ハイブリッドフォトニック集積回路市場 規模・シェア分析、成長動向と予測 (2025-2030年)

ハイブリッドフォトニック集積回路市場は、2025年に81.3億米ドルと推定され、2030年までに150.6億米ドルに達すると予測されており、予測期間（2025年～2030年）中に13.12%の複合年間成長率（CAGR）で成長する見込みです。この市場の拡大は、AIトレーニングクラスターにおけるコパッケージドオプティクスへの堅調な需要、ハイパースケールスパインファブリックの800ギガビットおよび1.6テラビットレートへの迅速な更新、そしてシリコン-III-Vヘテロ統合のコストクロスオーバーによって支えられています。初期の光チップレットの出荷により、モジュールフットプリントが40%削減され、レイテンシが10ナノ秒未満に短縮され、消費電力が30%減少しました。中国、台湾、米国における公的資金は、新しい300ミリメートルフォトニクスファブの建設を確保しており、薄膜ニオブ酸リチウム変調器は、長距離および量子アプリケーション向けの低電圧コヒーレントリンクを可能にしています。しかし、商業的な歩留まりでIII-Vダイを接合できる認定ファウンドリが5社しかないため、供給は依然として逼迫しており、統合デバイスメーカーは価格決定力を維持しています。

主要なレポートのポイント
アプリケーション別では、データコムおよびクラウドインターコネクトが2024年に46.72%の収益シェアを占め、高性能コンピューティングおよびAIアクセラレータセグメントは2030年までに14.44%のCAGRで拡大すると予測されています。材料プラットフォーム別では、シリコン-III-Vハイブリッドデバイスが2024年に市場シェアの58.62%を占め、薄膜ニオブ酸リチウムは2030年までに14.77%のCAGRで成長すると予測されています。エンドユーザー産業別では、クラウドサービスプロバイダーが2024年の収益の41.83%を占め、防衛および航空宇宙セクターは2030年までに13.88%のCAGRで最も速い成長を示しています。地域別では、北米が2024年に38.74%を占め、アジア太平洋地域は2025年から2030年の間に13.90%の地域CAGRを達成する見込みです。

市場のトレンドと洞察

市場の牽引要因
* AI/ML最適化コパッケージドオプティクス需要（CAGRへの影響：+2.8%）： 兆単位のパラメータモデルのトレーニングにより、ラックあたりのトラフィックが400テラビット/秒を超え、従来のフロントパネルプラグインでは電力損失が大きすぎます。コパッケージドオプティクスは、フォトニックダイをスイッチASICの隣に配置することで、電気的到達距離を短縮し、10ナノ秒未満のホップレイテンシを実現します。Metaは2024年のGrand Tetonクラスターで生産準備を検証し、Ayar Labsは10,000個以上の光チップレットを出荷し、2025年の量産体制を確保しました。
* ハイパースケールデータセンター帯域幅の爆発的増加（CAGRへの影響：+2.5%）： グローバルIPトラフィックは2026年には4.8ゼタバイトに達すると予測されており、ハイパースケーラーは2025年に800ギガビットイーサネット、2026年には1.6テラビットオプティクスへの移行を予定しています。
* 5G/6Gフロントホールおよびミッドホール光高密度化（CAGRへの影響：+1.9%）： 6Gロードマップは2028年までにセクターあたり100ギガビットを目標としており、セルサイトでのコヒーレント検出へと業界を導いています。
* シリコン+III-Vヘテロ統合のコストクロスオーバー（CAGRへの影響：+2.1%）： ウェハスケールボンディングにより、2024年にはダイコストが50米ドルを下回り、ハイブリッドデバイスが純粋なIII-Vトランシーバーよりも低コストになりました。
* 防衛LiDARおよびRFフォトニクス調達の急増（CAGRへの影響：+1.4%）： 防衛システムにおけるLiDARやRFフォトニクスの需要が増加しています。
* 新興チップレットパッケージング標準（UCIe-P）の採用（CAGRへの影響：+1.6%）： 新しいチップレットパッケージング標準の採用が市場を牽引しています。

市場の抑制要因
* ヘテロジニアスボンディングの歩留まり課題（CAGRへの影響：-0.8%）： 300ミリメートルシリコン上でのIII-Vダイのボンディングは、依然として92～95%の歩留まりしか達成できず、ユニットコストを押し上げています。
* 熱膨張係数の不一致による信頼性問題（CAGRへの影響：-0.6%）： シリコンとリン化インジウムは熱膨張係数が40%異なるため、-40℃から+125℃のサイクルで応力亀裂が発生し、信頼性に影響を与えます。
* ハイブリッド設計自動化のためのエコシステムが限定的（CAGRへの影響：-0.4%）： ハイブリッド設計自動化のためのツールやプラットフォームがまだ十分に成熟していません。
* 資本集約的なファウンドリアクセスのボトルネック（認定ラインが5社未満）（CAGRへの影響：-0.7%）： 商業的なヘテロジニアスボンディングが可能なファウンドリが限られているため、供給能力に制約があります。

セグメント分析

アプリケーション別：AIアクセラレーションが長期的な成長を牽引
高性能コンピューティングおよびAIアクセラレータは14.44%の最速CAGRを示しており、これは電気SerDesを上回るGPU間帯域幅の急増を反映しています。データコムおよびクラウドインターコネクトは、100ギガビットおよび400ギガビットリンクの既存基盤が800ギガビットオプティクスに移行することで、46.72%と最大のシェアを維持しています。AIアクセラレータ市場規模は、2025年から2030年の間に25億米ドル以上増加すると予測されており、ヨーロッパとアジアにおけるソブリンAIの構築が牽引しています。

材料プラットフォーム別：ニオブ酸リチウムが勢いを増す
シリコン-III-Vハイブリッドは成熟したエピタキシーとゲインメディアにより2024年の収益の58.62%を維持していますが、ニオブ酸リチウムは14.77%のCAGRで拡大しています。薄膜ニオブ酸リチウムは2ボルト未満でπ位相シフトを可能にし、コパッケージドモジュールの消費電力を40%削減します。シリコン窒化-III-Vアーキテクチャは超低損失導波路により量子および海底ケーブルベンダーに魅力的であり、ポリマーハイブリッドはコストに敏感な消費者デバイスに対応しています。

エンドユーザー産業別：防衛および航空宇宙が加速
クラウドサービスプロバイダーは2024年の支出の41.83%を占め、ハイパースケーラーがコパッケージドおよびプラガブルオプティクスに依存していることを反映しています。しかし、防衛および航空宇宙は、フォトニックビームフォーミングとLiDARがプロトタイプから調達へと移行するにつれて、13.88%のCAGRで成長しています。テレコムオペレーターはメトロネットワークを400ギガビットおよび800ギガビットコヒーレントにアップグレードしており、ヘルスケアおよび産業オートメーションも初期段階の採用を進めています。

地域分析

北米
北米は2024年の収益の38.74%を占め、Intelのニューメキシコ工場やAyar Labsの量産出荷に支えられています。連邦CHIPS法による総額15億米ドルの助成金は、フォトニクスR&Dに充てられ、地域のリーダーシップを確保しています。

アジア太平洋
アジア太平洋地域は、中国の100億米ドルのファウンドリ刺激策と台湾の先進パッケージングクラスターに牽引され、13.90%の最高のCAGRを記録しています。TSMCの松江パイロットラインは、2026年までに月間10,000枚のハイブリッドダイウェハ生産を目指しています。

ヨーロッパ
ヨーロッパは、Imecのマルチプロジェクトウェハプログラムとオランダのリソグラフィエコシステムの恩恵を受けていますが、市場規模は北米とアジア太平洋に遅れをとっています。欧州チップス法は、ヘテロジニアスボンディングと量子デバイスに焦点を当てたパイロットラインに5億ユーロを割り当てています。

中東およびアフリカ
中東のオペレーターはメトロリンクに400ギガビットコヒーレントを導入していますが、現地製造は最小限です。アフリカでは、南アフリカでブロードバンドアクセス向けシリコンフォトニクスの初期パイロットプロジェクトが進行中です。

競争環境
上位5社のサプライヤー（Intel、Broadcom、Marvell、Lumentum、Cisco）が合計で約35%の収益を占めており、中程度の市場集中度を示しています。既存企業は成熟したIII-Vエピタキシーとサプライチェーンを活用していますが、Ayar LabsやRockley Photonicsのようなベンチャー支援企業は、従来のモジュールアセンブリを迂回するチップレットアーキテクチャを進化させ、サイクルを12ヶ月短縮しています。商業的なヘテロジニアスボンディングが可能なファウンドリはIntel、GlobalFoundries、Tower、TSMC Songjiang、IMECの5社に限られており、構造的な参入障壁となっています。

主要なプレーヤー
主要なプレーヤーには、Intel Corporation、Broadcom Inc.、Lumentum Holdings、Marvell Technology (Inphi)、Coherent Corp. (II-VI)などが挙げられます。

最近の業界動向
* 2024年10月： Intel Corporationは、ニューメキシコ工場でコパッケージドオプティクスモジュールの量産を開始し、シリコンフォトニクスダイをスイッチASICと直接統合することで、10ナノ秒未満のインターコネクトレイテンシを実現しました。
* 2024年9月： Ayar Labsは、MicrosoftとGoogleが主導する1億5500万米ドルのシリーズD資金調達ラウンドを完了し、総調達額は3億7000万米ドルに達しました。この投資は、TeraPHY光I/Oチップレットの生産能力拡大に充てられ、2025年半ばまでに四半期あたり100,000ユニットの生産目標を設定しています。
* 2024年8月： Broadcomは、デジタル信号プロセッサとIII-V変調器を単一ダイに統合したモノリシックフォトニック-エレクトロニック共同設計を特徴とする1.6テラビットコヒーレントプラガブルトランシーバーを発表しました。このモジュールは、以前の800ギガビットオプティクスと比較して消費電力を40%削減します。
* 2024年7月： TSMCの中国松江工場は、シリコン-III-Vハイブリッドダイのパイロット生産を開始し、2026年半ばまでに月間10,000枚のウェハ生産を目指しています。

このレポートは、ハイブリッドフォトニック集積回路（PIC）市場の詳細な分析を提供しています。フォトニック集積回路とは、2つ以上の光コンポーネントで構成され、光の検出、生成、伝送、処理が可能なマイクロチップを指します。本調査は、フォトニックICの成長要因、阻害要因、および様々なアプリケーションにおける需要の増加に焦点を当て、マクロ経済トレンドの影響も分析しています。市場は、原材料（III-V材料、ニオブ酸リチウム、シリカ・オン・シリコンなど）、集積プロセス（ハイブリッド、モノリシック）、アプリケーション（通信、バイオメディカル、データセンター、LiDAR、計測など）、および地域（北米、欧州、アジア太平洋など）によってセグメント化され、市場規模と予測は米ドル建てで提供されています。

市場の主な推進要因としては、AI/MLに最適化されたコパッケージド・オプティクス（CPO）の需要増加が挙げられます。CPOは消費電力を30%削減し、レイテンシを10ナノ秒以下に抑え、400テラビット/秒以上のデータ転送が可能なラックを実現します。その他、ハイパースケールデータセンターの帯域幅爆発、5G/6Gにおける光の集積化、シリコンとIII-V族半導体のヘテロ集積コストクロスオーバー、防衛分野のLiDARおよびRFフォトニクス調達急増、新たなチップレットパッケージング標準（UCIe-P）の採用が成長を牽引しています。

一方で、ヘテロジニアスボンディングの歩留まり課題、熱膨張係数の不一致による信頼性問題、ハイブリッド設計自動化エコシステムの限定性、そして資本集約的なファウンドリへのアクセスボトルネック（認定ラインが5社未満）が市場の阻害要因となっています。

レポートの主要な知見として、AIクラスターにおけるハイブリッドPICの需要がCPOの利点により高まっていること、薄膜ニオブ酸リチウム・オン・シリコンが低電圧・高帯域幅モジュレータの強みで年間平均成長率（CAGR）14.77%と最も急速に成長している材料プラットフォームであること、中国のファウンドリプログラムと台湾の先進パッケージングエコシステムに牽引されアジア太平洋地域がCAGR 13.90%で拡大していること、そして防衛分野のLiDARおよびRFフォトニクスがCAGR 13.88%で高成長セグメントとして注目されています。また、ヘテロジニアスボンディング能力の供給がわずか5社の商用ファウンドリに集中しているため、構造的なボトルネックが生じ、価格決定力を維持している現状も指摘されています。

市場は、データコム、クラウドインターコネクト、通信トランスポート、LiDAR、光センシング、HPC、AIアクセラレータ、RFフォトニクスといったアプリケーション、およびシリコン-III-Vハイブリッド、窒化シリコン-III-V、薄膜ニオブ酸リチウム・オン・シリコンなどの材料プラットフォーム、さらにクラウドサービスプロバイダー、通信事業者、防衛・航空宇宙、ヘルスケア、産業・自動車OEMなどのエンドユーザー産業別に詳細に分析されています。

競争環境では、市場集中度、戦略的動向、市場シェア分析が提供され、Intel、Cisco Systems (Acacia Communications)、Broadcom Inc.、Marvell Technology (Inphi)、Lumentum Holdings、Coherent Corp. (II-VI)など、主要企業のプロファイルが掲載されています。レポートは、市場における未開拓の領域や満たされていないニーズの評価を通じて、将来の市場機会についても考察しています。

1. はじめに

• 1.1 調査の前提条件と市場定義

• 1.2 調査範囲

2. 調査方法

3. エグゼクティブサマリー

4. 市場概況

• 4.1 市場概要

• 4.2 市場の推進要因
  • 4.2.1 AI/ML最適化されたコパッケージド光デバイスの需要

  • 4.2.2 ハイパースケールデータセンターの帯域幅爆発

  • 4.2.3 5G/6Gフロントホールおよびミッドホール光集積化

  • 4.2.4 シリコン + III-Vヘテロ統合のコストクロスオーバー

  • 4.2.5 防衛LiDARおよびRFフォトニクス調達の急増（機密予算）

  • 4.2.6 新興チップレットパッケージング標準（UCIe-P）の採用

• 4.3 市場の阻害要因
  • 4.3.1 ヘテロ接合歩留まりの課題

  • 4.3.2 熱ミスマッチによる信頼性の問題

  • 4.3.3 ハイブリッド設計自動化のための限られたエコシステム

  • 4.3.4 資本集約型ファウンドリへのアクセスボトルネック（認定ライン5未満）

• 4.4 バリューチェーン分析

• 4.5 規制環境

• 4.6 技術的展望

• 4.7 ポーターの5つの競争要因分析
  • 4.7.1 新規参入の脅威

  • 4.7.2 サプライヤーの交渉力

  • 4.7.3 買い手の交渉力

  • 4.7.4 代替品の脅威

  • 4.7.5 競争上の対抗関係

5. 市場規模と成長予測（金額）

• 5.1 アプリケーション別
  • 5.1.1 データ通信およびクラウド相互接続

  • 5.1.2 テレコム伝送および5G/6Gモバイルバックホール

  • 5.1.3 LiDARおよび光センシング

  • 5.1.4 ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) およびAIアクセラレータ

  • 5.1.5 RFフォトニクスおよびマイクロ波フォトニクス

• 5.2 材料プラットフォーム別
  • 5.2.1 シリコン-III-Vハイブリッド (Si上のInP/GaAs)

  • 5.2.2 窒化シリコン-III-V

  • 5.2.3 ポリマーフォトニクスハイブリッド

  • 5.2.4 Si上の薄膜ニオブ酸リチウム

  • 5.2.5 その他 (SiGe、AlNなど)

• 5.3 エンドユーザー産業別
  • 5.3.1 クラウドサービスプロバイダー (ハイパースケーラー)

  • 5.3.2 テレコム事業者およびネットワークOEM

  • 5.3.3 防衛および航空宇宙

  • 5.3.4 ヘルスケアおよびバイオセンシングOEM

  • 5.3.5 産業用および自動車用OEM

• 5.4 地域別
  • 5.4.1 北米

  • 5.4.1.1 米国

  • 5.4.1.2 カナダ

  • 5.4.1.3 メキシコ

  • 5.4.2 南米

  • 5.4.2.1 ブラジル

  • 5.4.2.2 アルゼンチン

  • 5.4.2.3 南米のその他の地域

  • 5.4.3 欧州

  • 5.4.3.1 ドイツ

  • 5.4.3.2 イギリス

  • 5.4.3.3 フランス

  • 5.4.3.4 オランダ

  • 5.4.3.5 欧州のその他の地域

  • 5.4.4 アジア太平洋

  • 5.4.4.1 中国

  • 5.4.4.2 インド

  • 5.4.4.3 日本

  • 5.4.4.4 韓国

  • 5.4.4.5 ASEAN

  • 5.4.4.6 アジア太平洋のその他の地域

  • 5.4.5 中東およびアフリカ

  • 5.4.5.1 中東

  • 5.4.5.1.1 サウジアラビア

  • 5.4.5.1.2 アラブ首長国連邦

  • 5.4.5.1.3 中東のその他の地域

  • 5.4.5.2 アフリカ

  • 5.4.5.2.1 南アフリカ

  • 5.4.5.2.2 ナイジェリア

  • 5.4.5.2.3 アフリカのその他の地域

6. 競合情勢

• 6.1 市場集中度

• 6.2 戦略的動き

• 6.3 市場シェア分析

• 6.4 企業プロファイル（グローバルレベルの概要、市場レベルの概要、コアセグメント、利用可能な財務情報、戦略情報、主要企業の市場ランク/シェア、製品とサービス、および最近の動向を含む）
  • 6.4.1 インテル コーポレーション

  • 6.4.2 シスコシステムズ（アカシア・コミュニケーションズ）

  • 6.4.3 ブロードコム インク

  • 6.4.4 マーベル・テクノロジー（インフィ）

  • 6.4.5 ルメンタム・ホールディングス

  • 6.4.6 コヒーレント・コーポレーション（II-VI）

  • 6.4.7 ロックリー・フォトニクス

  • 6.4.8 アヤール・ラボ

  • 6.4.9 ノキア（ベル研究所）

  • 6.4.10 富士通オプティカルコンポーネンツ

  • 6.4.11 ネオフォトンクス（ルメンタム）

  • 6.4.12 シエナ・コーポレーション

  • 6.4.13 エフェクト・フォトニクス

  • 6.4.14 POETテクノロジーズ

  • 6.4.15 リジェンテックSA

  • 6.4.16 インフィネラ・コーポレーション

  • 6.4.17 ヒューレット・パッカード・エンタープライズ（HPCインターコネクト）

  • 6.4.18 グローバルファウンドリーズ（SiPhサービス）

  • 6.4.19 アイメック（ファウンドリおよびMPW）

  • 6.4.20 タワーセミコンダクター

7. 市場機会と将来展望