Mercato della fotonica al silicio: dimensioni, quota, tendenze, opportunità e previsioni del settore globale, 2018-2028, segmentato per componente (laser, modulatori, PIC, fotodetector e guide d'onda a bassissima perdita), per applicazione (data center, telecomunicazioni, elettronica di consumo, sanità , automotive e altri), per guida d'onda (400-1.500 NM, 1.310-1.550 NM e 900-7.000 NM), per prodot
Published Date: January - 2025 | Publisher: MIR | No of Pages: 320 | Industry: ICT | Format: Report available in PDF / Excel Format
View Details Buy Now 2890 Download Sample Ask for Discount Request CustomizationMercato della fotonica al silicio: dimensioni, quota, tendenze, opportunità e previsioni del settore globale, 2018-2028, segmentato per componente (laser, modulatori, PIC, fotodetector e guide d'onda a bassissima perdita), per applicazione (data center, telecomunicazioni, elettronica di consumo, sanità , automotive e altri), per guida d'onda (400-1.500 NM, 1.310-1.550 NM e 900-7.000 NM), per prodot
| Periodo di previsione | 2024-2028 |
| Dimensioni del mercato (2022) | 1,34 miliardi di USD |
| Mercato più grande | Nord America |
| CAGR (2023-2028) | 28,79% |
| Segmento in più rapida crescita | Automotive |
Si prevede che il mercato della fotonica al silicio crescerà durante il periodo di previsione a causa dei rapidi sviluppi nel settore 5G, combinati con l'aumento della domanda di servizi basati su cloud, che offrono una pletora di opportunità alle aziende che offrono prodotti nel mercato della fotonica al silicio. Nel corso degli anni, i principali attori hanno mostrato interesse per la tecnologia della fotonica al silicio. Intel Corporation, Cisco Systems, Inc., IBM Corporation e Juniper Networks, Inc., tra gli altri attori, hanno investito molto per affermare il loro predominio nel crescente mercato della fotonica al silicio. Tuttavia, anche con una crescita così enorme, il mercato della fotonica al silicio sta affrontando molte sfide, tra cui problemi nell'adozione di diversi sistemi di comunicazione, rischio di effetti termici e mancanza di commercializzazione nel settore delle telecomunicazioni.
La tecnologia emergente che trasmette dati all'interno di chip per computer tramite fasci ottici è chiamata fotonica al silicio. C'è una significativa opportunità nel futuro dalla fotonica al silicio. Grazie a ciò, è possibile trasferire più dati utilizzando meno energia e senza alcuna perdita di segnale.
Mercato globale della fotonica al siliciodriver e tendenze
Crescente domanda di comunicazione 5G
Si prevede che la tecnologia della fotonica al silicio cambierà completamente il settore delle telecomunicazioni. Fino ad ora, i dati venivano trasmessi sotto forma di segnali elettrici tramite cavi in rame. Tuttavia, l'emergere di tecnologie, come la comunicazione 5G che consente velocità di dati più elevate e la massima produttività consentita dal rame possono potenzialmente agire come un collo di bottiglia sulle velocità di elaborazione. Quindi, con la fotonica al silicio, verrà utilizzato più silicio strutturato per trasmettere segnali laser che trasportano dati e avrà il potenziale per consentire lo spostamento di più dati più velocemente, consumando anche meno energia. Inoltre, la fotonica al silicio può essere facilmente prodotta nella stessa scala di massa delle attuali tecnologie basate sul silicio. Inoltre, aziende come Intel Corporation stanno intensificando il loro portafoglio di transceiver fotonici al silicio da 100G da utilizzare per applicazioni 5G e IoT.
Le tecnologie fotoniche al silicio sono utilizzate principalmente nei sistemi e nelle reti di comunicazione ottica per le loro caratteristiche favorevoli come larghezza di banda, immunità ai campi elettromagnetici e compatibilità con fibra ottica e flessibilità . La fabbricazione di dispositivi fotonici tramite processi compatibili con semiconduttori a ossido di metallo complementari (CMOS) ha aperto una nuova strada per circuiti a basso costo e ingombro ridotto, rendendo le tecnologie ottiche disponibili per numerosi segmenti di rete e nuove applicazioni. Il 5G ricostruisce l'unità di banda base 4G (BBU), l'unità radio remota (RRU) e l'antenna nell'unità centralizzata (CU). D'altra parte, l'unità distribuita (DU) e l'unità antenna attiva (AAU) assicurano che la rete incorpori fronthaul, midhaul e backhaul. Questi cambiamenti hanno aumentato la domanda di transceiver ottici per soddisfare i requisiti di elevata larghezza di banda e distanza associati ai collegamenti critici nell'architettura di rete 5G.
Il crescente numero di smartphone e altri dispositivi connessi ha aumentato il traffico dati, poiché questi dispositivi trasferiscono grandi quantità di dati attraverso una rete in un dato momento, creando ulteriormente la domanda di 5G da parte dei consumatori finali. Secondo Telefonaktiebolaget LM Ericsson, un fornitore leader di soluzioni di rete, si prevede che il traffico dati mobile globale mensile supererà i 100 ExaByte (EB) entro la fine del 2023. Inoltre, la necessità di soluzioni di rete ad alta velocità nei settori sanitario, dell'elettronica di consumo e automobilistico ha creato un'immensa opportunità per i fornitori di servizi 5G. Pertanto, la crescente domanda di infrastrutture 5G avrà un impatto positivo sulla crescita del mercato della fotonica al silicio.
Trasmissione dati ad alta velocità tramite fotonica al silicio
Il settore delle telecomunicazioni ha adottato la tecnologia in fibra ottica come soluzione migliorata per soddisfare la crescente domanda di velocità più elevate e trasmissione dati ad alta capacità sui cavi elettrici in rame. Attualmente, un'enorme quantità di dati viene trasmessa e ricevuta su fibre a lungo raggio, il che ha portato alla sostituzione di switch elettrici ad alto consumo energetico che richiedono conversioni ottico-elettrico-ottiche e causano perdita di segnale. Ciò ha portato all'emergere di switch fotonici per migliorare la qualità della trasmissione e collegare una singola trasmissione a decine e talvolta migliaia di server.
Inoltre, gli switch fotonici basati sul silicio utilizzano la tecnologia CMOS avanzata per ottenere un'enorme attrazione da parte dei ricercatori come piattaforma potente a causa del loro basso costo e dell'elevata capacità . Inoltre, il cablaggio in rame tradizionale sta soffocando l'evoluzione dei data center e l'elaborazione ad alte prestazioni (HPC) a causa della sua lenta capacità di trasferimento dati. Inoltre, è ritenuto inadeguato per applicazioni HPC, data center o per la gestione efficiente di crescenti volumi di dati. D'altro canto, nel caso della fotonica al silicio, i dati vengono trasmessi tra chip di computer tramite raggi ottici, che possono trasmettere grandi quantità di dati in tempi più brevi rispetto ai conduttori elettrici. Con i crescenti progressi nella tecnologia della fotonica al silicio, si prevede che possa realizzare una velocità di trasferimento dati di 1 tbps in modo conveniente.
Aziende come Intel Corporation, IBM Corporation e Cisco Systems, Inc. considerano la fotonica al silicio una tecnologia promettente che può rimodellare il modo in cui i sistemi dei data center scambiano dati e creare apparecchiature rack più snelle. Pertanto, queste aziende stanno investendo in tecnologia. IBM Corporation ha investito nella sua tecnologia nano-fotonica al silicio, che utilizza la luce anziché i segnali elettrici per trasferire dati, consentendo il trasferimento rapido di enormi volumi di dati tra chip di computer in server, grandi data center e supercomputer tramite impulsi di luce. Con l'integrazione dei chip fotonici al silicio, è diventato più facile trasferire grandi quantità di dati (>100 GB) da lunghe distanze grazie alla forte potenza del segnale. Attualmente, la tecnologia fotonica al silicio è ampiamente utilizzata in regioni come il Nord America e l'Europa. Inoltre, con l'aumento della domanda di maggiore larghezza di banda in applicazioni come i data center, il settore si sposterà verso l'integrazione verticale per guidare il processo di produzione. Inoltre, si prevede che lo sviluppo di prodotti optoelettronici assisterà a un numero maggiore di attività di ricerca nei prossimi anni.
Crescente distribuzione di data center
I data center hanno assistito a un ruolo cruciale nell'acquisizione, elaborazione, archiviazione e gestione delle informazioni. Tuttavia, molti data center sono goffi, inefficienti e obsoleti. Quindi, per mantenerli in funzione, gli operatori dei data center li stanno aggiornando per adattarli al mondo in continua evoluzione. Inoltre, nel 2021, Cisco Systems, Inc. ha affermato che il traffico all'interno dei data center aumenterà di tre volte, con un'elevata quota attribuita a strutture iperscalabili come quelle sviluppate da attori leader tra cui Google, Amazon, Facebook, Apple e Microsoft. I data center iperscalabili possono essere espansi praticamente a qualsiasi dimensione desiderabile grazie alla loro architettura. Questi centri richiedono connessioni ad alta velocità per spostare dati forfettari tra i loro elementi costitutivi di base, come i singoli server e le loro apparecchiature di supporto.
Le velocità di trasmissione all'avanguardia nei data center sono per lo più di 100 Gb/s. Tuttavia, il settore punta attualmente a implementare una velocità di circa 400 Gb/s. Si prevede anche che questa velocità aumenterà in futuro. La velocità crescente indica il fatto che le soluzioni di fotonica al silicio saranno in grado di procedere più in profondità nella struttura delle comunicazioni facilmente. Inoltre, la domanda di volume più grande per PIC riguarda le interconnessioni dei data center (o DCI) nelle reti dati e telecomunicazioni, con nuove applicazioni in arrivo, come la tecnologia wireless 5G, i sensori automobilistici o medici. Il fosfuro di indio (InP) è il più utilizzato, ma la fotonica al silicio sta crescendo a un ritmo più veloce. La tecnologia della fotonica al silicio viene adottata nelle connessioni tra sistemi in vari data center. Si prevede inoltre che la tecnologia si sposti anche tra le sezioni sui chip all'interno dei server.
Mercato globale della fotonica al siliciosfide
Piattaforme di progettazione complesse e processi di fabbricazione
La fotonica al silicio sta rapidamente acquisendo maturità nella comunicazione ottica ad alta larghezza di banda, con applicazioni in datacom, reti di accesso e I/O per elettronica ad alta intensità di larghezza di banda insieme ad applicazioni emergenti in spettroscopia e rilevamento. L'integrazione di fotonica ed elettronica è necessaria per ottenere le prestazioni più ottimali dalla fotonica, come affiancata, impilata o sullo stesso chip. Tuttavia, la combinazione di fotonica ed elettronica può creare una serie di nuovi problemi dal punto di vista della progettazione, come la progettazione congiunta e la co-simulazione di circuiti fotonici ed elettronici complessi, algoritmi di verifica in grado di gestire circuiti fotonici e tolleranza alla variabilità .
Ci sono ancora grandi sfide nei processi di fabbricazione, nelle piattaforme di progettazione e nella progettazione di dispositivi specifici per applicazioni a livello di sistema. La proposta di valore fondamentale della fotonica al silicio è che può sfruttare processi di fabbricazione maturi utilizzando l'elaborazione CMOS a risoluzione inferiore rispetto agli attuali chip microelettronici all'avanguardia. Tuttavia, le tecniche di fabbricazione esistenti per dispositivi elettronici di alta qualità non realizzano necessariamente dispositivi ottici di alta qualità in grandi volumi. L'integrazione monolitica di CMOS con la fotonica nei dispositivi fotonici al silicio dipende fortemente dalle regole di progettazione dei processi di fabbricazione specifici, portando a dispositivi che attualmente devono essere post-elaborati per ottenere un'elevata resa.
Problemi di confezionamento con dispositivi fotonici al silicio
Il confezionamento svolge un ruolo significativo nelle implementazioni a livello di sistema dei dispositivi fotonici al silicio. Per i dispositivi fotonici al silicio è necessario un imballaggio robusto ed economico per essere commercializzabili. Affinché la fotonica al silicio sia una piattaforma praticabile, è necessario automatizzare l'imballaggio. Problemi significativi nell'imballaggio sono le connessioni ottiche ad alto volume, la stabilità termica e l'imballaggio appropriato dei componenti elettronici. La maggior parte dei dispositivi fotonici al silicio commerciali sono transceiver. Gli accoppiatori a reticolo in genere forniscono connessioni ottiche,
Anche la stabilità termica è un problema significativo nell'imballaggio dei dispositivi fotonici al silicio. Alcuni di questi dispositivi utilizzano grandi cambiamenti indotti termicamente nell'indice di rifrazione. I dispositivi devono essere confezionati in modo che le fluttuazioni della temperatura esterna non alterino il funzionamento del dispositivo. Inoltre, le proprietà fisiche della fotonica al silicio, che portano a questa generazione termica eccessiva, sono l'assorbimento a due fotoni, un processo in cui una coppia elettrone-lacuna viene eccitata con l'aiuto di una coppia di fotoni. Questo processo, tuttavia, genera calore e luce indesiderati. A causa della generazione di calore termico, la tecnologia della fotonica al silicio è considerata una tecnologia non ecologica, poiché l'inquinamento termico aumenta significativamente la temperatura circostante. Pertanto, il confezionamento con refrigeratori termoelettrici (TEC) sta diventando più comune. Tuttavia, questi componenti aumentano la potenza complessiva e il costo del dispositivo. \
Segmenti di mercato
Il mercato globale della fotonica al silicio è segmentato in componente, applicazione, guida d'onda, prodotto, materiale e regione. In base al componente, il mercato è segmentato in laser, modulatori, PIC, fotodetectori, guide d'onda a bassissima perdita. In base all'applicazione, il mercato è segmentato in data center, telecomunicazioni, elettronica di consumo, sanità , automotive e altri. In base alla guida d'onda, il mercato è segmentato in 400-1.500 NM, 1.310-1.550 NM, 900-7.000 NM. In base al prodotto, il mercato è segmentato in transceiver, attenuatori ottici variabili, switch, cavi, sensori. In base al materiale, il mercato è segmentato in silicio o leghe a base di silicio, fosfuro di indio e altri. In base alla regione, il mercato è segmentato in Nord America, Asia-Pacifico, Europa, Sud America e Medio Oriente e Africa.
Attori del mercato
| Attributo | Dettagli |
| Anno base | 2022 |
| Dati storici | 2018 – 2022 |
| Anno stimato | 2023 |
| Periodo di previsione | 2024 – 2028 |
| Unità quantitative | Ricavi in milioni di USD e CAGR per il 2018-2022 e il 2023-2028 |
| Copertura del report | Previsione dei ricavi, quota aziendale, fattori di crescita e tendenze |
| Segmenti coperti | Componente Applicazione Guida d'onda Prodotto Materiale Regione |
| Ambito regionale | Nord America, Asia-Pacifico, Europa, Sud America, Medio Oriente e Africa |
| Ambito nazionale | Stati Uniti, Canada, Messico, Cina, India, Giappone, Singapore, Corea del Sud, Germania, Italia, Spagna, Regno Unito, Francia, Emirati Arabi Uniti, Arabia Saudita, Sudafrica, Brasile, Argentina, Colombia |
| Aziende chiave profilate | Intel Corporation, Luxtera Inc. (filiale di Cisco Systems, Inc.), Acacia Communications, Inc., Infinera Corporation, IBM Corporation, Finisar Corporation, STMicroelectronics NV, Fujitsu Ltd., OneChip Photonics Inc., NeoPhotonics Corporation |
| Ambito di personalizzazione | Personalizzazione gratuita del report al 10% con l'acquisto. Aggiunta o modifica del paese, della regione e ambito del segmento. |
| Prezzi e opzioni di acquisto | Approfitta di opzioni di acquisto personalizzate per soddisfare le tue specifiche esigenze di ricerca. |
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