Tamanho do mercado de circuitos integrados fotônicos, participação e análise da indústria, por aplicação (telecomunicações, data center, biomédico, computação quântica e outros), por tipo de integração (monolítico, híbrido e módulo), por componente (lasers, MUX/DEMUX, moduladores , Amplificadores Ópticos, Detectores, Atenuadores e Outros) e Previsão Regional, 2024 – 2032

O tamanho global do mercado de circuitos integrados fotônicos foi avaliado em US$ 12,18 bilhões em 2023. O mercado deve crescer de US$ 14,51 bilhões em 2024 para US$ 65,69 bilhões até 2032, exibindo um CAGR de 20,8% durante o período de previsão.

Um circuito integrado fotônico (PIC) consiste em dois ou mais componentes fotônicos dispostos em um microchip para criar um circuito funcional e também é chamado de chip fotônico. Os componentes fotônicos utilizam fótons, em vez de elétrons, como fonte de energia.

Espera-se que o crescimento do mercado de circuitos integrados fotônicos seja impulsionado pela crescente necessidade de taxas de transmissão de dados mais rápidas, especialmente em telecomunicações e data centers. A expansão das redes 5G e a próxima mudança para 6G exigem a incorporação da fotónica para gerir volumes de dados e velocidades de comunicação sem precedentes, impulsionando ainda mais a adoção de PICs. Além disso, o uso de tecnologias de ponta, como computação quântica e a comunicação depende significativamente de PICs para manipular fótons individuais, permitindo avanços significativos nesses campos. Assim, esses fatores estão aumentando a participação no mercado de circuitos integrados fotônicos.

A pandemia COVID-19 teve um impacto misto no mercado de circuitos integrados fotônicos. Embora tenha causado desafios como perturbações na cadeia de abastecimento, também acelerou a procura de comunicação digital e a adopção de tecnologias avançadas, como os PIC. À medida que as indústrias se adaptam ao cenário pós-pandemia, as perspectivas a longo prazo para o mercado PIC permanecem positivas, impulsionadas pelos investimentos contínuos em infra-estruturas de telecomunicações e iniciativas de transformação digital.

IMPACTO DA IA GERATIVA

Capacidades técnicas avançadas de IA generativa para crescimento do mercado alimentado por circuitos integrados fotônicos

A fotônica é uma tecnologia chave para a IA generativa, fornecendo o poder de computação, baixa latência, interconexões, eficiência energética e aceleração necessárias para a próxima onda de desenvolvimento de IA. Espera-se que a integração da fotónica seja uma parte crucial da infra-estrutura que alimenta grandes modelos de linguagem e outros IA generativa aplicações no futuro.

Os circuitos integrados fotônicos podem reduzir o consumo de energia dos aceleradores de hardware de IA em comparação com soluções eletrônicas digitais. A movimentação de dados domina o uso de energia e a fotônica pode movimentar dados com mais eficiência.

Tendências do mercado de circuitos integrados fotônicos

A integração da IA ​​com circuitos integrados fotônicos é uma tendência chave

A colaboração entre a IA e a fotónica abrange vários domínios, com a fotónica a utilizar as capacidades da IA, facilitando redes de IA de alta velocidade e permitindo uma nova categoria de máquinas de processamento de informação (IPMs). A integração de circuitos fotônicos com IA e algoritmos de aprendizado de máquina é uma tendência emergente que pode melhorar a adaptabilidade e o desempenho das redes ópticas. Aprendizado de máquina , em particular, pode ser utilizado para automatizar a otimização de parâmetros para melhorar o desempenho e o rendimento no processo de projeto e produção de PIC.

Algoritmos de IA podem ser incorporados ao PIC para aplicações de computação óptica, aproveitando o paralelismo inerente à óptica para um processamento mais rápido e eficiente, utilizando sinais de luz para executar tarefas de computação específicas. Além disso, um phPIC não só oferece maior desempenho, mas também oferece um caminho para melhorar a eficiência energética, ao mesmo tempo que suporta a miniaturização para minimizar o consumo de energia.

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Fatores de crescimento do mercado de circuitos integrados fotônicos

O crescimento de aplicações em telecomunicações e data centers está ajudando no crescimento do mercado

Os PICs são amplamente utilizados em empresas de telecomunicações e data centers devido à crescente demanda por velocidades de transferência mais altas, que os ICs tradicionais não conseguem suportar. O crescimento das redes de alta capacidade e da tecnologia 5G acelerou ainda mais a necessidade de velocidade. O surgimento e a aceitação generalizada de componentes passivos e transceptores estabeleceram o papel das tecnologias PIC no sector das telecomunicações, enquanto o foco do desenvolvimento 5G tem sido principalmente na tecnologia sem fios e de rádio.

A fotônica e a fibra óptica desempenham um papel vital na transmissão de sinais de e para a nova geração de estações base. Muitos fabricantes aproveitam o alto nível de inovação para desenvolver hardware PIC híbrido econômico e adaptado a requisitos específicos. Além disso, o número crescente de aplicações em nuvem está ampliando rapidamente o tráfego que os data centers precisam gerenciar. Com base na pesquisa do Uptime Institute sobre o centro de dados indústria, a maioria das operadoras utiliza uma combinação de abordagens para operações de data center. A pesquisa revelou que, com cargas de trabalho de TI distribuídas em diferentes instalações e serviços, aproximadamente um terço das cargas de trabalho migraram para provedores de nuvem, colocation, hospedagem e software como serviço (SaaS).

FATORES DE RESTRIÇÃO

Altos custos iniciais e projeto complexo de circuitos integrados fotônicos para impedir a expansão do mercado

O desenvolvimento e fabricação de PICs requerem equipamentos e processos especializados, levando a custos de investimento iniciais significativos. Esta barreira financeira pode dissuadir startups e empresas mais pequenas, limitando a concorrência e a inovação no mercado. Além disso, os processos de projeto e fabricação de PICs são complexos, necessitando de alinhamento preciso dos componentes ópticos. Esta complexidade pode resultar em tempos de desenvolvimento mais longos e numa maior alocação de recursos, o que pode retardar o lançamento de produtos e a penetração no mercado. Esses fatores atuam como uma barreira para a expansão do crescimento do mercado de circuitos integrados fotônicos.

Análise de segmentação de mercado de circuito integrado fotônico

Por análise de aplicação

Segmento de telecomunicações dominado devido à demanda por comunicação de dados de alta velocidade

Com base na aplicação, o mercado é segmentado em telecomunicações , data center, biomédica, computação quântica e outros.

Em termos de quota de mercado, o segmento de telecomunicações dominou o mercado em 2023. A crescente necessidade de transferência de dados em alta velocidade nas redes de telecomunicações é um impulsionador significativo para a adoção de PICs. Esses circuitos permitem a transmissão eficiente de dados em longas distâncias por meio de fibras ópticas, o que é essencial para os sistemas de comunicação modernos. Além disso, a implantação da tecnologia 5G é um importante catalisador para o mercado PIC. As redes 5G exigem soluções avançadas de comunicação óptica para lidar com o aumento do tráfego de dados e menor latência. Os PICs são cruciais para atender a essas demandas, fornecendo a largura de banda e as taxas de dados necessárias para suportar a comunicação sem fio da próxima geração.

Prevê-se que o segmento biomédico registre o maior CAGR durante o período de previsão. A integração dos PICs em aplicações de imagens médicas, biossensorização e telemedicina destaca a sua importância no avanço da tecnologia de saúde. À medida que a demanda por ferramentas de diagnóstico eficientes e precisas continua a aumentar, espera-se que o papel dos PICs na biomedicina se expanda ainda mais, contribuindo para o crescimento global do mercado de PICs.

Por análise de tipo de integração

Segmento monolítico dominado devido a Integração Monolítica Avançada em Circuitos Integrados Fotônicos

Com base no tipo de integração, o mercado é segmentado em monolítico, híbrido e módulo.

Em termos de participação de mercado, o segmento monolítico dominou o mercado em 2023. O tipo de integração combina todos os componentes ópticos, como lasers e detectores, em um único substrato semicondutor. A integração monolítica oferece vários benefícios, incluindo tamanho pequeno, alto desempenho e eficiência de custos. Os PICs criados por meio de integração monolítica podem oferecer níveis excepcionais de integração e eficiência, tornando-os adequados para aplicações críticas, como data centers, redes de telecomunicações e dispositivos de detecção óptica.

Prevê-se que o segmento híbrido registre o maior CAGR durante o período de previsão. PIC Integrado Híbrido (Circuito Integrado Fotônico)  une recursos fotônicos e componentes eletrônicos em um chip, combinando funções ópticas como detectores, lasers e moduladores com circuitos eletrônicos para permitir processamento e comunicação contínuos de dados. Essa integração aumenta a eficiência, a confiabilidade e a velocidade em aplicações de detecção, comunicação óptica de alta velocidade e processamento de informações quânticas. Os PICs utilizam propriedades distintas da luz, os PICs Híbridos Integrados atendem às restrições dos circuitos eletrônicos tradicionais e permitem tecnologias avançadas em vários setores no campo da fotônica.

Por análise de componentes

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O segmento de lasers dominou o mercado devido ao aumento da demanda por transmissão de dados mais rápida

Com base no componente, o mercado é categorizado em lasers, MUX/DEMUX, moduladores, amplificadores ópticos, detectores e atenuadores. 

Em termos de participação de mercado em 2023, o segmento de lasers dominou o mercado. Os dispositivos a laser são elementos essenciais nos PICs e desempenham um papel crucial em uma ampla gama de indústrias. São componentes vitais em sistemas de comunicação óptica, onde os PICs são extremamente importantes. A crescente procura por uma transmissão de dados mais rápida, especialmente em redes 5G, centros de dados e fibra óptica de longa distância, está a impulsionar a necessidade de lasers mais eficientes e mais pequenos dentro dos PICs. Além disso, os lasers são utilizados em diversas aplicações de detecção, como LiDAR para monitoramento ambiental, veículos autônomos e processos industriais. À medida que estas tecnologias progridem, a incorporação de lasers em PICs torna-se cada vez mais crítica para a precisão e fiabilidade.

Espera-se que o segmento de moduladores cresça no maior CAGR durante o período de previsão devido ao seu importante papel na manipulação de sinais ópticos. O mercado PIC é impulsionado significativamente pela crescente necessidade de comunicação de dados em alta velocidade, levando ao aumento da demanda por moduladores avançados.

INFORMAÇÕES REGIONAIS

Com base na geografia, o mercado está fragmentado na América do Norte, América do Sul, Europa, Oriente Médio e África e Ásia-Pacífico.

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A Ásia-Pacífico detinha uma importante participação de mercado de circuitos integrados fotônicos em 2023. Esta região, incluindo a China, tornou-se um mercado importante devido ao crescimento das indústrias de eletrônica e telecomunicações, juntamente com a rápida transferência de semicondutor instalações de produção para países do Sudeste Asiático. A China assistiu a rápidos avanços nas tecnologias PIC na última década, com mais de nove projetos PIC significativos a serem lançados no país. Múltiplas tecnologias e plataformas de materiais foram desenvolvidas para uma ampla gama de aplicações, com foco na comunicação de banda larga, como redes ópticas e sem fio, interconexões ópticas e comunicação óptica coerente.

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Estima-se que a Europa cresça à maior taxa de crescimento durante o período de previsão. A Comissão Europeia, o poder executivo da UE, fez investimentos de longo prazo na tecnologia de circuitos integrados fotônicos. Estes investimentos abrangem o apoio de ponta à investigação básica, o desenvolvimento de dispositivos e software de prova de conceito e, mais recentemente, o estabelecimento de produção em linha piloto. Como resultado, existe agora um ecossistema próspero para as PIC na Europa, oferecendo o potencial para desbloquear as capacidades das tecnologias PIC e trazer benefícios para a população local em vários aspectos económicos e sociais. Além disso, foram lançados vários outros programas para promover o desenvolvimento das PIC na Europa. Por exemplo, o programa InPulse visa fornecer às empresas conceitos inovadores, mas sem instalações de fabricação de PIC, a oportunidade de utilizar a maior parte da tecnologia de produção de última geração para PICs baseados em fosfeto de índio.

Espera-se que a América do Norte registre a segunda maior taxa de crescimento durante o período de previsão. A demanda por tecnologia PIC na América do Norte é alimentada por data centers e aplicações WAN de comunicação por fibra óptica. A necessidade de transferir dados em altas velocidades está crescendo devido ao aumento do computação em nuvem tráfego e o rápido surgimento da Internet da fotônica provavelmente resultarão em uma próspera indústria de IC em toda a região. De acordo com a Cloudscene, os EUA têm o maior número de data centers do mundo, totalizando quase 2.700, o que representa quase 33% dos data centers do mundo. Além disso, os prestadores de serviços devem satisfazer a crescente procura de capacidade de rede à medida que os serviços móveis, de vídeo e em nuvem se tornam cada vez mais essenciais. Prevê-se que as empresas construam as suas redes ópticas utilizando PICs, o que poderá ter um impacto positivo no crescimento do mercado.

Espera-se que o Oriente Médio e a África registrem uma taxa de crescimento significativa no mercado durante o período de previsão. A crescente necessidade de Internet de alta velocidade, análise de dados e tecnologias futuras, como 5G e computação quântica, impulsionam o uso de PICs. Além disso, os programas governamentais e o financiamento para o desenvolvimento de infra-estruturas apoiam o crescimento das redes de comunicação óptica, levando a uma procura de soluções PIC mais eficazes e avançadas na região.

A América do Sul está preparada para um crescimento significativo durante o período de previsão devido à expansão da urbanização e da energia e da infraestrutura elétrica.

PRINCIPAIS ATORES DA INDÚSTRIA

Os participantes do mercado usam estratégias de fusão e aquisição para expandir o alcance de seus negócios

Os principais players da indústria que operam no mercado estão fornecendo PICs avançados, proporcionando maior mobilidade eletrônica, maior flexibilidade de design e propriedades exclusivas em seu portfólio de produtos. Essas empresas priorizam a aquisição de empresas pequenas e locais para expandir o alcance de seus negócios. Além disso, fusões e aquisições, investimentos líderes e parcerias estratégicas contribuem para um aumento na procura de produtos.

Lista das principais empresas de circuitos integrados fotônicos:  

• Infinera Corporation (EUA)


• Corporação Intel (NÓS.)


• Lumentum Operations LLC (EUA)


• Corporação Ciena (NÓS.)


• Cisco Systems, Inc. . (NÓS.)


• Broadcom (EUA)


• POET Technologies (Canadá)      


• Corporação EMCORE (EUA)


• Coherent Corporation (EUA)


• STMicroelectronics (Suíça)

PRINCIPAIS DESENVOLVIMENTOS DA INDÚSTRIA:

• Maio de 2024: A Foxconn Interconnect Technology, participante em soluções de interconexão para estrutura de comunicação e outros mercados em rápido crescimento, selecionou os motores ópticos da POET Technologies Inc., como módulos transceptores ópticos 800G e Silicon PIC para seu 1.6T.


• Março de 2024: A Infinera lançou o ICE-D, uma nova linha de óptica intra-data center de alta velocidade que utiliza tecnologia de circuito integrado fotônico monolítico InP. Este produto teve como objetivo reduzir significativamente a energia e o custo necessários por bit, ao mesmo tempo que oferecia conectividade intra-data center a velocidades superiores a 1,6 Tb/s. Esse avanço capacitou os operadores de data center a gerenciar com eficiência a expansão contínua dos requisitos de largura de banda.


• Março de 2024: MaxLinear e Jabil anunciaram que uma família de módulos transceptores ópticos baseados em fotônica de silício 800G está agora pronta para produção. Esses módulos foram projetados para dar suporte à revolução de IA/ML e são direcionados a data centers, metrôs e redes de transporte sem fio. A Jabil é uma empresa global conhecida por sua experiência em soluções de design, fabricação e cadeia de suprimentos.


• Agosto de 2022: finalizou a aquisição da NeoPhotonics Corporation, desenvolvedora de lasers e soluções optoeletrônicas. A aquisição fortaleceu a posição da empresa para capitalizar as oportunidades de crescimento decorrentes da transformação digital do trabalho e da vida. Esta transformação está a causar um crescimento contínuo na capacidade e eficiência necessárias da infraestrutura de nuvem e de rede.


• Junho de 2022: A Intel Labs fez um desenvolvimento significativo em sua pesquisa sobre fotônica integrada, que representa a vantagem no aprimoramento da largura de banda de comunicação entre silício computacional em redes e em data centers. A pesquisa mais recente mostra desenvolvimentos em óptica integrada de múltiplos comprimentos de onda, como um conjunto de laser de feedback distribuído de oito comprimentos de onda incorporado em um wafer baseado em silício. Este conjunto oferece excepcional uniformidade de espaçamento de comprimento de onda de ± 6,5% e uniformidade de potência de saída de +/-0,25 decibéis, superando as especificações do setor.

COBERTURA DO RELATÓRIO

O relatório fornece uma análise detalhada do mercado e concentra-se em aspectos-chave, como empresas líderes, aplicações líderes, tipos de integração e componentes. Além disso, o relatório oferece insights sobre as tendências do mercado e destaca os principais desenvolvimentos do setor. Além dos fatores acima, o relatório abrange diversos fatores que contribuíram para o crescimento do mercado nos últimos anos.

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