Dimensione del mercato, quota, crescita e analisi del mercato dei chip AI fotonici per tipo (chip elettronico (FPGA o ASIC), chip acceleratore di co-elaborazione fotonica) per applicazione (intelligenza artificiale, guida autonoma, calcolo quantistico, altro) Previsioni dal 2026 al 2035

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PANORAMICA DEL MERCATO DEI CHIP AI FOTONICI

Si stima che il mercato globale dei chip AI fotonici avrà un valore di circa 3,14 miliardi di dollari nel 2026. Si prevede che il mercato raggiungerà i 20 miliardi di dollari entro il 2035, espandendosi a un CAGR del 4,4% dal 2026 al 2035. Il Nord America domina con una quota del 35-40% grazie alle principali startup e alla ricerca sui chip; L'Europa e l'Asia-Pacifico detengono circa il 50-55% messi insieme come produzione fotonica e scala di fabbriche pilota.

Il mercato dei chip AI fotonici sta crescendo rapidamente nel settore dei semiconduttori a causa della crescente domanda di tecnologie informatiche molto veloci ed efficienti dal punto di vista energetico. Invece di batterie e corrente elettrica, i chip fotonici, nell'intelligenza artificiale, elaborano le informazioni utilizzando la luce (fotoni), consentendo loro di funzionare in modo più efficiente e a velocità maggiori. È particolarmente importante nell'intelligenza artificiale, nei data center e nel calcolo ad alte prestazioni perché ha sia velocità di dati elevate che un basso consumo di energia. Aziende e gruppi di ricerca rinomati stanno investendo molto nell'integrazione fotonica per risolvere i limiti dei chip elettronici e soddisfare le crescenti esigenze computazionali dell'intelligenza artificiale e dell'analisi dei big data.

Altre invenzioni nel campo della fotonica del silicio, il crescente interesse per i sistemi di cloud computing e la domanda di processori AI ai confini della rete che consentano di risparmiare energia, favoriscono lo sviluppo del mercato. Quando i modelli di intelligenza artificiale diventano complessi, i chip fotonici consentono alle aziende di effettuare formazione e inferenza più rapidamente. Importanti regioni come il Nord America, l'Europa e l'Asia-Pacifico stanno vedendo investimenti significativi e le partnership tra produttori di chip, aziende di intelligenza artificiale e governi stanno accelerando sia l'innovazione che l'immissione di nuovi prodotti sul mercato. Anche con difficoltà come la costruzione di complessi sistemi fotonici e la loro connessione ad altri sistemi, il mercato dei chip AI fotonici è pronto per una rapida crescita e potrebbe reinventare l'hardware AI per gli anni a venire.

LE CRISI GLOBALI CHE INFLUISCONO SUL MERCATO DEI CHIP AI FOTONICI

IMPATTO DEL COVID-19

L'industria dei chip AI fotonici ha avuto un effetto positivo a causa dell'aumento dei servizi digitali durante la pandemia di COVID-19

C'è stato un effetto misto della pandemia COVID-19 sul mercato Chip AI fotonico. All'inizio della pandemia, le difficoltà nella catena di approvvigionamento globale, la chiusura delle fabbriche e i ritardi nel lavoro di ricerca e sviluppo hanno rallentato la produzione e lo sviluppo di dispositivi fotonici. Molte aziende hanno avuto problemi logistici e i loro investimenti sperimentali e rischiosi, come i chip di intelligenza artificiale fotonica, sono stati ridotti. Per questo motivo, il test dei prototipi, i tempi di implementazione e la creazione di partenariati in questi settori hanno dovuto affrontare difficoltà temporanee.

D'altro canto, il lavoro a distanza, l'aumento dei servizi digitali e il maggiore utilizzo dei dati durante la pandemia hanno evidenziato la grande necessità di una forte infrastruttura informatica. Si è registrato un forte aumento degli investimenti a lungo termine nell'intelligenza artificiale, nel cloud computing e nell'espansione dei data center, che è il settore in cui i chip IA fotonici danno i migliori risultati. Pertanto, dopo la pandemia, sia le aziende che i governi si sono resi conto del valore della fotonica che ha contribuito a ravvivare l'interesse e i finanziamenti per l'area. La pandemia ha spinto le aziende a utilizzare più strumenti digitali che hanno reso i chip IA fotonici più essenziali per l'informatica avanzata.

ULTIME TENDENZE

Passare all'ottica co-confezionata (CPO) per stimolare la crescita del mercato

Una cosa degna di nota che sta accadendo nel mercato dei chip AI fotonici è che le principali aziende di semiconduttori stanno ora utilizzando l'ottica co-packaged (CPO) per aumentare l'efficienza dei sistemi di intelligenza artificiale. Nel maggio 2025 AMD ha rilevato Enosemi dalla Silicon Valley, specializzata in circuiti integrati fotonici, per aumentare il proprio portafoglio CPO. CPO utilizza l'unione diretta di parti ottiche e chip elettronici per il trasferimento dei dati, che è più veloce e consuma meno energia rispetto al tradizionale metodo in rame. In questo modo, AMD si pone in una situazione migliore per combattere Nvidia che utilizza la fotonica nei sistemi di intelligenza artificiale.

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SEGMENTAZIONE DEL MERCATO DEI CHIP AI FOTONICI

Per tipo

In base al tipo, il mercato globale può essere classificato in chip elettronico (FPGA o ASIC) e chip acceleratore di co-elaborazione fotonica.

• I circuiti integrati elettronici, in particolare FPGA (Field Programmable Gate Array) o ASIC (Application-Specific Integrated Circuits): array di gate programmabili sul campo o FPGA, sono chip regolabili che possono essere programmati dopo essere stati realizzati, il che è utile per la prototipazione e l'esecuzione di attività IA specifiche. Nell'inferenza AI, i circuiti integrati specifici dell'applicazione (ASIC) sono ottimizzati per funzioni specifiche e forniscono una forte efficienza. Entrambi utilizzano segnali elettrici per elaborare le informazioni e sono comuni nell'hardware dei computer tradizionali.
• Chip PCA (Photonic Co-Processing Accelerator): per eseguire il trasferimento dei dati e l'elaborazione, questi chip si basano sulla luce (fotoni), quindi le attività sono più efficienti e si risparmia energia. Aggiungono ulteriore velocità ai carichi di lavoro dell'intelligenza artificiale eseguiti dalle reti neurali, consentendo alle operazioni di moltiplicazione delle matrici di essere rapide. In luoghi che richiedono elaborazione ad alta velocità come data center e modelli di intelligenza artificiale, gli acceleratori fotonici sono molto utili.

Per applicazione

In base all'applicazione, il mercato globale può essere classificato in Intelligenza Artificiale, Guida autonoma, Informatica quantistica e Altri

• Intelligenza artificiale: il lavoro di deep learning è reso più semplice e veloce dai processi a matrice ad alta velocità sui chip AI fotonici con un minore consumo energetico. Rendono l'addestramento e l'inferenza dell'IA più efficienti, soprattutto quando sono coinvolti molti dati. Ecco perché sono perfetti per i servizi AI eseguiti nel cloud e per l'analisi in tempo reale.
• Guida autonoma: con queste auto, le informazioni provenienti da molti sensori (LIDAR, radar, telecamere) vengono rapidamente elaborate a bordo da chip fotonici avanzati. I calcoli paralleli che possono gestire supportano decisioni immediate relative alla navigazione e alla sicurezza. Poiché i veicoli elettrici consumano poca energia, la fotonica è una buona soluzione per i sistemi di intelligenza artificiale al loro interno.
• Informatica quantistica: le tecnologie fotoniche fungono sia da processori che da collegamenti tra le parti nei sistemi di elaborazione quantistica. Permettono ai bit quantistici (qubit) di comunicare con i componenti dell'intelligenza artificiale in modo più rapido e silenzioso. Gli errori nell'informatica quantistica vengono ridotti e i calcoli ibridi quantistici-classici migliorano utilizzando chip AI fotonici.

DINAMICHE DEL MERCATO

Fattori trainanti

Richiesta di elaborazione ad alta velocità e a bassa latenza per rilanciare il mercato

Un fattore nella crescita del mercato dei chip AI fotonici è la domanda di elaborazione ad alta velocità e a bassa latenza. Esiste una forte domanda per l'elaborazione dei dati alla massima velocità e con un ritardo minimo. L'intelligenza artificiale avanzata utilizza, ad esempio, l'analisi video istantanea, l'elaborazione del linguaggio naturale o il grande deep learning, che richiedono tutti molta elaborazione e un funzionamento veloce. Con i chip AI fotonici, viene utilizzata la luce anziché le cariche elettriche per far sì che i dati si muovano e vengano elaborati con la stessa rapidità della luce stessa. Riduce il tempo di ritardo e aumenta la velocità di elaborazione del computer rispetto ai chip elettronici standard.

Efficienza energetica e gestione termica per espandere il mercato

Quando i modelli di intelligenza artificiale diventano più grandi, diventa più difficile per i data center e i dispositivi edge controllare energia e calore. Il calore prodotto dai fotoni è molto basso, il che aiuta i chip fotonici a essere molto più efficienti dal punto di vista energetico rispetto ai chip normali. Di conseguenza, questi sono preziosi per l'informatica sostenibile, soprattutto in luoghi come dispositivi mobili di intelligenza artificiale, sistemi di guida autonoma e data center di grandi dimensioni.

Fattore restrittivo

Elevata complessità e costi di produzione che potrebbero potenzialmente ostacolare la crescita del mercato

La realizzazione di chip AI fotonici richiede metodi di fabbricazione distinti dai metodi abituali utilizzati nella produzione di semiconduttori. Creare dispositivi fotonici ed elettronici su un singolo chip fotonico al silicio è molto difficile e comporta costi elevati. Lo scarso sostegno da parte delle fonderie e i pochi progetti su larga scala fanno sì che i costi di prototipazione e produzione siano elevati per le startup e le piccole aziende.

La crescente domanda di elaborazione ultraveloce ed efficiente dal punto di vista energetico nell'intelligenza artificiale per creare opportunità per il prodotto sul mercato

Opportunità

Poiché l'informatica ultraveloce e a risparmio energetico è necessaria nell'intelligenza artificiale, nell'informatica quantistica e nei data center, i chip IA fotonici hanno una grande opportunità di crescita. Poiché la Legge di Moore sta rallentando, la fotonica fornisce un modo per migliorare ancora le prestazioni. Quando i chip fotonici si combinano con il packaging 3D e l'ottica co-confezionata, potrebbero diventare più comuni. Per questo motivo, l'Edge AI, le città intelligenti e lo sviluppo di nuove piattaforme informatiche possono progredire rapidamente.

 

Raggiungere un'integrazione perfetta potrebbe rappresentare una potenziale sfida per i consumatori

Sfida

È ancora difficile collegare pienamente i chip fotonici alla progettazione tipica dei dispositivi elettronici. Sono ancora allo studio metodi efficienti dal punto di vista energetico per trasformare i segnali ottici in segnali elettrici e interconnessioni fotoniche affidabili. Anche i problemi legati all'efficienza a livelli di produzione e costi elevati rappresentano un ostacolo per il settore. La standardizzazione dell'ecosistema è necessaria affinché altre aziende possano abbracciare rapidamente la nuova tecnologia.

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APPROFONDIMENTI REGIONALI SUL MERCATO DEI CHIP AI FOTONICI

• Nord America (OBBLIGATORIO USA)

Il Nord America è la regione in più rapida crescita in questo mercato. Il mercato dei chip AI fotonici negli Stati Uniti è cresciuto in modo esponenziale per molteplici ragioni. Grazie agli importanti investimenti di Intel, AMD e IBM, il Nord America, in particolare gli Stati Uniti, è ai vertici nello sviluppo di chip AI fotonici. Gli sforzi del governo, come la National Photonics Initiative, aiutano sia la scienza che lo sviluppo commerciale. Università rinomate (ad esempio, MIT e Stanford) svolgono un ruolo nel dare forma allo sviluppo della fotonica del silicio combinata e dei sistemi di intelligenza artificiale. Le tecnologie chiave per l'Asia sono data center, auto a guida autonoma e scopi di difesa.

• Europa

Programmi come Horizon Europe e i centri regionali di fotonica stanno aiutando l'Europa a sviluppare la fotonica. La ricerca sulla fotonica integrata e sull'informatica quantistica viene condotta principalmente da Germania, Francia e Paesi Bassi. Lavorando insieme, il mondo accademico, le startup e gli attori industriali stanno aumentando l'innovazione. Esempi di aree su cui si concentrano sono l'intelligenza artificiale nelle telecomunicazioni, l'intelligenza artificiale nel settore automobilistico e la protezione ambientale nell'informatica.

• Asia

L'Asia, in particolare le aree di Cina, Giappone e Corea del Sud, hanno accresciuto la potenza dei propri chip di intelligenza artificiale fotonica attraverso il sostegno del governo e la cooperazione con le grandi imprese tecnologiche. Lo sviluppo di "Made in China 2025" e i programmi quantistici del Giappone stanno incoraggiando più ricerca e sviluppo. Huawei e NTT stanno entrambi esaminando la fotonica del silicio per contribuire a potenziare la tecnologia AI e 6G. La produzione e l'innovazione dell'hardware fotonico stanno diventando parti sempre più importanti dell'offerta della regione.

PRINCIPALI ATTORI DEL SETTORE

Principali attori del settore che plasmano il mercato attraverso l'innovazione e l'espansione del mercato

I principali attori del settore stanno plasmando il mercato dei chip AI fotonici attraverso l'innovazione strategica e l'espansione del mercato. Queste aziende stanno introducendo tecniche e processi avanzati per migliorare la qualità e le prestazioni delle loro offerte. Stanno inoltre espandendo le loro linee di prodotti per includere varianti specializzate, soddisfacendo le diverse preferenze dei clienti. Inoltre, stanno sfruttando le piattaforme digitali per aumentare la portata del mercato e migliorare l'efficienza della distribuzione. Investendo in ricerca e sviluppo, ottimizzando le operazioni della catena di approvvigionamento ed esplorando nuovi mercati regionali, questi attori stanno guidando la crescita e definendo le tendenze nel mercato dei chip AI fotonici.

Elenco delle principali aziende di chip AI fotonici

• Intel [U.S.]
• Luminous Computing [U.S.]
• Lightmatter [U.S.]
• Lightelligence [U.S.]
• Photoncounts [U.S.]

SVILUPPO DEL SETTORE CHIAVE

Marzo 2024: il chip PhotonX AI Accelerator migliora notevolmente i processi di inferenza del deep learning, utilizzando solo una piccola quantità di energia. La fotonica del silicio è collegata a potenti chip IA per fornire sia un'elevata larghezza di banda che una bassa latenza nei data center e nelle apparecchiature IA edge. LightLogic Technologies intende commercializzare questo prodotto come una scelta scalabile per le attività di intelligenza artificiale di prossima generazione, principalmente per il cloud e i settori autonomi. Il lancio segnala l'aumento dell'interesse e delle prospettive commerciali dell'intelligenza artificiale fotonica tra il 2022 e il 2025, guidato dai progressi in entrambi i campi.

COPERTURA DEL RAPPORTO

Lo studio offre un'analisi SWOT dettagliata e fornisce preziose informazioni sugli sviluppi futuri del mercato. Esplora vari fattori che guidano la crescita del mercato, esaminando un'ampia gamma di segmenti di mercato e potenziali applicazioni che potrebbero modellarne la traiettoria nei prossimi anni. L'analisi considera sia le tendenze attuali che le tappe storiche per fornire una comprensione completa delle dinamiche del mercato, evidenziando potenziali aree di crescita.

Il mercato dei chip AI fotonici è pronto per una crescita significativa, guidata dall'evoluzione delle preferenze dei consumatori, dall'aumento della domanda in varie applicazioni e dalla continua innovazione nelle offerte di prodotti. Sebbene possano sorgere sfide come la disponibilità limitata di materie prime e costi più elevati, l'espansione del mercato è supportata dal crescente interesse per soluzioni specializzate e miglioramenti della qualità. I principali attori del settore stanno avanzando attraverso progressi tecnologici ed espansioni strategiche, migliorando sia l'offerta che la portata del mercato. Con il cambiamento delle dinamiche del mercato e l'aumento della domanda di opzioni diverse, si prevede che il mercato dei chip AI fotonici prospererà, con l'innovazione continua e un'adozione più ampia che ne alimenteranno la traiettoria futura.