シリコンフォトニクス半導体の市場規模、シェアおよび成長予測（2026年～2032年）

シリコンフォトニクス半導体市場は、2026年に34億米ドルと推計されており、2032年までに124億5,000万米ドルに達すると予測されています。これは、2026年から2032年にかけてCAGR24.1％を示すものです。

シリコンフォトニクスは、プロセッサ、スイッチ、アクセラレータ、およびネットワークインフラ間で大量のデータを転送するための重要な半導体技術となりつつあります。この技術は、シリコン互換のウエハー上に光機能を集積するものであり、フォトニック集積回路（PIC）内に導波路、変調器、光検出器、多重化器、結合器、および熱制御素子を組み合わせることが可能です。このアプローチにより、メーカーは半導体の製造およびパッケージングインフラを活用して、光集積度と生産規模を拡大することができます。

データ通信および電気通信は、依然として最大の商用アプリケーションです。シリコンフォトニクスPICは、400G、800G、そして新興の1.6T光システムで使用されています。しかし、光変換がコンピューティングおよびネットワーク用シリコンに近づくにつれ、市場はより広範な発展段階に入っています。パッケージ近傍光学素子、共パッケージ化された光エンジン、およびプロセッサやアクセラレータ向けの光I/Oチプレットが、重要な成長分野となりつつあります。これらのアーキテクチャは、高速電気接続の長さを短縮し、AIインフラにおける電力および帯域幅要件の高まりに対応します。

また、ファウンダリの生産能力拡大も市場に好影響を与えています。半導体メーカーは、シリコンフォトニクスの製造を専門的な生産から大量生産へと移行させています。これにより、ファブレス型のフォトニクス企業は、自社でウエハー工場を建設することなく、認定済みのプロセスプラットフォームを利用できる機会が生まれています。同時に、高度なフォトニクスパッケージング、レーザーの集積化、ウエハーレベルでのテスト、および「ノウン・グッド・ダイ（NGD）」の認定が、商用展開においてますます重要になってきています。

市場促進要因

AIネットワーキングにより、光変換がコンピューティングに近づく

• AIコンピューティングの急速な拡大により、アクセラレータ、スイッチ、メモリ、および処理システム間の帯域幅拡大に対する需要が大幅に高まっています。電気的な接続が基板やラック全体に及ぶにつれ、消費電力や信号の完全性の確保がより大きな課題となっています。
• シリコンフォトニクスを活用すれば、プロセッサやネットワークASICのすぐ近くで電気信号を光信号に変換することが可能です。これにより、高速電気SerDes接続の長さを短縮し、帯域幅密度と電力効率を向上させることができます。
• そのため、光I/Oチプレットやコパッケージ化された光エンジンは、市場拡大の重要な分野となりつつあります。インテルの「Optical Compute Interconnect」、グローバルファウンドリーズの「SCALE」プラットフォーム、マーベルの1.6T光エンジンは、プロセッサに隣接した光接続への動きを実証しています。

ファウンダリの生産能力は量産段階へと移行しつつあります

• 市販ファウンダリの生産能力の確保により、シリコンフォトニクスがスケーラブルな半導体市場へと移行する動きが後押しされています。タワー・セミコンダクターは、2027年のシリコンフォトニクス売上高として13億米ドルの契約を獲得しており、2028年については顧客からのウエハー発注がさらに増加していると報告しています。
• グローバルファウンドリーズも、シリコンフォトニクスおよび先進パッケージングの能力を拡大しています。こうした進展により、ファブレス型のフォトニクス半導体企業は、確立されたウエハー加工インフラを利用できるようになり、自社製造施設の必要性を低減できます。
• ファウンダリの生産能力の拡大は、顧客のベンダー切り替えのしやすさを向上させ、認定のハードルを下げる効果もあります。プロセス設計キット、デバイスライブラリ、ウエハー歩留まり、試験、およびパッケージング能力は、光デバイスの性能と並んで重要な競合要因となりつつあります。

高速化が進む光通信世代により、フォトニクス搭載量が増加

• 400Gや800Gから1.6T、さらには将来の3.2T光システムへの移行に伴い、光レーンの数と必要な集積密度が増加しています。システムがコンパクトなパッケージ内に複数の変調器、検出器、波長チャネル、およびルーティング機能を必要とするにつれ、シリコンフォトニクスの価値はさらに高まっています。
• 帯域幅の拡大に伴い、波長分割多重（WDM）や集積型受動フォトニック機能の重要性も高まっています。こうした進展により、パッケージサイズの比例的な増加を伴わずに高帯域幅をサポートしつつ、光エンジンの半導体含有量が増加しています。

データ通信の枠を超えた用途の拡大

• データ通信は依然として主要な収益源ですが、シリコンフォトニクスはLiDAR、光コンピューティング相互接続、フォトニック量子コンピューティング、センシング、その他のフォトニック用途へと拡大しています。
• LiDARシステムでは、周波数変調連続波（FMCW）アーキテクチャ向けに集積フォトニック機能を利用できます。フォトニック量子コンピューティングは、もう一つの新興応用分野を生み出しています。Tower Semiconductor社とXanadu社の提携は、フォトニック量子プロセッサに対する半導体製造アプローチの活用を実証しています。
• これらの応用分野は、データ通信に比べて規模は小さいもの、潜在的な顧客基盤を広げ、さらなる開発およびファウンダリの機会を生み出しています。

市場抑制要因

レーザーの集積化とIII-V族材料の要件

• シリコンは、多くの受動機能や電気光学機能にとって有効なプラットフォームですが、効率的な発光体ではありません。そのため、シリコンフォトニクスシステムでは、多くの場合、外部レーザーやIII-V族半導体材料の集積が必要となります。
• これにより、製造の複雑さが増し、サプライチェーンやパッケージングに関する追加の要件が生じます。レーザーの取り付け、結合効率、熱管理、信頼性はすべて、生産規模で管理されなければなりません。
• したがって、異なる半導体材料を集積させる必要性が、本来であればシリコンと互換性のあるフォトニクス・プラットフォームの簡潔さを制限する要因となり得ます。

ファイバーの取り付けと試験の複雑さ

• フォトニックデバイスには、精密なファイバー接合と光学アライメントが必要です。これらのプロセスは、従来の電気半導体パッケージングよりも複雑になる場合があります。また、ウエハーレベルおよびダイレベルの光学試験には、専用の装置と手順が必要となります。
• 市場の量産化が進むにつれ、メーカーは自動光学試験、ファイバー結合、および「ノークッドダイ（KGD）」認定の改善を図る必要があります。これらの段階での歩留まりの低下は、フォトニック半導体生産の経済性に大きな影響を及ぼす可能性があります。

高度に統合された光素子の保守性

• コパッケージド・オプティクスでは、フォトニック部品が高価なスイッチング用または演算用シリコンのすぐ隣に配置されます。これにより、電気的相互接続の長さを短縮し、システム性能を向上させることができますが、一方で保守性の課題も生じます。
• 高度に集積化されたパッケージ内でフォトニック部品が故障した場合、光デバイスの交換は、従来のプラグイン式光モジュールの交換よりも困難になる可能性があります。これにより、集積密度と保守性の間でトレードオフが生じます。

InPおよびVCSELプラットフォームとの競合

• リン化インジウム（InP）の電気吸収変調レーザーやVCSEL技術は、最大の集積密度よりも、個別の光性能、確立された製造プロセス、あるいはコスト面がより重要視される用途において、依然として競合しています。
• したがって、シリコンフォトニクスが既存の光技術の枠を超えて普及するためには、帯域幅密度、ビットあたりの出力、集積度、製造規模、およびシステム全体の経済性において、明確な優位性を示す必要があります。

目次

第1章 エグゼクティブサマリー

• 市場機会と主な調査結果
• 半導体の商用化の見通し
• 主な収益源

第2章 市場概要

• シリコンフォトニクス半導体アーキテクチャ
• PIC、EIC、およびレーザー集積化
• ファウンダリ製造およびウエハー加工
• 光I/Oおよびコパッケージ型半導体統合
• シリコンフォトニクスとInPおよびVCSELプラットフォームの比較

第3章 市場規模と予測（2026年～2032年）

• 世界の市場売上高
• 年間成長率の分析
• PIC、ファウンダリ、およびフォトニック・パッケージングの売上高

第4章 市場：半導体製品別

• データ通信および通信用シリコンフォトニクスPIC
• 光I/OチップレットおよびCPOフォトニックエンジン
• 単体型変調器および光検出器
• WDMおよびパッシブフォトニックIC
• ファウンダリ・ウエハー加工
• 半導体レベルのフォトニックパッケージング

第5章 市場：統合アーキテクチャ別

• プラグイン可能なモジュール型PIC
• パッケージ近傍およびオンボードフォトニクス
• コパッケージ化された光学エンジン
• プロセッサおよびアクセラレータの光I/Oチップレット

第6章 市場：用途別

• データセンターおよびAIネットワーク
• 電気通信
• 光コンピュート・インターコネクト
• LiDARと物理AI
• フォトニック量子コンピューティング
• センシングおよびその他のフォトニクス用途

第7章 市場：製造モデル別

• 商用シリコンフォトニクス・ファウンダリ
• 垂直統合型半導体メーカー
• ファブレスのフォトニック半導体企業
• ファウンダリおよび先進パッケージングのエコシステム

第8章 市場：顧客タイプ別

• ネットワーク用半導体ベンダー
• 光部品およびモジュールサプライヤー
• ハイパースケールおよびAIプラットフォーム企業
• 量子技術、LiDAR、およびフォトニクスシステムの開発企業
• 調査・防衛プログラム

第9章 地域市場

• 北米
  • 米国
  • カナダ
• アジア太平洋
  • 台湾
  • 日本
  • 中国
  • 韓国および東南アジア
• 欧州
• 世界のその他の地域

第10章 市場力学

• 促進要因
  • AIオプティカルI/OおよびCPOの導入
  • ファウンダリにおけるシリコンフォトニクス生産能力の拡大
  • 1.6Tおよび3.2Tの光集積密度
  • データ通信からLiDARおよび量子技術への成長
• 抑制要因
  • レーザーの集積化とIII-V族材料の要件
  • ファイバーの接続とフォトニック試験の複雑さ
  • 高度に集積化された光素子の保守性
  • InP EMLおよびVCSELプラットフォームからの競合

第11章 競合情勢

• 市場構造と競合の激しさ
• ファウンダリの生産能力とプロセス・プラットフォームのポジショニング
• PICおよび光I/O半導体の戦略
• 電子・フォトニクス統合およびパッケージングのエコシステム
• ハイパースケール、ネットワーク、およびフォトニック・システムにおける提携

第12章 企業プロファイル

• Tower Semiconductor
• GlobalFoundries
• Intel
• Marvell Technology
• Broadcom
• Cisco
• Coherent
• Lumentum
• Lightmatter
• Ayar Labs
• TSMC
• imec
• STMicroelectronics
• Soitec
• Fabrinet

第13章 最近の動向

第14章 付録