到 2035 年，PIC 市场规模或超过 500 亿美元
预计未来十年人工智能数据中心和高性能计算将推动需求大幅增长。
预计未来十年光子集成电路 (PIC) 市场将增长近一个数量级，到 2035 年将达到年总额 540 亿美元。
根据市场咨询公司 IDTechX 的最新报告，该报告称，这一需求的最大驱动力将是人工智能（AI）数据中心使用的 PIC 收发器。
IDTechX 高级技术分析师 Sam Dale 表示：“人工智能的兴起刺激了对高性能收发器的空前需求，这些收发器能够支持人工智能加速器和数据中心所需的海量数据速率。”
“硅光子学和 PIC 处于这场革命的前沿，它们能够以 1.6Tbps 甚至更高的速度传输数据。”
人工智能驱动的未来
Dale 引用了 Nvidia 最新的 H200 服务器单元作为性能要求的证据，据说每个 GPU 需要多个 800 Gb/s 收发器，而 3.2 Tb/s 收发器预计到 2026 年将问世。
Dale 写道：“对于人工智能来说，高效、高带宽通信的需求变得越来越重要，这使得硅光子学和 PIC 成为人工智能驱动未来的重要组成部分。”
在与 Yu-Han Chang 合作撰写的一份报告中，他指出了该行业的关键参与者，包括英特尔与 Jabil、光学和光子学巨头 Coherent 以及 Infinera 之间的合作，他们都在其收发器中积极使用 PIC。
据称，英特尔的硅光子部门于 2023 年底将其收发器业务转让给捷普，该部门自 2016 年以来已出货超过 800 万片 PIC，显示出该技术相对成熟。
目前，PIC 市场每年的价值约为 60 亿美元，并且已经由数据中心和高性能计算领域的应用主导。
非人工智能应用
Dale 表示，其他 PIC 应用将很快在该主导领域内出现，例如高带宽芯片到芯片互连、连接多个处理器单元的先进封装方法以及共封装光学器件。
戴尔表示：“这些技术正在为下一代计算铺平道路。”他补充说，更复杂的光学元件，例如马赫-曾德尔干涉仪，可以实现比目前更高的速度。
PIC 在数据通信领域的普及也应有助于使其他应用在长期内可行，IDTechX 报告预测，到 2035 年，非数据通信领域的市场规模将约为 110 亿美元。
预计其他最重要的应用将是电信和激光雷达，其他用途包括量子技术和传感器。
报告指出：“某些 PIC 材料，例如氮化硅，可用于一系列不同的传感器，从气体传感器到‘人造鼻’。医疗保健传感器行业可能能够利用光学元件微型化到 PIC 设备中的优势，这可以应用于即时诊断或可穿戴设备。”
PIC 的发展还可以促进调频连续波 (FMCW) 激光雷达的出现，这种激光雷达比传统的飞行时间激光雷达具有很大的优势，但依赖于复杂的光子集成和相对强大且相干的激光源。
Dale 写道：“基于 PIC 的 FMCW 激光雷达有可能通过应用于无人机和自动驾驶汽车来改变汽车和农业行业。”
铌酸锂
在材料方面，分析师表示，尽管目前基于硅和二氧化硅的 PIC 凭借其光传播特性占据主导地位，但这种情况在未来可能会发生变化。
由于硅不直接发光，因此通常与 InP 结合用作光源和光电探测器元件。现有的硅集成电路制造业规模庞大，因此这种情况不太可能发生太大变化，尽管其他材料确实具有一些关键优势。
Dale 表示：“薄膜铌酸锂 (TFLN) 具有适度的普克尔斯效应和低材料损失，正在成为需要高性能调制的应用（如量子系统或未来潜在的高性能收发器）的有力竞争者。”
去年，两家初创公司——哈佛大学衍生公司 HyperLight 和瑞士公司 Lightium——因其基于 TFLN 的光子芯片技术共吸引了 4400 万美元的融资，其主要优势包括高光学线性度、从可见光到中红外波长的宽传输范围以及非线性光学频率转换。
IDTechX 团队还指出，人们正在探索钛酸钡 (BTO) 和稀土金属等更多奇异材料在量子计算和其他尖端应用方面的潜力。
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