シリコンフォトニクスおよびフォトニクス集積回路　の世界市場（2026年～2036年）

シリコンフォトニクスとフォトニック集積回路（PIC）は、有望な技術から、現代のコンピューティングにおける構造的な必要不可欠な要素へと、決定的な転換を遂げました。その原動力となっているのが人工知能（AI）です。AIのトレーニングや推論には、アクセラレータ、サーバー、ラック間で膨大な量のデータを極めて低い遅延で転送する必要がありますが、数十年にわたり業界を支えてきた銅製相互接続は物理的な限界に達しています。これは「相互接続のボトルネック」と呼ばれ、高価で消費電力の大きいアクセラレータが、データを待つだけで遊休状態になってしまう状況です。フォトニクスは、この業界が提示した解決策です。光子はより高速に伝播し、距離による信号損失が少なく、チャネルあたりの情報量も多いためです。PICは、半導体業界の確立されたCMOSインフラで製造されたシリコンチップ上に、これらの利点をもたらします。

光トランシーバーは依然として市場の原動力です。データ転送速度は数年ごとに倍増しており、2026年には毎秒1.6テラビットのトランシーバーが商用化されました。2027年頃には3.2Tのサンプル提供が開始され、2028年に向けて量産が拡大する見込みです。データレートが上昇するにつれ、光エンジンとスイッチングまたはアクセラレータASIC間の短い銅配線さえも性能のボトルネックとなります。そのため、光素子をASIC基板上に配置する「コパッケージド・オプティクス（CPO）」が、この10年のパッケージング分野における中心的なテーマとなっています。業界の予測によると、2030年までにAIデータセンター向け光モジュールの約35％がCPOになる可能性があります。

競合情勢はこの勢いを反映しています。ファウンドリが中心的な役割を果たしています。NVIDIAと共同でQuantum-XおよびSpectrum-Xフォトニックスイッチ向けに開発されたTSMCのCOUPEプラットフォームは、業界の基準となっています。一方、Samsungファウンドリは、完成したプロセスデザインキット、300mmプラットフォーム、大規模な光モジュール受注、そして2029年を目標としたターンキーCPOロードマップを揃え、シリコンフォトニクス分野に正式に参入しました。業界再編も激化しています。Marvellは、光ロードマップを3.2Tおよびそれ以上に拡張するため、プラズモニクスベースの変調器開発企業であるPolariton Technologiesを買収しました。また、Credoは、シリコンフォトニックPICを自社内製化するため、DustPhotonicsを約7億5,000万米ドルで買収することに合意しました。さらに、Cienaは、コパッケージ型光エンジン事業を獲得するため、Nubis Communicationsを買収しました。独立系設計会社には依然として十分な資金が供給されています。OpenLightは、標準準拠の1.6Tおよび3.2TリファレンスPICの開発に向け、シリーズAラウンドを5,000万米ドル増額しました。

材料の多様性が、PICをロジックチップと区別しています。シリコンはCMOS互換性とスケーラビリティにおいて優位ですが、間接バンドギャップ半導体であるため効率的に発光することができず、レーザーや検出器にはリン化インジウムと組み合わせて使用されます。低損失かつ強力な電気光学効果を持つ薄膜ニオブ酸リチウムは、高性能変調および量子システム向けに台頭しており、チタン酸バリウムや窒化ケイ素もさらなる選択肢を加えています。データ通信、電気通信、センシング、LiDARに加え、資金調達がますます活発化している量子フォトニクス分野が、需要基盤を拡大しています。

バリューチェーンも変化しています。光モジュールの組立は東南アジアに集中し、高付加価値のレーザーは米国および日本のサプライヤーが引き続き担い、リン化インジウムの原材料は中国に集中しているため、ビジネスの機会と戦略的リスクは密接に結びついています。業界の予測によると、トランシーバーおよび量子技術向けのシリコンフォトニクスおよびPIC市場は、AI主導の光インターコネクトが圧倒的な牽引役となり、2036年まで力強い成長を続ける見込みです。

『世界のシリコンフォトニクスおよびフォトニック集積回路市場2026-2036』は、半導体業界で最も急成長しているセグメントの一つに対する、包括的な市場および技術評価です。人工知能やハイパフォーマンスコンピューティングの進展により、銅製インターコネクトが物理的な限界に達しつつある中、シリコンフォトニクスはデータセンターのインターコネクトにおけるボトルネックを解決する構造的なソリューションとなっています。当レポートでは、今後10年間のフォトニック集積回路（PIC）に関する技術、材料、サプライチェーン、用途、および市場の動向について、詳細かつ独立した分析を提供します。

当レポートは、光集積回路（PIC）とは何か、電子集積回路との違い、その利点と課題、および変調器、レーザー、導波路、検出器などの主要コンポーネントといった基礎知識から始まります。主要な材料プラットフォームをすべて検証し、シリコンおよびシリコン・オン・インシュレータ（SOI）、リン化インジウム、窒化シリコン、薄膜ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、電気光学ポリマーを比較評価するとともに、製造、集積、パッケージングについて評価しています。これには、コパッケージド・オプティクス（CPO）やTSMCのCOUPE、Samsungファウンドリーのプラットフォームに関する詳細な考察も含まれています。

業界のキラーアプリケーションである光トランシーバーについては、800Gから2026年に商用化される1.6Tトランシーバー、さらには3.2Tおよびそれ以降に至るロードマップを追跡する、専用の分析が行われています。当レポートでは、プラグイン型光モジュールからコパッケージド・オプティクスへの移行、NVIDIAとBroadcomの異なるCPOエコシステム、そしてチップエッジの「ビーチフロント」密度危機への対応として台頭している「ワイド・アンド・スロー」型MicroLED光インターコネクトアーキテクチャについて取り上げています。さらに、AIおよびニューロモーフィック・コンピューティング向けのフォトニック・エンジン、ならびに量子コンピューティング、量子通信、量子センシング向けのフォトニック集積回路に関する詳細な評価についても検証しています。

当レポートでは、EDAやファウンドリからOSATに至るまでのサプライチェーンに関する詳細な分析を提供しており、光モジュール組立の東南アジアへのシフト、リン化インジウムウェハーの供給、EMLレーザーの不足、および中華圏におけるシリコンフォトニクスについて網羅しています。当レポートには、数量、金額、ウェーハ数に基づく広範な10年間の市場予測が含まれており、PIC市場全体、データ通信用トランシーバー、ギガビットあたりのコスト、AIアクセラレータの出荷台数、コパッケージド・オプティクス、MicroLED相互接続、量子PIC市場、および材料プラットフォーム別の内訳を網羅しています。

広範な調査と業界専門家へのインタビューに基づき、当レポートではバリューチェーン全体における主要企業および新興企業のプロファイルも紹介しており、MarvellによるPolariton、CredoによるDustPhotonics、CienaによるNubisの買収や、主要な資金調達ラウンドなど、業界の再編をもたらす統合の波を捉えています。当レポートは、アナリストの見解、技術成熟度評価、明確な予測を提供し、コンポーネントサプライヤー、ファウンドリ、システムインテグレーター、ハイパースケーラー、投資家、そしてフォトニック集積回路の将来を理解しようとするすべての方々に不可欠な情報を提供します。

目次：

• エグゼクティブサマリー：主要な取引、定義、市場機会、「銅の壁」、データセンターにおけるフォトニクスのロードマップ、アナリストの見解
• 導入および主要概念：集積回路、フォトニクス対エレクトロニクス、PICの利点と課題
• フォトニック集積回路の主要コンポーネント：コンポーネント要件、トランシーバーの構成要素、TSMC COUPE PDK
• 光源と検出器：化合物半導体レーザー、EEL、VCSEL、CPO超高出力レーザーの要件、EMLの供給不足、光検出器
• 変調器：マッハツェンダー、マイクロリング、電気吸収変調器、SiGe EAM、EOポリマー変調器
• 受動素子：PICアーキテクチャ、導波路、光I/O、結合および素子密度
• 材料と製造：ウェハー、集積化手法、SOI、窒化ケイ素、リン化インジウム、有機ポリマー、薄膜ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、材料のベンチマーク
• サプライチェーンおよび市場分析：フォトニクスおよびInPのサプライチェーン、ファウンドリ、光モジュール、東南アジアへのシフト、NVIDIAおよびBroadcomのCPOエコシステム、中華圏、規制上の考慮事項
• データセンター向けフォトニクス：スケールアップおよびスケールアウトネットワーク、ボトルネックの解消、プラグイン型からコパッケージド・オプティクスへ、CPOの応用、ロードマップ
• MicroLED用光インターコネクト：ビーチフロント・クライシス、ワイド・アンド・スロー・アーキテクチャ、GaN-on-silicon、アプリケーション分析
• AIおよびニューロモーフィック・コンピューティング向けフォトニック・エンジンおよびアクセラレータ、プログラマブル・フォトニクス
• 量子コンピューティング、量子ネットワーク、量子センシング向けフォトニック集積回路
• 市場予測：PIC市場全体、データ通信用トランシーバー、ギガビットあたりのコスト、AIアクセラレータの出荷台数、コパッケージドオプティクス、MicroLEDインターコネクト、量子PIC市場、材料別市場
• 企業プロファイル - ACCRETECH、AEPONYX、Aledia、ALLOS Semiconductors、Amkor、Analog Photonics、ASE、Avicena、Ayar Labs、Black Semiconductor、Broadcom、Broadex、Cambridge Industries Group、CEA-Leti、Celestial AI、Centera Photonics、Ciena、Cisco、Coherent、CompoundTek、Credo、CyberRidge、DustPhotonics、EFFECT Photonics、EVG、GlobalFoundries、HD Microsystems、Henkel、HyperLight、Infineon、Inflection、Intel、iPronics、JCET Group、JSR Corporation、Lightelligence、Lightium、Lightmatter、Lightsynq Technologies、Lightwave Logic、LioniX、LIPAC、LPKF、Lumentum、Lumiphase、MACOM、Marvellなど。

目次

第1章 本改訂の目的と範囲

第2章 エグゼクティブサマリー

• 市場概要
• 電子集積と光集積の比較
• シリコンフォトニックトランシーバーの進化
• マーケットマップ
• シリコンフォトニクスの世界市場動向
• 競合および補完的なフォトニクス技術
• フォトニックAIアクセラレーションの可能性
• 銅の壁と海岸沿いの人口密度危機
• 製造能力が東南アジアへシフト
• シリコンフォトニクスの商業展開
• 共パッケージ光学部品
• 製造上の課題
• 市場機会
• 地域的な強みと調査の焦点

第3章 シリコンフォトニクス入門

• シリコンフォトニクスとは何か
• シリコンフォトニクスの利点
• シリコンフォトニクスの応用
• 他のフォトニック集積技術との比較
• 電子集積から光集積への進化
• シリコンフォトニクスと従来型エレクトロニクスの比較
• 最新の高性能AIデータセンター
• コアテクノロジーコンポーネント
• 基本的な光データ伝送
• シリコンフォトニック回路アーキテクチャ

第4章 材料と構成要素

• シリコン
• ゲルマニウム
• 窒化ケイ素
• 薄膜ニオブ酸リチウム（TFLN）
• リン化インジウム
• チタン酸バリウムおよび希土類金属
• シリコン上の有機ポリマー
• ウェーハ加工
• ハイブリッドおよび異種統合

第5章 先進的な包装技術

• 包装技術の進化
• 2.5D統合技術
• 3D統合アプローチ
• 一体型光学部品（CPO）
• 光学アライメント
• 製造上の課題

第6章 市場と応用

• データ通信アプリケーション
• 電気通信
• センシングアプリケーション
• 人工知能と機械学習
• 量子コンピューティングと通信
• バイオフォトニクスと医療診断
• 将来の応用

第7章 マイクロLED光インターコネクト

• イントロダクションと海岸危機
• MicroLED相互接続アーキテクチャ
• マイクロLEDとGaNオンシリコン材料の問題
• アプリケーション分析
• マイクロLED相互接続市場予測

第8章 世界市場規模

• 世界のシリコンフォトニクスおよびフォトニック集積回路市場概要
• データ通信アプリケーション
• 共パッケージ光学部品
• 通信アプリケーション
• センシングアプリケーション
• フォトニック集積回路市場（材料別）

第9章 サプライチェーン分析

• ファウンドリおよびウェハーサプライヤー
• 統合デバイスメーカー（IDM）
• ファウンドリおよびウェハーサプライヤー
• 包装および試験
• システムインテグレーターとエンドユーザー

第10章 技術動向

• レーザー集積技術
• モジュレーター技術
• 光検出器技術
• 導波路および結合技術の革新
• パッケージングと統合の進歩

第11章 課題と今後の動向

• CMOSファウンドリ互換デバイスおよび統合
• 消費電力と熱管理
• 包装および試験
• 拡張性と費用対効果
• 新興材料とハイブリッド統合
• 技術準備状況評価

第12章 企業プロファイル（192企業プロファイル）

第13章 付録

第14章 参考文献