

Espera-se que o segmento de multiplexadores ópticos registre o CAGR mais rápido durante o período de previsão. Como os multiplexadores ópticos desempenham um papel fundamental nos sistemas WDM, eles permitem que diferentes comprimentos de onda transmitam as informações através de uma única fibra óptica. Os multiplexadores ópticos ajudam a integrar múltiplas contagens de canais e compactar os designs de chips com baixa perda de potência. Assim, o crescente desenvolvimento de multiplexadores aumentará a capacidade e a eficiência dos sistemas de comunicação óptica durante o período de previsão.

Por análise de aplicação

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Desenvolvimento de comunicação de dados de alta velocidade em data centers e computação de alto desempenho para impulsionar o crescimento do mercado

Por aplicação, o mercado é dividido em data center e computação de alto desempenho, eletrônicos de consumo , saúde e ciências biológicas, aeroespacial, defesa e segurança, automotivo e outros.

Espera-se que o segmento de data center e aplicativos de computação de alto desempenho registre o CAGR máximo durante o período de previsão. Isso se deve à crescente demanda por transferência de dados em alta velocidade e comunicação eficiente de dados em data centers, redes de telecomunicações e computação em nuvem. O uso da tecnologia SiPh nessas aplicações permite o desenvolvimento de dispositivos compactos, de alto desempenho e econômicos, que são muito procurados no mercado de comunicação de dados em rápido crescimento. Esses fatores impactarão positivamente o crescimento do mercado.

O segmento de defesa e segurança detinha a maior participação de mercado em 2023. Isso se deve à crescente necessidade de aplicações críticas de segurança para trazer inovações em interconexões ópticas e redes ópticas, integrando tecnologias avançadas, como IA/ML, Internet das Coisas (IoT) e outros para fins de segurança.

INFORMAÇÕES REGIONAIS

O mercado é estudado na América do Norte, Europa, Ásia-Pacífico, Oriente Médio e África e América do Sul, e cada região é estudada posteriormente entre os países.

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Estima-se que a América do Norte seja um contribuidor proeminente para o crescimento do mercado e detinha a participação máxima de mercado em 2023. Os investimentos crescentes do governo canadense no fornecedor de chips SiPh, One Silicon Chip Photonics (OSCP) contribuirão para o crescimento do mercado regional. Isso porque tais investimentos trarão avanços tecnológicos em veículos autônomos e drones. Da mesma forma, a presença de um grande número de fornecedores de tecnologia fotônica de silício em países como os EUA e o Canadá impulsionará a demanda do produto durante o período de previsão.

• De acordo com a pesquisa, em março de 2024, os EUA, a China, o Japão e a Alemanha representavam quase 75% da população global. fotônica produção de componentes. Além disso, o aumento das atividades de pesquisa e desenvolvimento para melhorar as capacidades industriais dos produtos SiPh impulsionará o crescimento do mercado na América do Norte durante o período de previsão.

Estima-se que a Ásia-Pacífico registre o maior CAGR durante o período de previsão. Isto se deve ao aumento do número de usuários 5G e ao aumento do uso de smartphones e outros dispositivos inteligentes em países como China, Índia e Japão. O aumento da capacidade da rede na região também criou grandes volumes de dados. Assim, para satisfazer a crescente necessidade de soluções de comunicação de dados de alta capacidade, a procura por SiPh aumentará gradualmente. Este fator impulsionará o crescimento do mercado na Ásia-Pacífico durante o período de previsão.

Projeta-se que a Europa apresente um crescimento moderado durante o período de previsão. Isso se deve à crescente adoção de práticas de fabricação automatizadas e ao desenvolvimento contínuo na indústria fotônica de silício por diferentes empresas-chave para trazer inovação. Esses fatores impulsionarão o crescimento do mercado na região durante o período de previsão. Da mesma forma, a crescente rede de data centers para fornecer serviços de comunicação contínuos com baixa latência entre países, como Reino Unido, Alemanha, Itália e França impulsionará o crescimento do mercado.

• De acordo com uma pesquisa de um pesquisador em 2023, havia um total de 6.603 data centers presentes entre os 135 países listados em todo o mundo. Entre estes, 310 data centers estavam presentes na Alemanha, 204 na França, 345 no Reino Unido e 97 na Espanha. Assim, ao considerar estes factores, a procura de SiPh na Europa aumentará moderadamente durante o período de previsão.

Prevê-se que os mercados no Oriente Médio e África e na América do Sul experimentem um crescimento exponencial durante o período de previsão. Isso se deve à crescente presença de startups SiPh em países como Israel, Emirados Árabes Unidos e Brasil, juntamente com o número crescente de telecomunicações e empresas de comunicação de dados em ambas as regiões. Estes são os principais fatores que deverão alimentar o crescimento dos mercados durante o período de previsão.

Lista das principais empresas no mercado de fotônica de silício

Desenvolvimentos tecnológicos de empresas líderes para ajudar na proliferação do mercado

As empresas que operam no mercado incluem principalmente Intel Corporation, Cisco Systems, Inc., Juniper Networks, GlobalFoundries US Inc., Lumentum Operations LLC e Synopsys, Inc. Para aprimorar suas operações em todo o mundo, os players do mercado utilizam diversos métodos estratégicos, como parcerias, colaborações, aquisições e fusões.

Lista das principais empresas perfiladas:

• Corporação Intel (NÓS.)


• Cisco Systems, Inc. (EUA)


• Juniper Networks (EUA)


• GlobalFoundries US Inc.   (NÓS.)


• Lumentum Operations LLC (EUA)


• Corporação IBM (EUA)


• (EUA)


• Hamamatsu Fotônica K.K. (Japão)


• Sinopse, Inc. (NÓS.)


• OSCPS Motion Sensing Inc. (Canadá)


• (EUA)

PRINCIPAIS DESENVOLVIMENTOS DA INDÚSTRIA:

• Março de 2024: A Teramount formou uma parceria com a GlobalFoundries (GF) para resolver os desafios de conexão de fibras ao chip SiPh para utilizar a conectividade óptica de alta velocidade para aplicativos e data centers baseados em AI/ML. Esta colaboração visa enfrentar os crescentes desafios de energia e as demandas de largura de banda das aplicações de telecomunicações e comunicação de dados.


• Outubro de 2023 : DustPhotonics lançou seu primeiro chip fotônico de silício 800G-DR8 de chip único para ser usado em várias aplicações de data center para fornecer uma solução de computação de alto desempenho para comunicação perfeita.


• Setembro 2023: A Vodafone colaborou com a iPronics, com sede em Valência, e com a Salience Labs, com sede no Reino Unido, para desenvolver novos chips fotônicos de silício como hardware. Este hardware será utilizado para aumentar a capacidade das redes abertas de acesso via rádio (open RAN) num centro de investigação e desenvolvimento de Málaga.


• Setembro de 2023: A Tower Semiconductor formou uma parceria com a InnoLight Technology para lançar a plataforma PH18 processada pela Silicon Photonics de várias gerações da Tower, baseada em transceptores ópticos de velocidade 400G/800G. Esta parceria ajudará a fornecer uma plataforma SiPh para trazer avanços em diversas aplicações, incluindo os mercados de IA, sensores, LiDAR automotivo e data centers.


• Março de 2022: colaborou com alguns dos principais participantes do setor, como Cisco Systems, Inc., Broadcom, Marvell e NVIDIA. A empresa também fez parceria com vários fornecedores fotônicos, como Lightmatter, PsiQuantum, Ayar Labs e Xanadu para atender aos requisitos avançados computação quântica exigências dos líderes de mercado.

COBERTURA DO RELATÓRIO

An Infographic Representation of Silicon Photonics Market

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