硅光在下游领域的具体应用及市场空间
思瀚产业研究院 羲禾    2026-07-08

当前在数据通信领域，AI 集群及超大数据中心建设成为行业发展的主要驱动力。光互连的应用场景主要包括 Scale out、Scale up 以及 Scale across。

A、Scale out，算力集群内的节点间互连

Scale out 侧重于算力节点的横向扩展。在超大规模 AI 集群中，为满足分布式训练无阻塞、低延迟的严苛要求，网络普遍引入多层 Leaf-Spine 架构。该架构衍生出海量的机柜间东西向互连需求，单个集群往往需要部署数万甚至数十万只高速光模块。目前，Scale out 互连场景正历经从 400G、800G 向 1.6T 跨越的核心窗口期，硅光模块因其在高带宽下的集成与成本优势，正成为 Scale out 升级的主要方案。

B、Scale up，算力节点内互连

Scale up 聚焦于节点内部，旨在将数十上百颗 GPU 捆绑成一个超级节点，当前该场景在极短距离内仍依赖铜缆互连。随着SerDes向224G及以上速率演进，高频信号在铜介质中的衰减呈指数级增加，传统的直连铜缆有效传输距离仅能勉强满足单机柜内部的紧凑互连，当 Scale up 试图突破单机柜的功率密度与空间极限、向多机柜扩展以构建更大规模的超级节点时，铜缆的物理限制成为关键瓶颈。

这迫使光电转换界面需要前移至芯片旁，基于硅光集成的 NPO、CPO 光互连架构，凭借极低的时延与功耗表现，有望率先在 Scale up 网络中迎来关键渗透，同时也为 Scale out 网络提供更高密度的光互连方案。

C、Scale across，跨数据中心/算力集群间互连

Scale across 场景旨在将分布在不同楼宇、不同园区乃至不同城市的多个 AI集群，通过高性能、超低时延的光网络横向跨地域连接，从而在逻辑上构建出一个统一运行的 AI 超级算力工厂。Scale across 发展的驱动力主要来自于电力资源和数据中心资源的紧缺。该场景涵盖了 2-10km 的园区级互连与10-80km 的城域级长距互连。

如此大跨度的传输距离，使得传统的直接探测方案受限于光纤色散与损耗无法适用，相干光通信技术成为 Scale across 的必然选择，这一技术趋势正强力拉动面向园区级互连 800G/1.6T Coherent Lite 方案，以及面向城域级长距互连的 400G/800G/1.6T ZR/ZR+硅光相干模块的市场需求急剧增加。

②电信

在电信领域，基于硅光集成技术的相干光模块已在城域 / 核心网（40km-120km）中得到广泛的应用。未来随着定制化低功耗 DSP 以及硅光-薄膜铌酸锂异质集成技术的成熟，硅光光模块有望分别向传输距离更短的回传网（10km-40km）以及传输距离更远的骨干网（1,000km+）渗透。

③市场规模

Scale out 中，硅光集成芯片是硅光模块的核心组件。Scale up 中，当前以电互连为主，光互连有望成为下一代 Scale up 的主要互连方式，硬件的封装形式或将从可插拔的硅光模块转变为面向 NPO/CPO 应用的光引擎，硅光集成芯片在其中亦为关键组件。

从硅光模块来看，2025 年全球硅光模块市场规模为 631.1 亿元，至 2030 年预计将达到 2,632.8 亿元，复合增长率达 33.06%。从面向 NPO/CPO 应用的光引擎来看，2025 年全球 NPO/CPO 光引擎市场规模为 6.2亿元，至 2030 年预计将达到 2,041.9 亿元，复合增长率达 218.69%，将在硅光模块之外开辟全新且高速的增长空间。

根据弗若斯特沙利文数据，从硅光集成芯片来看，市场于 2024 年进入高速增长阶段，2025 年市场规模为 34.9 亿元，预计将以 59.83%的复合增长率至 2030年达到 363.9 亿元。

当前对于硅光市场规模的统计主要聚焦于数据通信与电信，尚未考虑自动驾驶、可穿戴设备和工业及医疗等新兴场景，因此单独分析硅光在新兴应用领域的市场规模。

④自动驾驶

硅光集成技术以其高集成度、低功耗与高精度优势，正成为自动驾驶感知与导航系统升级的关键支撑。

在 FMCW 激光雷达领域，硅光方案通过将多类功能单元集成于单颗芯片，大幅降低系统体积与成本，同时依托相干探测机制，显著提升抗干扰、恶劣天气适应性及测距分辨率，满足高阶自动驾驶的高可靠感知需求。行业正通过 LOSA（激光雷达光学子组件）一体化方案，简化主机厂集成流程，推动 FMCW 激光雷达加速量产落地。

在光纤陀螺仪领域，硅光集成技术正推动行业从“分立光纤方案”向“芯片级集成”演进。Honeywell、KVH 等企业已布局集成式谐振式光纤陀螺仪与光子无源器件方案；Anello、Zero Point Motion 等企业通过硅光波导、微谐振器 PIC等技术，探索用片上光子回路替代传统光纤，打造更紧凑、低成本的高精度惯性导航方案。

根据灼识咨询发布的数据，全球激光雷达解决方案的市场规模于 2024 年达19 亿美元，预计将由 2025 年的 35 亿美元增加至 2030 年的 413 亿美元，年复合增长率为 63.7%。根据 Global Market Insight 发布的数据，2024 年全球光纤陀螺仪市场价值为 13 亿美元，至 2034 年可达 21 亿美元，年复合增长率达 4.9%。

⑤可穿戴设备

硅光集成技术凭借其微型化、多参数同步检测的特性，正推动可穿戴医疗设备向“腕上诊所”形态演进。通过在智能手表中集成可见光与红外硅光子电路模块，硅光子方案可突破传统可穿戴设备的检测局限，实现心电图、血氧、乳酸、酒精、血糖、一氧化碳及血压等多类生理指标的同步监测，检测能力远超现有消费级设备，为健康监测类产品的性能升级与功能拓展提供了关键支撑。

根据 Global Market Insights 数据，2024 年全球可穿戴设备市场规模为 1,798亿美元，未来市场预计将从 2025 年的 2,098 亿美元增长到 2034 年的 9,952 亿美元，年复合增长率为 18.88%。

⑥工业及医疗

在工业与环境传感领域，硅光集成技术凭借高集成度、高灵敏度的优势，正成为气体与环境监测设备升级的关键技术。Aryballe 开发的硅光子电子鼻，利用马赫-曾德尔干涉仪阵列结合机器学习算法，可实现复杂气味的精准识别，为工业气体成分检测与环境监测提供了全新方案；IBM 则基于硅光集成技术实现了甲烷气体的 ppm 级高灵敏度检测，通过可调谐二极管激光吸收光谱技术，开发出可监测甲烷泄漏的片上光谱仪，为工业环境安全监测与碳排放管控提供了小型化、高精度的解决方案，展现出硅光集成技术在工业传感领域的广阔应用前景。

硅光集成技术正推动医疗诊断与成像设备向微型化、高灵敏度、快速检测方向革新。在体外诊断领域，Genalyte 等企业已将硅光子微环谐振传感器应用于生物分子检测，实现了 10 分钟内完成多指标并行检测的能力，检测效率较传统酶联免疫吸附试验提升 10 倍，且已获 FDA 批准并推进商业化落地，可满足基层诊所等去中心化医疗场景的快速检测需求。

在医学成像领域，IMEC 等机构研发的光机械硅光子超声传感器，依托声学薄膜与硅光子波导实现了超高灵敏度检测，其灵敏度较同尺寸压电元件高出两个数量级，可支撑深层组织乳腺成像、肿瘤组织血管分布研究及经颅功能性脑成像等对低压力信号检测能力要求极高的临床场景，为超声与光声成像技术的性能突破提供了新路径。

根据 Mordor Intelligence 数据，2025 年全球工业传感器市场规模为 274.6 亿美元，2030 年预计将达到 428.8 亿美元；2024 年全球医疗设备市场规模为 6,370亿美元，2029 年预计可达 8,930 亿美元。