Анализ размера, доли и тенденций мирового рынка интегрированных квантово-оптических схем – Обзор отрасли и прогноз до 2032 года

Размер рынка интегральных квантово-оптических схем

• Объем мирового рынка интегрированных квантовых оптических схем оценивался в 1,08 млрд долларов США в 2024 году и, как ожидается, достигнет 3,21 млрд долларов США к 2032 году при среднегодовом темпе роста 14,6% в течение прогнозируемого периода .
• Рост рынка во многом обусловлен увеличением инвестиций в квантовые технологии и быстрым прогрессом в области фотонной интеграции, которые позволяют создавать масштабируемые, компактные и эффективные квантовые системы для вычислений и коммуникаций следующего поколения.
• Более того, переход от громоздких оптических устройств к миниатюрным фотонным схемам стимулирует спрос в таких секторах, как телекоммуникации, оборона, здравоохранение и центры обработки данных. Эти конвергентные тенденции ускоряют разработку и внедрение интегральных квантово-оптических схем, тем самым значительно стимулируя рост отрасли.

Анализ рынка интегральных квантово-оптических схем

• Интегральные квантово-оптические схемы — это миниатюрные фотонные устройства, которые управляют квантовыми состояниями света для приложений в вычислительной технике, связи и датчиках. Эти схемы используют такие материалы, как кремниевая фотоника и ниобат лития, для достижения масштабируемости, энергоэффективности и высококачественной передачи сигнала.
• Растущий спрос обусловлен в первую очередь потребностью в высокоскоростной и безопасной передаче данных, достижениями в области архитектуры квантовых вычислений и текущими инициативами в области НИОКР со стороны правительств и технологических компаний по коммерциализации квантовых технологий для реальных случаев использования.
• Северная Америка доминировала на рынке интегральных квантовых оптических схем с долей более 35% в 2024 году благодаря значительным инвестициям в исследования в области квантовых технологий, присутствию крупных технологических компаний и растущему сотрудничеству между академическими учреждениями и промышленностью.
• Ожидается, что Азиатско-Тихоокеанский регион станет самым быстрорастущим регионом на рынке интегральных квантово-оптических схем в течение прогнозируемого периода благодаря увеличению инвестиций в квантовые исследования, развитой полупроводниковой инфраструктуре и поддерживающей государственной политике в таких странах, как Китай, Япония и Южная Корея.
• Сегмент квантовых вычислений доминировал на рынке с долей 39,6% в 2024 году благодаря резкому росту глобальных инвестиций и инициатив в области НИОКР, направленных на разработку масштабируемых квантовых процессоров. Интегральные фотонные схемы используются для генерации, управления и обнаружения квантовых состояний света, обеспечивая необходимую масштабируемость, устойчивость к шумам и компактность, необходимые для создания практически применимых квантовых компьютеров.

Область применения отчета и сегментация рынка интегральных квантово-оптических схем

Тенденции рынка интегральных квантово-оптических схем

«Растущий интерес к квантовому образованию»

• Поскольку квантовая информатика становится всё более важной для технологий следующего поколения, университеты, исследовательские институты и частные компании наращивают инвестиции в образование, чтобы восполнить дефицит кадров в области квантовой инженерии. Этот всплеск интереса к квантовому образованию способствует развитию исследовательского и инженерного потенциала, в конечном итоге стимулируя более широкое внедрение и инновации в области интегральных квантово-оптических схем.
  • Например, мировые лидеры в области технологий, такие как корпорация Intel, сотрудничают с академическими учреждениями для запуска инициатив в области квантового образования и создания партнерств с университетами с целью подготовки квалифицированных кадров, обладающих знаниями в области квантовой фотоники и проектирования интегральных схем.
• Правительства и частные организации финансируют центры квантовых исследований и междисциплинарные программы, способствуя дальнейшему внедрению квантовой фотоники в академические программы.
• Массовые открытые онлайн-курсы (МООК), специализированные программы обучения квантовой инженерии и специализированные семинары делают знания в области квантовой оптики доступными для нового поколения инженеров и физиков.
• Рост числа стартапов и спин-оффов, связанных с университетами, выводит на рынок молодые инновации, ускоряя перевод академических исследований в практические решения в области квантовых оптических схем.
• Международные сети сотрудничества, конференции и консорциумы способствуют обмену опытом, гарантируя, что новые таланты будут иметь как глобальную перспективу, так и отраслевую значимость.

Динамика рынка интегральных квантово-оптических схем

Водитель

«Достижения в области квантовых вычислений»

• Стремительный прорыв в области квантовых вычислений обуславливает спрос на интегрированные квантовые оптические схемы, которые необходимы для создания масштабируемых, стабильных и эффективных квантовых систем для вычислений и связи.
  • Например, корпорации Infinera и Ciena используют достижения квантовой фотоники для разработки интегрированных оптических решений для защищенных сетей квантовой связи и высокопроизводительной вычислительной инфраструктуры.
• Интеграция фотонных компонентов, таких как мультиплексоры, модуляторы и лазеры, на одном кристалле позволяет снизить потери энергии, расширить полосу пропускания и повысить скорость обработки по сравнению с традиционными электронными схемами.
• Продолжающаяся миниатюризация квантовых оптических систем делает их более подходящими для использования в коммерческих секторах, включая криптографию, центры обработки данных и телекоммуникации.
• Государственные инициативы в США, Европе и Азии поддерживают масштабные НИОКР в области квантового оборудования, обеспечивая налоговые стимулы для корпоративных и академических партнёрств с производителями микросхем. Разработка отраслевых стандартов и рост активности венчурного капитала ускоряют коммерциализацию интегральных квантово-оптических схем как в государственном, так и в частном секторах.

Сдержанность/Вызов

«Высокие затраты на разработку»

• Разработка интегральных квантовых оптических схем сопряжена со значительными финансовыми трудностями, связанными с высокими первоначальными затратами на НИОКР, сложными процессами изготовления и необходимостью создания сверхчистых производственных сред.
  • Например, ведущие производители, такие как Aifotec AG и Finisar Corporation, должны вкладывать значительные ресурсы в специализированные предприятия, современное литографическое оборудование и опытных инженеров в области квантовой фотоники, что замедляет окупаемость и затрудняет масштабирование для небольших компаний.
• Отсутствие стандартизированных процессов изготовления квантовых фотонных компонентов увеличивает необходимость настройки и затраты, особенно для продуктов на ранних стадиях разработки или узкоспециализированных приложений.
• Продолжается зависимость от редких материалов (например, фосфида индия, арсенида галлия) и сложных методов интеграции, которые увеличивают расходы и ограничивают доступность для новых участников.
• Фрагментация рынка и отсутствие крупных заказов создают трудности для экономии за счёт масштаба, что ещё больше увеличивает себестоимость единицы продукции. Финансирование, обусловленное политикой, помогает компенсировать некоторые риски, связанные с разработкой, но коммерческая жизнеспособность будет зависеть от дальнейшего повышения эффективности производства и роста спроса.

Рынок интегральных квантово-оптических схем

Рынок сегментирован по типу материала, компоненту и области применения.

• По типу материала

В зависимости от типа материала рынок интегральных квантово-оптических схем сегментируется на следующие сегменты: фосфид индия, кварцевое стекло, кремниевая фотоника, ниобат лития и арсенид галлия. Сегмент кремниевой фотоники обеспечил наибольшую долю рынка в 2024 году благодаря совместимости с существующими технологиями изготовления КМОП-структур и масштабируемости для массового производства. Способность кремния интегрировать фотонные и электронные компоненты на одном кристалле делает его весьма привлекательным для экономичных и массовых приложений в центрах обработки данных и квантовых вычислительных системах. Кроме того, его доказанная эффективность в создании компактных, энергоэффективных фотонных схем с низкими потерями способствует его широкому внедрению.

Ожидается, что сегмент ниобата лития будет демонстрировать самые высокие темпы роста в период с 2025 по 2032 год, чему способствуют его превосходные электрооптические свойства и исключительные возможности модуляции сигнала. Платформы на основе ниобата лития набирают популярность в исследованиях квантовой фотоники и высокочастотных приложениях, поскольку они обеспечивают сверхнизкие оптические потери, более широкую полосу пропускания и улучшенную фазовую стабильность, критически важную для квантовой когерентности. Растущее использование этого материала в модуляторах и интерферометрах нового поколения ещё больше увеличивает спрос на него.

• По компонентам

По компонентному составу рынок сегментируется на волноводы, направленные ответвители, активные компоненты, источники света и детекторы. Сегмент волноводов обеспечил наибольшую долю выручки в 2024 году, главным образом благодаря их основополагающей роли в маршрутизации и передаче световых сигналов в фотонных интегральных схемах. Их точное изготовление и низкие потери при распространении критически важны для обеспечения минимального ухудшения сигнала в сложных квантовых системах. Растущее внедрение архитектур на основе волноводов как в академических, так и в коммерческих квантовых технологиях обуславливает доминирование этого сегмента.

Ожидается, что сегмент детекторов будет демонстрировать самые высокие среднегодовые темпы роста в период с 2025 по 2032 год в связи с растущей потребностью в высокочувствительных системах детектирования фотонов для квантовой связи и сенсорных приложений. Благодаря развитию технологий сверхпроводящих нанопроволок и лавинных фотодиодов, детекторы становятся всё более точными и эффективными в регистрации квантовых состояний. Их роль в повышении точности систем и обеспечении возможности квантовых измерений в реальном времени делает их быстрорастущим сегментом компонентов.

• По применению

По области применения рынок интегральных квантово-оптических схем подразделяется на оптоволоконную связь, оптические датчики, биомедицину, квантовые вычисления и другие. Сегмент квантовых вычислений обеспечил наибольшую долю рынка в 39,6% в 2024 году благодаря резкому росту глобальных инвестиций и инициатив в области НИОКР, направленных на разработку масштабируемых квантовых процессоров. Интегральные фотонные схемы используются для генерации, управления и детектирования квантовых состояний света, обеспечивая необходимую масштабируемость, устойчивость к шумам и компактность, необходимые для создания практически применимых квантовых компьютеров.

Прогнозируется, что сегмент оптических датчиков будет демонстрировать самые быстрые темпы роста в период с 2025 по 2032 год, что обусловлено расширением их применения в области мониторинга окружающей среды, медицинской диагностики и обороны. Интегрированные оптические датчики обладают высокой чувствительностью, компактностью и повышенной точностью данных, что делает их идеальными для обнаружения мельчайших физических, химических и биологических изменений. Растущий спрос на компактные и высокопроизводительные сенсорные технологии в различных отраслях ускоряет внедрение этого сегмента.

Региональный анализ рынка интегральных квантово-оптических схем

• Северная Америка доминировала на рынке интегральных квантовых оптических схем с наибольшей долей выручки, превышающей 35% в 2024 году, благодаря значительным инвестициям в исследования в области квантовых технологий, присутствию крупных технологических компаний и растущему сотрудничеству между академическими учреждениями и промышленностью.
• Регион выигрывает от раннего внедрения квантовых вычислений и решений на основе фотоники в таких секторах, как оборона, телекоммуникации и центры обработки данных.
• Постоянное финансирование со стороны государственных учреждений и частных организаций в сочетании с растущим спросом на передовые вычислительные мощности укрепляет лидерство Северной Америки в области интегрированной квантовой фотоники.

Обзор рынка интегральных квантово-оптических схем в США

В 2024 году рынок США обеспечил наибольшую долю выручки в Северной Америке благодаря мощной экосистеме НИОКР, доминированию стартапов в области квантовых технологий и университетских инновационных центров. Федеральные инициативы, такие как Закон о Национальной квантовой инициативе, и значительные инвестиции технологических гигантов в масштабируемую инфраструктуру квантовых вычислений способствуют коммерческому внедрению. Конвергенция кремниевой фотоники с квантовыми платформами ускоряет рост спроса в таких областях, как безопасная связь и высокопроизводительные вычисления.

Обзор европейского рынка интегральных квантово-оптических схем

Ожидается, что европейский рынок будет расти стабильными среднегодовыми темпами в течение прогнозируемого периода благодаря государственно-частному партнерству, финансированию в рамках таких программ, как Quantum Flagship, и мощной институциональной исследовательской поддержке. Страны ЕС концентрируют внимание на укреплении возможностей фотонной интеграции для поддержки безопасной передачи данных и вычислений нового поколения. Спрос растет в здравоохранении, автомобильной и аэрокосмической отраслях, при этом набирает обороты применение квантовых датчиков и защищенных сетей.

Обзор рынка интегральных квантово-оптических схем в Великобритании

Ожидается, что рынок Великобритании продемонстрирует заметный рост, чему будут способствовать такие национальные инициативы, как Национальная программа Великобритании по квантовым технологиям. Внимание страны к фотонно-квантовым технологиям в таких секторах, как оборона, здравоохранение и защищенные коммуникации, создает благоприятные условия для расширения рынка. Совместные усилия стартапов, университетов и представителей отрасли способствуют инновациям и коммерциализации интегральных квантовых схем.

Обзор рынка интегральных квантово-оптических схем в Германии

Ожидается, что Германия будет демонстрировать устойчивый рост рынка благодаря акценту на точном машиностроении, микроэлектронике и фотонике. Поддерживаемые государством инициативы, такие как программа Quantum Futur и участие в инициативах ЕС по развитию квантовой инфраструктуры, расширяют возможности страны. Акцент страны на высокопроизводительных промышленных приложениях и безопасности данных усиливает спрос на масштабируемые квантово-фотонные платформы.

Обзор рынка интегральных квантово-оптических схем в Азиатско-Тихоокеанском регионе

Прогнозируется, что рынок Азиатско-Тихоокеанского региона будет расти самыми быстрыми темпами в год в период с 2025 по 2032 год, чему будут способствовать увеличение инвестиций в квантовые исследования, развитая полупроводниковая инфраструктура и поддерживающая государственная политика в таких странах, как Китай, Япония и Южная Корея. Региональные достижения в производстве и интеграции фотонных чипов позиционируют Азиатско-Тихоокеанский регион как центр спроса и предложения в сфере интегрированных квантовых технологий.

Обзор рынка интегрированных квантово-оптических схем в Японии

Рынок Японии стремительно растёт благодаря лидерству в области полупроводниковых инноваций, исследований в области фотоники и долгосрочному государственному финансированию. Усилия страны по развитию квантово-безопасных коммуникаций и интеграции фотонных схем в медицинскую визуализацию, телекоммуникации и автоматизацию способствуют устойчивому спросу. Сотрудничество между академическими кругами и крупными технологическими компаниями повышает потенциал коммерциализации.

Обзор рынка интегральных квантово-оптических схем в Китае

В 2024 году Китай занимал самую большую долю рынка в Азиатско-Тихоокеанском регионе, чему способствовали масштабные инвестиции в национальную квантовую инфраструктуру и быстрорастущая база производителей технологий. Государственные инициативы по развитию безопасных сетей связи и интеллектуальной инфраструктуры ускоряют процесс внедрения. Активно развивая собственное производство микросхем и интеграцию квантовых технологий в военную и промышленную сферы, Китай продолжает лидировать в Азиатско-Тихоокеанском регионе по объёму рынка и инновациям.

Доля рынка интегральных квантово-оптических схем

Лидерами отрасли производства интегральных квантовых оптических схем являются, в первую очередь, хорошо зарекомендовавшие себя компании, в том числе:

• Ciena Corporation (США)
• Корпорация EMCORE (США)
• Корпорация NeoPhotonics (США)
• Aifotec AG (Германия)
• Корпорация Infinera (США)
• Корпорация Intel (США)
• Broadcom (США)
• Cisco (США)
• Oclaro (теперь часть Lumentum) (США)
• TE Connectivity (Швейцария)
• Hewlett-Packard Development Company, LP (США)
• Corning Incorporated (США)
• JDS Uniphase Corporation (теперь часть Lumentum) (США)
• Lumentum Operations LLC (США)
• Корпорация Finisar (США)
• Enablence Technologies, Inc. (Канада)

Последние разработки на мировом рынке интегральных квантово-оптических схем

• В ноябре 2024 года компания IonQ объявила о сотрудничестве с imec, направленном на разработку фотонных интегральных схем и технологии ионных ловушек для квантовых вычислений. Это партнерство знаменует собой кардинальный переход от громоздких оптических систем к компактной масштабируемой фотонной интеграции с целью увеличения плотности кубитов и повышения производительности квантовых систем. Эта инициатива направлена на стимулирование инноваций в технологиях производства, снижение стоимости оборудования и ускорение коммерциализации — факторы, которые должны значительно продвинуть рынок интегральных квантово-оптических схем, сделав квантовое оборудование более доступным и эффективным.
• В феврале 2022 года корпорация Intel объявила о приобретении Tower Semiconductor. Это приобретение значительно укрепляет стратегию Intel в области IDM 2.0 за счёт увеличения глобальных производственных мощностей и диверсификации технологических возможностей. Опыт Tower в области аналоговых технологий, таких как СВЧ-технологии, управление питанием, SiGe и промышленные датчики, а также её сильные позиции в США и Азии, расширяют возможности Intel по удовлетворению растущего спроса на полупроводники. Ожидается, что это приобретение окажет положительное влияние на рынок интегральных схем квантовой оптики, улучшив доступ к передовым аналоговым технологиям и способствуя более широкой интеграции квантово-совместимых компонентов в масштабе.

SKU-63742