Yole：2031年光子封裝市場將達(dá)144億美元

  ICC訊 光子學(xué)持續(xù)推動計算、傳感和顯示領(lǐng)域的發(fā)展預(yù)期，但一個主要障礙依然存在：封裝。將光子器件集成到可靠、可擴(kuò)展的模塊和系統(tǒng)中，仍然是行業(yè)最復(fù)雜的挑戰(zhàn)之一。然而，這種復(fù)雜性也正在創(chuàng)造價值，預(yù)計到2031年，光子封裝（Photonics Packaging）市場將達(dá)到144億美元。來自AI基礎(chǔ)設(shè)施的需求，特別是在更高效、更高帶寬、更低功耗互連方面的需求，正在加速共封裝光學(xué)（CPO）的采用，同時增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和量子技術(shù)也正成為重要的增長驅(qū)動力。

  本文基于Yole Group最新發(fā)布的《2026年光子封裝》（Photonics Packaging 2026）報告，探討了塑造光子生態(tài)系統(tǒng)的封裝技術(shù)、集成策略和行業(yè)挑戰(zhàn)，同時揭示了跨應(yīng)用和市場的新機(jī)遇。

  該報告由Yole Group首席光子學(xué)分析師Eric Mounier博士以及光子學(xué)與顯示技術(shù)與市場分析師Rapha?l Mermet-Lyaudoz博士撰寫，是Yole Group一系列光子學(xué)市場與技術(shù)報告的一部分，這些報告還包括《2026年用于數(shù)據(jù)通信和電信的光收發(fā)器》、《2026年硅光子學(xué)》、《2026年數(shù)據(jù)中心共封裝光學(xué)》等。

  封裝技術(shù)演進(jìn)：應(yīng)對AI、AR與量子計算未來需求

  光子封裝的核心是模塊級組裝工作。它涉及將多種組件組合在一起以創(chuàng)建一個完整的光學(xué)引擎，包括激光器芯片、光纖陣列單元、硅光子芯片、棱鏡和光電二極管陣列。這是當(dāng)今光收發(fā)器中常見的架構(gòu)類型，而光收發(fā)器目前仍占據(jù)市場最大份額。然而，這個市場正在發(fā)展。光收發(fā)器正從混合集成（光源芯片通過倒裝芯片方式安裝在硅光子器件上）轉(zhuǎn)向異質(zhì)集成（芯片在鍵合后直接在硅光子芯片上進(jìn)行加工）。然而，一個更深刻的變革來自共封裝光學(xué)（CPO），其中光子集成電路（PIC）與電子集成電路（EIC）堆疊在一起。

  這種轉(zhuǎn)變直接發(fā)揮了先進(jìn)半導(dǎo)體代工廠的優(yōu)勢。臺積電（TSMC）和日月光（ASE）這樣的公司處于有利位置，不僅可以扮演制造領(lǐng)導(dǎo)者的角色，還可能成為標(biāo)準(zhǔn)的制定者。如果行業(yè)要從創(chuàng)新走向大規(guī)模部署，標(biāo)準(zhǔn)化將至關(guān)重要。然而，幾個架構(gòu)問題仍未解決：行業(yè)應(yīng)該傾向于PIC-on-EIC還是EIC-on-PIC（如臺積電當(dāng)前的方法）？混合鍵合會勝過扇出型微凸點(diǎn)嗎？在光學(xué)方面，哪種耦合策略將占主導(dǎo)地位：V形槽、邊緣耦合器還是光柵耦合器？例如，臺積電的COUPE平臺正在推廣中，同時考慮邊緣和表面/光柵方案。

  目前，沒有哪個方案明顯優(yōu)于其他方案。結(jié)果可能較少取決于任何單一技術(shù)的固有優(yōu)勢，而更多取決于更廣泛的系統(tǒng)級要求。未來的系統(tǒng)會依賴寬光譜波段數(shù)據(jù)交換嗎？對準(zhǔn)精度會成為主要瓶頸嗎？這些仍是行業(yè)面臨的問題，而答案最終可能由博通和英偉達(dá)這樣的生態(tài)系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)者決定。

  光纖到芯片的耦合是另一個主要問題，而業(yè)界至少在一點(diǎn)上似乎達(dá)成了共識：連接必須是可拆卸的，以確保可維護(hù)性。Teramount、Senko、英特爾和ICON Photonics等公司都在開發(fā)自己的方法，但標(biāo)準(zhǔn)尚未出現(xiàn)。任何成功的解決方案不僅需要符合硅光子學(xué)的設(shè)計規(guī)則，還需要滿足插槽級集成的機(jī)械要求。

  應(yīng)用拓展：AR與量子技術(shù)成為新支柱

  除了在速度和能效方面已經(jīng)具有明顯優(yōu)勢的數(shù)據(jù)通信和電信領(lǐng)域，光子封裝在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和量子技術(shù)等其他應(yīng)用中也變得越來越重要。在這兩個領(lǐng)域，關(guān)鍵驅(qū)動因素之一是對更小外形尺寸的需求。

  在AR領(lǐng)域，短期路線圖由LCoS和microLED之間的競爭定義，兩者都伴隨著大量的封裝需求。LCoS依賴于投影儀封裝，而microLED則增加了將CMOS背板與外延片混合集成的挑戰(zhàn)。展望未來，基于激光的顯示架構(gòu)預(yù)計將帶來自身新的封裝瓶頸，例如RGB激光陣列到波導(dǎo)的耦合。

  在量子領(lǐng)域，通往大規(guī)模量子比特架構(gòu)的道路仍然充滿變數(shù)。但無論未來是離子阱、中性原子還是光子量子比特，先進(jìn)的光子封裝預(yù)計都將是必不可少的。對于基于離子和原子的平臺，封裝需要支持控制越來越多粒子所需的激光器的密集集成。對于光子量子處理器，對準(zhǔn)要求更為嚴(yán)格，光纖損耗需要保持在0.1 dB以下，遠(yuǎn)高于歷史上約1 dB的損耗水平。

  市場展望：價值占比演變與增長驅(qū)動力

  截至2025年，光子封裝主要由用于數(shù)據(jù)通信和電信的光收發(fā)器驅(qū)動。展望未來，來自AI基礎(chǔ)設(shè)施的需求，特別是對更高效、更高帶寬、更低功耗互連的需求，將加速共封裝光學(xué)在橫向擴(kuò)展（Scale-out）和縱向擴(kuò)展（Scale-up）架構(gòu)中的應(yīng)用。重要的是，這種轉(zhuǎn)變不應(yīng)被視為可插拔光學(xué)的替代品。預(yù)計2025年至2031年間，可插拔光收發(fā)器市場仍將增長。共封裝光學(xué)不應(yīng)取代它們，而應(yīng)被視為光子封裝生態(tài)系統(tǒng)的另一個機(jī)遇層。

  封裝所捕獲的價值份額當(dāng)然會因應(yīng)用而異，這取決于技術(shù)成熟度、制造量以及組裝復(fù)雜性的相對重要性。隨著光路越來越接近邏輯芯片，首先是在EIC層面采用類似COUPE的方法，然后轉(zhuǎn)向類似Marvell和Celestial AI所追求架構(gòu)中的HBM/XPU集成，封裝將變得更加苛刻和更有價值。

  如今，Yole Group估計，光子封裝在數(shù)據(jù)通信用可插拔光收發(fā)器中約占價值的25%，在電信中約占20%。在仍處于早期階段的共封裝光學(xué)中，在2026年至2027年的市場轉(zhuǎn)折點(diǎn)，光子封裝可能約占價值的50%，之后隨著硅光子芯片在價值鏈中占據(jù)更大份額，到2031年將下降至約35%。

  在2031年的展望中，AR可被稱為市場的“第三大應(yīng)用支柱”，并且它可能被證明是特別具有活力的。Yole Group預(yù)計2026-2027年將成為AR的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，隨著單面板RGB解決方案準(zhǔn)備就緒投入量產(chǎn)，2028年將成為microLED的關(guān)鍵一年。這些器件有望顯著縮小外形尺寸并支持更廣泛的采用。

  原文：https://www.yolegroup.com/strategy-insights/photonics-packaging-heads-toward-a-14-4-billion-market-by-2031/