光电二极管传感器市场规模和份额
光电二极管传感器市场分析
光电二极管传感器市场规模到 2025 年将达到 7.7 亿美元，预计到 2030 年将达到 11 亿美元，在预测期内复合年增长率为 7.47%。全球需求不断增长，因为 5G 回程、支持 LiDAR 的车辆和数据中心光子学都需要优于传统设计的精密光学接收器[1]NTT Corporation 和 NEC Corporation， “具有光纤传感功能的 IOWN 全光子网络实现广域交通流量监控”，NEC Corporation，nec.com 。光子学行业的弹性——2022 年价值为 8650 亿美元，预计 2027 年将达到 1.2 万亿美元——进一步支撑光电二极管传感器市场成长轨迹。然而，铟和镓的供应链脆弱性会带来成本和交货时间风险，可能会影响近期产量水平。 [2]Amy Tolcin，“量化中国镓和锗出口限制对美国经济的潜在影响”，美国地质调查局， usgs.gov 竞争优势正在从分立元件转向集成模块，将光电二极管、信号处理和封装结合在一个单元中，从而缩短客户在电信、汽车和医学成像垂直领域的上市时间。
主要报告要点
- 按传感器类型划分，PIN 器件将在 2024 年占据光电二极管传感器市场份额的 42%，而雪崩光电二极管则占主导地位。到 2030 年，复合年增长率将达到 8.40%。
- 按材料划分，到 2024 年，硅将占据光电二极管传感器市场规模 58% 的份额，而硅锗技术预计将以 8.20% 的复合年增长率增长。
- 按光谱范围划分，2024 年近红外将占据 34% 的收入份额；短波红外 (SWIR) 是增长最快的频段，到 2030 年复合年增长率为 8.50%。
- 从最终用户行业来看，到 2024 年，消费电子产品将占光电二极管传感器市场规模的 29%，而汽车激光雷达预计到 2030 年将以 8.90% 的复合年增长率增长。
- 从地理位置来看，亚太地区占据了 46% 的市场份额。预计到 2024 年，中东和非洲地区的复合年增长率预计将从 2025 年到 2030 年达到 9.60%。
全球光电二极管传感器市场趋势和见解
驱动因素影响分析
| 光纤和 5G 回程部署激增 | +1.8% | 全球（亚太地区、北美领先） | 中期（2–4 年） |
| 加速 LiDAR/ADAS 在车辆中的集成 | +1.5% | 北方美洲、欧洲、中国汽车中心 | 中期（2–4 年） |
| 智能手机对环境光和接近感应的需求 | +1.2% | 全球，集中在亚太地区制造业 | 短期 (≤2 年） |
| 扩大在医学成像和脉搏血氧测定中的使用 | +0.9% | 北美、欧洲、亚太地区新兴市场 | 长期（≥ 4年） |
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光纤和 5G 回程部署激增
数据密集型 5G 网络正在推动运营商使用相干光纤升级骨干链路依赖于低噪声光电二极管的收发器。 NTT 和 NEC 使用 IOWN 全光子网络进行的试验展示了对现有光纤的实时流量监控，确认了基础设施所有者的双重用途价值。[3]NTT Corporation 和 NEC Corporation，“具有光纤传感功能的 IOWN 全光子网络实现广域交通流量监控”，NEC Corporation，nec.com学术原型已经转向能够达到 100 公里范围的 100 Gbps 光电二极管，与早期的 6G 前传基准相匹配。达到 36.4 Gbit/s 的自由空间光链路凸显了高带宽接收器在沟槽成本高昂的城市环境中的多功能性。高能效数据中心互连显示发射器侧能效为 1.59 pJ/bit，这给探测器制造商带来了压力，要求他们在类似的功率预算下提高接收器灵敏度。[4]综合起来，这些要求使光电二极管传感器市场成为下一代有线和无线融合策略的核心。
加速 LiDAR/ADAS 在车辆中的集成
随着成本曲线迅速下降，激光雷达的采用正在超越高端品牌y。索尼的 IMX479 堆叠式 SPAD 深度传感器以 37% 的光子检测效率提供 300 米的检测，样品预计于 2025 年秋季发货。韩国的 SPAD 路线图达到了 56 ps 定时抖动和 8 毫米分辨率，非常适合短距离驾驶员辅助系统。中国供应商刺激了价格竞争，加速了中档汽车的销量增长。 VCSEL 与光电二极管的联合封装可减少材料成本，同时提高可靠性。依赖于外差光电二极管的 FMCW 架构现已达到接近理论上限的检测极限，验证了即将推出的量产。[5]
智能手机对环境光和接近传感的需求
手机制造商继续将环境光、接近和 PPG 生物传感集成到整合模块中，推动大容量硅光电二极管的发展订单。可穿戴设备和智能手机共同支撑 PPG 生物传感器到 2030 年的良好增长，确保额外的发展需要占用空间很小的近红外探测器。屏下指纹和面部 ID 系统需要具有卓越近红外性能和最小串扰的光电二极管，从而推动沟槽隔离和背面照明的创新。基于机器学习的手势识别进一步扩大了可寻址传感器池，而基于激光的空气质量模块（例如松下的 SN-GCQB1）展示了光电二极管设计知识如何在相邻的消费类应用中扩展。设备的使用寿命。 KAIST 最近展示了能够实时监测二氧化碳的室温中红外探测器，这表明未来可以通过 CMOS 兼容性降低成本。 约束影响分析
| 温度相关的暗电流和噪声 | -0.8% | 全球极端气候地区 | 短期（≤ 2 年） |
| 挥发性铟和镓供应链 | -1.1% | 全球、亚太地区制造业受影响最大 | 中期（2-4 年） |
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与温度相关的暗电流和噪声
暗电流随温度呈指数级上升，从而降低关键任务光电二极管部署中的信噪比，证实锗探测器显示出最高的暗电流漂移，而具有交联传输层的有机光电二极管可提供更好的热稳定性。--5 V偏压下的电流密度，提高了消费类可穿戴设备传感器的可靠性。拥有 2.4×10^2 琼斯探测率的钙钛矿探测器有望在商业产量障碍消除后实现长期差异化。
不稳定的铟和镓供应链
中国 2024 年对镓和锗的出口限制凸显了每个 III-V 光电二极管背后的资源风险。[7]Amy Tolcin，“量化中国镓和锗出口限制对美国经济的潜在影响”，美国地质调查局，usgs.gov美国2023年砷化镓晶圆进口大幅下降，引发高性能电信接收器的溢价。 LightPath-NRL 等合作伙伴旨在将 BDNL4 硫族化物玻璃商业化作为锗替代品，从而降低材料成本暴露。可持续性研究项目 6G 的推出可能需要高达每年 4.4% 的铟产量，从而加剧光电二极管传感器市场内的采购竞争。
细分市场分析
按传感器类型：雪崩光电二极管推动创新
2024 年 PIN 器件将占光电二极管传感器市场份额的 42%因为电信和消费类 OEM 更青睐其性价比。预计到 2030 年，雪崩光电二极管的复合年增长率将达到 8.40%，随着激光雷达要求单光子灵敏度，光电二极管传感器的市场规模将扩大。韩国的 56 ps SPAD 里程碑凸显了汽车安全系统时序分辨率改进的竞争空间。设备供应商现在从分立元件迁移到堆叠传感器架构，提供片上信号调节，简化车辆 OEM 认证。
氮化镓 PIN 雪崩变体针对紫外线 f需要抗辐射能力的火灾探测和星载应用。 PN 配置在以价值为导向的消费产品中仍然可行，而肖特基设计则解决带宽胜过量子效率的微波光子学问题。生态系统参与者投资于激光接收器协同设计，以平衡增益、线性度和功率，这表明光电二极管传感器市场内的持续分化。
按材料：硅主导地位受到化合物半导体的挑战
硅保持着光电二极管传感器市场规模 58% 的份额，因为 CMOS 晶圆厂提供了无与伦比的规模和成本经济性。硅锗器件的复合年增长率预计为 8.20%，可提高 1.55 µm 波长下的响应度，同时保持晶圆厂兼容性，对寻求与传统硅管道成本相当的电信 OEM 厂商具有吸引力。砷化镓探测器对于 700 nm-1.8 µm 范围仍然不可或缺，在数据通信光学器件中具有较高的价格。
II 型超晶格架构显示 2.1×1011 cm Hz1/2/W 探测率，比传统 eSWIR 产品高 256%，为机器视觉和农业创造机会。有机光电二极管和量子点混合体现已在 1.15 µm 处实现 5.55×10^2 琼斯探测率，为利基可穿戴设备和环境测试仪指明了经济高效的途径。意法半导体的量子点图像传感器路线图将 1.62 µm 像素间距与 1,400 nm 处的 60% 外部量子效率相结合，暗示光电二极管传感器市场将被主流采用。
按光谱范围：SWIR 应用加速增长
近红外波长占 2024 年收入的 34%，因为电信、生物识别和环境光模块依赖于近红外波长850-1,000 nm 性能。 SWIR 需求以 8.50% 的复合年增长率增长，扩大了用于分类、水分检测和质量检测工具的光电二极管传感器市场规模。索尼的 SenSWIR 芯片通过 Cu-Cu 键减小像素间距，缩小相机占地面积以实现工厂自动化。
工业集成商的价值InGaAs 阵列中的非冷却室温操作，同时权衡可改善暗噪声本底的可选 TEC。硅基黑色 GeSn 光电二极管可提供 1,960 nm 响应，并在 1,200-2,200 nm 范围内减少反射损耗，使 CMOS 工厂能够挑战 III-V 族现有工厂。中波和长波红外仍然专业化，以用于 1-5.5 µm 军事成像的锑化铟光电二极管为主。
按最终用户行业：汽车 LiDAR 推动最高增长
随着智能手机、可穿戴设备和家用设备集成了环境光和生物传感光电二极管，消费电子产品将在 2024 年占据 29% 的收入。汽车 LiDAR 的采用率正以 8.90% 的复合年增长率攀升，强化了光电二极管传感器市场作为 3 级自动驾驶安全支柱的地位。电信运营商在 5G 回程和相干光学升级的支持下维持稳定的订单。
医疗保健应用正在进入一个新的增长阶段，从脉搏血氧测定扩展到计算机断层扫描和 CA 点将光电二极管嵌入多模态探头的再诊断。航空航天和国防预算支持高可靠性需求，Teledyne FLIR 价值 1.683 亿美元的美国陆军传感器套件升级合同就证明了这一点。工业自动化采用间接飞行时间相机，例如 Onsemi 的 Hyperlux ID，可测量拾放机器人的 30 m 深度。
地理分析
亚太地区在光电二极管传感器市场占据主导地位，2024 年占 46% 的收入份额，这得益于中国、日本和印度等国密集的半导体生态系统。韩国。日本 NICT 与索尼合作，实现了首个实用的 1,550 nm 量子点表面发射激光器，提高了光纤通信中的局部元件深度。中国 LiDAR 生产商 Hesai 和 RoboSense 加速降低成本，扩大 OEM 在 500 美元以下传感器目标的采用。韩国KIST在56 ps SPAD阵列方面取得突破让区域供应商提前了解对 ADAS 至关重要的定时抖动指标。
北美平衡创新和国防需求。相干公司公布的 2025 财年第二季度收入为 14.3 亿美元，同比增长 27%，展示了数据通信、仪器仪表和航空航天领域的多元化业务。 CHIPS 法案对磷化铟扩张的拨款将使国内光电二极管供应线免受未来地缘政治冲击的影响。 Quantinuum 在新墨西哥州的新研发中心利用桑迪亚和洛斯阿拉莫斯实验室来加速量子光子学 IP，确保下一代探测器原型的研发。
欧洲拥有高价值的出口利基市场，2022 年光子学出口额为 1,246 亿欧元（1,335 亿美元），相当于 15% 的全球份额，并得到 10.5% 的研发强度的支持。 Lynred 在格勒诺布尔投资 8500 万欧元（9110 万美元）的设施扩建将使洁净室容量翻倍，并确保欧盟国防项目的主权红外供应。 VIGO Photonics 的 HyperPic 中红外专业版该项目由欧盟拨款资助，展示了对针对医疗和工业气体传感的集成光子电路的持续承诺。由于国家智慧城市议程和阿联酋潜在的先进晶圆厂催化了未来的当地需求，中东和非洲地区的 2025-2030 年复合年增长率最快，达到 9.60%。
竞争格局
市场集中度仍然适中。 Hamamatsu Photonics 2024 财年净销售额为 2,039.61 亿日元（13.7 亿美元），正在建设新的化合物半导体制造中心，以提高光半导体产量。相干公司的多元化光学产品组合在 2025 财年第二季度实现了 14.3 亿美元的收入，通过在通信、仪器仪表和电子产品领域的均衡参与实现了 27% 的增长。 SICK AG 和 Endress+Hauser 联手成立 50-50 合资企业，将传感器套件嵌入过程自动化渠道，拓宽跨领域炼油厂和化工厂的销售能力。
战略剧本以垂直整合和差异化知识产权为中心。索尼推进堆叠式 SPAD 设计以锁定汽车 Tier-1，而 Onsemi 则扩展用于工业自动化的间接飞行时间传感器，为 OEM 提供从像素到软件的单一供应商路线。 TDK 的自旋光电探测器展示了一个新兴的利基市场，其中自旋电子学可以将数据吞吐量提高 10 倍，旨在保护 AI 推理集群中的套接字。 Lidwave 等新兴公司利用 4D 激光雷达片上集成，压缩成本和物料清单，这威胁到现有的价格保护伞。
供应链去风险仍然是首要考虑因素。参与者寻求铟和镓的双重采购，并评估锗的硫族化物替代品，以符合 ESG 要求并减少贸易政策风险。有机和钙钛矿光电二极管提供了低温、溶液处理的替代品，可能会破坏现有的基于晶圆的经济性
最新行业发展
- 2025 年 6 月：索尼半导体解决方案宣布推出用于汽车 LiDAR 的 IMX479 堆叠式 SPAD 深度传感器，提供 300 米范围和 37% 的光子检测效率，2025 年秋季提供样品，售价为日元每单位 35,000（235 美元）
- 2025 年 5 月：劳伦斯利弗莫尔国家实验室推出了一种电泳量子点沉积方法，可提高纹理基板上的近红外探测器性能
- 2025 年 4 月：TDK 展示了世界上第一个自旋光电探测器，针对 AI 加速器互连实现了 10 倍的数据速率增益
- 3 月2025年：Onsemi推出Hyperlux ID实时间接ToF传感器，用于30米工业深度传感
