據市場調研機構Fact.MR的一份報告預測,到2032年全球光子封裝市場預計將達到4523億(yi) 美元,並預計在2022-2032年期間以5.7%的複合年增長率增長。該公司表示,隨著光子學在幾個(ge) 終端數字應用中的突出應用案例在不斷落地延伸,這一市場將迎來穩步增長。
隨著2.5D和3D封裝集成技術的興(xing) 起以及物聯網的出現,全球的網絡連接需求正在飆升。智能手機和平板電腦等移動設備的數量正在迅速增長,而它們(men) 帶來的數據通信需求正不斷擴大著全球通信網絡所需的容量。數據、邏輯和應用程序到雲(yun) 的傳(chuan) 輸,則增加了減少延遲的需求,同時允許使用光子學來增加網絡容量。
不過,報告中也提到,集成光子和光學器件封裝正麵臨(lin) 多個(ge) 財務、技術和生產(chan) 方麵的障礙。傳(chuan) 統上,封裝被認為(wei) 是整個(ge) 生產(chan) 過程中的高成本階段,占製造成本的近35%。
隨著集成光子器件的新大眾(zhong) 市場的出現,以及這類產(chan) 品單位需求的快速增長,集成光子器件封裝產(chan) 業(ye) 的進展路線圖變得更加重要。打造更價(jia) 格合理、可批量伸縮的封裝工藝流程越來越有必要。
封裝可以被認為(wei) 是電子和光子器件從(cong) 板到芯片的整個(ge) 組裝環節,包括機械外殼,如密封和非密封封裝、微型光學、光纖和電子IC封裝使用線焊、熱管理和倒裝芯片組裝。
而如果要使用這些尖端的生產(chan) 方法,將需要購買(mai) 新的精密包裝工具和設備。基於(yu) 這樣的考慮,先進的機器視覺和機器人係統都將更頻繁地用於(yu) 自動化和被動光學包裝程序,以取代目前的操作組裝程序。人工製造組件不適合複雜的多通道集成光子器件,因為(wei) 它們(men) 不能提供大批量製造所需的亞(ya) 微米對準公差。而用於(yu) 複雜電子組件的包裝機械的改進,則將有助於(yu) 電子和光子封裝的發展。
從(cong) 短期、中期和長期不同階段來看,光子封裝市場的發展各有特點:
短期內(nei) (2022年第二季度至2025年),不斷增長的光子市場,將對光子封裝市場的增長產(chan) 生積極影響。其中,光學光子封裝將主導市場,2022年估值為(wei) 1109億(yi) 美元。
中期(2025-2028年)階段,由於(yu) 光學和光子產(chan) 品的滲透增加,北美和歐洲預計將見證相對較高的光子封裝需求。
長期(2028-2032)來看,通過對納米封裝和3D打印等先進技術的整合,將會(hui) 為(wei) 光子封裝供應商們(men) 提供豐(feng) 富的機遇。
在技術發展應用方麵,諸如被動光纖到PIC對齊、更精確的倒裝芯片垂直集成、改進的熱疊設計等技術進步都產(chan) 生了重大影響。此外,隨著封裝標準的采用與(yu) 發布以及組件和材料供應鏈的鞏固與(yu) 擴展,整體(ti) 光子封裝格局已經發生了動態變化。
除了那些目前已經在使用的技術之外,其他一些正在發展和成熟的技術如何影響未來的光子封裝,也是一個(ge) 值得關(guan) 注的方麵。例如,融合了FR4阻燃防火與(yu) 聚合物波導技術的PCB能夠用於(yu) 演示消散波耦合(evanescent coupling),也可以用於(yu) 生產(chan) 平台。在這方麵,聚合物波導更大的成本效益和加工靈活性(即光刻或直接激光書(shu) 寫(xie) )是其關(guan) 鍵優(you) 勢,特別是對於(yu) 大麵積製造而言。
此外,隨著對更高水平的工作頻率(>25 GHz)和協整光子電子技術的需求不斷增長,將矽光子器件與(yu) 電子放大器、驅動器和其他控製電路封裝成為(wei) 一個(ge) 重大挑戰。為(wei) 此,納米光子封裝技術將成為(wei) 光學封裝市場的驅動力之一。
除了改進芯片技術外,通過將光子學擴展到交換節點,數據中心係統架構的可擴展性和有效性可以大大提高。許多數據中心正在進行創新,將轉換功能轉移到光學領域,並放鬆對數字功能的限製。
由於(yu) 矽光子學與(yu) 電子學的高密度集成特性,廠商們(men) 可以提高每根光纖的帶寬和交換結構中處理的數據的可擴展性。隨著矽光子學在數據中心得到廣泛應用,矽光子學器件的光數據容量可以快速擴展,這得益於(yu) 矽光子學製造技術的改進。
Fact.MR還指出,未來封裝的一個(ge) 重大進步將是從(cong) 器件級封裝過渡到晶圓級封裝。與(yu) 電子封裝一樣,光子器件晶圓級封裝也將從(cong) 發展中受益,並與(yu) 之更接近。隨著光子學成為(wei) 越來越廣泛應用的封裝技術平台,晶圓級封裝工藝將在未來5年內(nei) 開始采用,5-10年內(nei) 實現標準化。
從(cong) 不同地理市場區域來看,亞(ya) 太地區以68.2%的市場占有率主導了2021年的光子封裝市場。到2022年,美洲和歐洲、中東(dong) 和非洲地區的市場份額將達到32.2%。其中,亞(ya) 太地區和美洲對光子封裝的需求預計將分別以5.1%和6.6%的複合年增長率增長。
不同國家來看,到2032年,美國光子封裝市場預計將達到692億(yi) 美元。在中國市場,工業(ye) 激光器、激光雷達和光學係統的需求均在增加,為(wei) 光子封裝行業(ye) 提供了巨大的增長潛力。這些因素將促進中國光子封裝市場的增長,並在2022-2032年期間創造426億(yi) 美元的絕對機會(hui) 。
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