全球整合式量子光學電路市場規模、份額和趨勢分析報告－產業概況和2032年預測

積體量子光學電路市場規模

• 2024 年全球整合量子光路市場規模為10.8 億美元，預計到 2032 年將達到 32.1 億美元，預測期內 複合年增長率為 14.6%。
• 市場成長主要得益於量子技術投資的增加和光子整合的快速發展，這些技術為下一代運算和通訊提供了可擴展、緊湊和高效的量子系統
• 此外，從龐大的光學裝置到微型光子電路的轉變，正在推動電信、國防、醫療保健和資料中心等領域的需求。這些融合趨勢正在加速整合量子光路的開發和部署，從而顯著促進該行業的成長。

積體量子光學電路市場分析

• 整合量子光路是一種微型光子裝置，用於操縱光的量子態，應用於計算、通訊和感測領域。這些電路利用矽光子學和鈮酸鋰等材料來實現可擴展性、能源效率和高保真訊號傳輸。
• 不斷增長的需求主要源自於對高速、安全資料傳輸的需求、量子運算架構的進步，以及政府和科技公司為將量子技術商業化應用於實際情境而持續進行的研發計畫。
• 由於對量子技術的大力研究投入、大型科技公司的存在以及學術機構和產業之間日益加強的合作，北美在整合量子光路市場佔據主導地位，到 2024 年將佔據 35% 以上的份額
• 由於量子研究投資的增加、強大的半導體基礎設施以及中國、日本和韓國等國家的政府支持政策，預計亞太地區將成為預測期內整合量子光路市場成長最快的地區
• 由於全球投資和研發計畫激增，旨在開發可擴展量子處理器，量子運算領域在2024年佔據了39.6%的市場份額，佔據了市場主導地位。積體光子電路正被用於產生、操縱和檢測光的量子態，從而提供建構實用量子電腦所需的可擴展性、抗噪性和緊湊性。

報告範圍和整合量子光學電路市場細分

積體量子光學電路市場趨勢

“對量子教育的興趣日益濃厚”

• 隨著量子資訊科學對下一代技術日益重要，大學、研究機構和私人企業正在加強教育投入，以彌合量子人才缺口。量子教育的蓬勃發展，為研究人員和工程師輸送了大批人才，最終將推動整合量子光路的更廣泛應用和創新。
  • 例如，英特爾公司等全球技術領導者正在與學術機構合作，推出量子教育計畫和大學合作夥伴關係，旨在培養精通量子光子學和積體電路設計的熟練勞動力
• 政府和私人組織正在資助量子研究中心和跨學科項目，進一步將量子光子學納入學術課程
• 大規模開放式線上課程 (MOOC)、專門的量子工程學位課程和專家研討會正在使新一代工程師和物理學家能夠獲得量子光學知識
• 大學附屬衍生公司和新創企業的興起為市場帶來了年輕的創新，加速了學術研究向實用量子光路解決方案的轉化
• 國際合作網絡、會議和聯盟促進專業知識的交流，確保新興人才既具有全球視野，又具有行業相關性

積體量子光學電路市場動態

司機

“量子計算的進步”

• 量子運算的快速突破推動了對整合量子光路的需求，這對於建立可擴展、穩定、高效的運算和通訊量子系統至關重要
  • 例如，Infinera Corporation 和 Ciena Corporation 正在利用量子光子學的進步來開發用於安全量子通訊網路和高效能運算基礎設施的整合光學解決方案
• 與傳統電子電路相比，將多路復用器、調製器和雷射等光子元件整合在單一晶片上可減少能量損失、提高頻寬和處理速度
• 量子光學系統的持續小型化使其更適合部署在商業領域，包括密碼學、資料中心和電信
• 美國、歐洲和亞洲的政府正在積極支持量子硬體的大規模研發，為企業和學術機構與電路製造商的合作提供財政刺激。行業標準的製定和風險投資活動的增加，正在加速公共和私營部門整合量子光路的商業化。

克制/挑戰

“開發成本高”

• 整合量子光路的開發面臨巨大的財務挑戰，包括前期研發成本高、製造流程複雜以及對超潔淨製造環境的需求
  • 例如，Aifotec AG 和 Finisar Corporation 等領先製造商必須在專業設施、先進的光刻設備和經驗豐富的量子光子工程師方面投入大量資源，這使得小公司的成本回收緩慢且難以擴大規模
• 缺乏製造量子光子元件的標準化流程會增加客製化程度和成本，特別是對於早期產品或利基應用而言
• 繼續依賴稀有材料（例如磷化銦、砷化鎵）和複雜的整合方法，這增加了成本並限制了新進入者的進入
• 市場碎片化和缺乏大宗訂單對規模經濟構成挑戰，進一步提高了單位成本。政策性資金有助於抵消一些發展風險，但商業可行性仍取決於製造效率的進一步提升和需求面的成長。

積體量子光學電路市場範圍

市場根據材料類型、成分和應用進行細分。

• 依材料類型

根據材料類型，整合量子光路市場細分為磷化銦、石英玻璃、矽光子學、鈮酸鋰和砷化鎵。矽光子學領域在2024年佔據了最大的市場收入份額，這得益於其與現有CMOS製造技術的兼容性以及其量產的可擴展性。矽能夠在單一晶片上整合光子和電子元件，這使得它在資料中心和量子運算設備等經濟高效、大批量應用中極具吸引力。此外，其在實現緊湊、低損耗和節能的光子電路方面的成熟性能也有助於其廣泛應用。

預計鈮酸鋰市場將在2025年至2032年期間實現最快的成長，這得益於其卓越的電光特性和卓越的訊號調製能力。鈮酸鋰平台在量子光子研究和高頻應用中勢頭強勁，因為它們具有超低的光損耗、更寬的頻寬以及對量子相干性至關重要的增強的相位穩定性。該材料在下一代調製器和乾涉儀中的應用日益廣泛，進一步加速了其需求成長。

• 按組件

根據組件類型，市場細分為波導、定向耦合器、主動組件、光源和探測器。波導部分在2024年佔據了最大的收入份額，這主要歸功於其在光子積體電路中路由和引導光訊號的基礎性作用。其精密的製造和低傳播損耗對於確保複雜量子系統中訊號衰減最小化至關重要。學術和商業量子技術中基於波導的架構的日益普及，推動了該部分的主導地位。

由於量子通訊和感測應用對高靈敏度光子偵測的需求不斷增長，偵測器領域預計將在2025年至2032年期間實現最快的複合年增長率。隨著超導奈米線和雪崩光電二極體技術的進步，探測器在捕獲量子態方面變得越來越精確和高效。它們在增強系統保真度和實現即時量子測量方面發揮著重要作用，使其成為一個快速成長的組件領域。

• 按應用

根據應用，整合量子光路市場細分為光纖通訊、光感測器、生物醫學、量子計算等。受全球投資和研發計畫激增的推動，量子運算領域在2024年佔據了最大的市場收入份額，達到39.6%。積體光子電路正被用於產生、操控和檢測光的量子態，從而提供建構實用量子電腦所需的可擴展性、抗雜訊能力和緊湊性。

預計光學感測器領域將在2025年至2032年期間實現最快成長，這得益於環境監測、醫療診斷和國防領域日益增長的應用。整合光學感測器具有高靈敏度、低佔用空間和增強的資料精度，使其成為檢測微小物理、化學或生物變化的理想選擇。各行各業對緊湊型高性能感測技術的需求不斷增長，正在加速該領域的應用。

積體量子光學電路市場區域分析

• 北美在整合量子光路市場佔據主導地位，2024 年其收入份額最大，超過 35%，這得益於對量子技術的大力研究投資、大型科技公司的存在以及學術機構和產業之間日益加強的合作
• 該地區受益於國防、電信和數據中心等領域早期採用的量子計算和基於光子學的解決方案
• 政府機構和私人組織的持續資助，加上對先進運算能力日益增長的需求，正在鞏固北美在整合量子光子學領域的領導地位

美國積體量子光學電路市場洞察

2024年，美國市場佔據北美最大的收入份額，這得益於其強大的研發生態系統、量子科技新創公司和大學主導的創新中心的主導地位。諸如《國家量子計畫法案》等聯邦政府舉措，以及科技巨頭對可擴展量子運算基礎設施的大量投資，正在推動量子運算的商業化應用。矽光子學與量子平台的融合，正在加速安全通訊和高效能運算等應用領域的需求。

歐洲積體量子光學電路市場洞察

預計在預測期內，歐洲市場將保持穩定的複合年增長率，這得益於公私合作、量子旗艦計劃等項目的資助以及強大的機構研究支持。歐盟各國正致力於加強光子整合能力，以支援安全的資料傳輸和下一代運算。醫療保健、汽車和航空航太領域的需求正在增長，量子感測和安全網路領域的應用也日益增長。

英國積體量子光學電路市場洞察

在英國國家量子技術計劃等國家級措施的推動下，英國市場預計將顯著成長。英國對國防、醫療保健和安全通訊等領域光子量子技術的重視，為市場擴張創造了有利條件。新創公司、大學和產業參與者之間的通力合作，正在推動整合量子電路的創新和商業化。

德國積體量子光學電路市場洞察

德國高度重視精密工程、微電子和光子學，預計市場將持續成長。政府支持的「量子未來」計畫以及對歐盟量子基礎設施計畫的參與正在提升其國內量子能力。德國對高性能工業應用和資料安全的關注，也增強了對可擴展量子光子平台的需求。

亞太地區整合量子光電路市場洞察

在2025年至2032年期間，亞太市場將以最快的複合年增長率成長，這得益於量子研究投資的不斷增加、強大的半導體基礎設施以及中國、日本和韓國等國政府的支持政策。光子晶片製造和整合領域的區域性進步，使亞太地區成為整合量子技術的供需中心。

日本積體量子光電路市場洞察

日本市場憑藉其在半導體創新、光子學研究領域的領先地位以及政府的長期資助，正蓬勃發展。該國致力於推進量子安全通信，並將光子電路整合到醫學成像、電信和自動化領域，促進了穩定的需求。學術界與大型科技公司之間的合作正在提升其商業化潛力。

中國積體量子光電路市場洞察

由於國家對量子基礎設施的大規模投資以及科技製造商群體的快速成長，中國在2024年佔據了亞太地區最大的市場份額。政府主導的安全通訊網路和智慧基礎設施建設項目正在加速部署。隨著國內晶片生產以及量子技術與軍事和工業領域的融合，中國繼續在市場規模和創新方面引領亞太地區。

積體量子光學電路市場份額

整合量子光路產業主要由知名公司主導，包括：

• Ciena公司（美國）
• EMCORE公司（美國）
• NeoPhotonics公司（美國）
• Aifotec AG（德國）
• Infinera Corporation（美國）
• 英特爾公司（美國）
• 博通（美國）
• 思科（美國）
• Oclaro（現為 Lumentum 的一部分）（美國）
• TE Connectivity（瑞士）
• 惠普開發公司（美國）
• 康寧公司（美國）
• JDS Uniphase Corporation（現為 Lumentum 的一部分）（美國）
• Lumentum Operations LLC（美國）
• Finisar公司（美國）
• Enablence Technologies, Inc.（加拿大）

全球整合量子光電路市場的最新發展

• 2024年11月，IonQ宣布與imec合作，旨在開發用於量子運算的光子積體電路和離子阱晶片技術。此次合作標誌著從笨重的光學系統向緊湊、可擴展的光子整合的關鍵轉變，目標是提高量子位元密度並提升量子系統性能。該計劃旨在推動製造技術的創新，降低硬體成本，並加速商業化——這些因素將顯著推動整合量子光路市場的發展，使量子硬體更易於取得、更有效率。
• 2022年2月，英特爾公司宣布收購Tower Semiconductor，此舉將顯著增強英特爾的IDM 2.0策略，提升全球製造能力並實現技術能力多元化。 Tower Semiconductor在射頻、電源管理、矽鍺和工業感測器等模擬技術領域的專業知識，以及其在美國和亞洲的強大影響力，增強了英特爾滿足日益增長的半導體需求的能力。此次收購預計將對整合式量子光電路市場產生積極影響，透過改善先進模擬製程技術的獲取管道，並支援更廣泛地大規模整合量子相容組件。

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