シリコンフォトニクス市場規模・シェア分析 – 成長トレンドと予測 (2025年～2030年)

シリコンフォトニクス市場は、2025年に31.1億米ドル、2030年には103.6億米ドルに達すると予測されており、2025年から2030年にかけて27.21%の年平均成長率（CAGR）で拡大する見込みです。この成長は、ハイパースケールデータセンターにおける800Gから1.6T光リンクへの移行、自動車OEMによる周波数変調連続波（FMCW）LiDARの統合、および国内半導体生産能力を拡大するための政府のインセンティブによって加速されています。地域別では北米が最大の市場ですが、アジア太平洋地域が5G、AI、および自国供給目標に合わせた大規模なファブ拡張を通じて急速に追い上げています。競合する材料プラットフォーム（リン化インジウムなど）はイノベーションを促進する一方で価格圧力を強め、70°Cを超える熱予算の制限は新たな冷却アーキテクチャを必要としています。M&A活動はフォトニック集積の戦略的価値の高まりを示しており、ネットワーク機器ベンダー、ファウンドリ、クラウドプロバイダーが将来の供給制約に備えて設計チームとウェハー生産能力を確保しています。

市場の主要な推進要因とトレンド

市場の主要な推進要因としては、以下の点が挙げられます。

* ハイパースケールデータセンターにおけるエネルギー効率の高いCo-Packaged Opticsの採用: 光エンジンをプロセッサに直接統合することで、電力消費と遅延を削減し、データ転送速度を向上させます。

* 自動車におけるLiDARの普及と進化: 自動運転車やADAS（先進運転支援システム）の普及に伴い、より高性能で信頼性の高いLiDARシステムが求められています。特に、FMCW LiDARは、従来のLiDARに比べて干渉に強く、速度情報も取得できるため、次世代のLiDAR技術として注目されています。

* 5Gおよび次世代通信ネットワークの展開: 5Gネットワークの普及と、将来の6Gに向けた研究開発は、より高速で大容量のデータ伝送を可能にするフォトニクス技術の需要を促進しています。基地局、データセンター間の接続、およびエッジコンピューティングにおける光通信の重要性が増しています。

* AIおよび機械学習の加速: AIワークロードの増大は、データセンター内での膨大なデータ移動を必要とし、既存の電気的相互接続のボトルネックを露呈しています。フォトニクスは、AIアクセラレータ間の高速かつ低遅延の通信を実現するための鍵となります。

* 政府による半導体産業への投資と自国供給目標: 各国の政府は、半導体サプライチェーンのレジリエンス強化と経済安全保障の観点から、国内の半導体生産能力拡大に多額の投資を行っています。これにより、フォトニクス関連の製造施設や研究開発への支援が強化されています。

* 量子コンピューティングと量子通信の進展: 量子技術はまだ初期段階にありますが、フォトニクスは量子ビットの生成、操作、検出において不可欠な役割を果たします。将来の量子コンピューティングおよび量子通信の発展は、フォトニクス市場に新たな機会をもたらすでしょう。

* 医療およびライフサイエンス分野での応用拡大: イメージング、診断、治療におけるフォトニクス技術の応用は拡大しています。例えば、光コヒーレンストモグラフィー（OCT）、内視鏡、レーザー手術などが挙げられます。

市場の課題と機会

市場は大きな成長機会を秘めている一方で、いくつかの課題にも直面しています。

* 材料プラットフォーム間の競争: シリコンフォトニクスは主要なプラットフォームですが、リン化インジウム（InP）、窒化ケイ素（SiN）、およびポリマーベースのフォトニクスなど、他の材料プラットフォームも特定のアプリケーションにおいて優位性を持っています。これらの競争はイノベーションを促進する一方で、価格競争を激化させる可能性があります。

* 熱管理の課題: 高密度化されたフォトニック集積回路は、動作中に熱を発生させます。特に70°Cを超える熱予算の制限は、新たな冷却アーキテクチャや材料の開発を必要としており、システムの信頼性と性能に影響を与えます。

* 製造コストとスケーラビリティ: フォトニック集積回路の製造コストを削減し、大規模生産に対応できるスケーラブルな製造プロセスを確立することは、市場の普及にとって重要です。特に、電気回路とのハイブリッド集積やモノリシック集積の複雑さは、コストと歩留まりに影響を与えます。

* 標準化の欠如: 特定のアプリケーションやインターフェースにおける標準化の欠如は、相互運用性を妨げ、市場の成長を鈍化させる可能性があります。業界全体での協力による標準化の推進が求められます。

* 熟練した人材の不足: フォトニクス設計、製造、テストに関する専門知識を持つ熟練したエンジニアや科学者の不足は、業界の成長を制約する可能性があります。教育機関や企業による人材育成への投資が不可欠です。

これらの課題を克服することで、フォトニクス市場はさらなる成長を遂げ、多様な産業に革新をもたらす可能性を秘めています。特に、M&A活動に見られるように、主要なプレーヤーは将来の技術的優位性と供給確保のために戦略的な投資を続けています。

本レポートは、CMOS互換シリコンまたはシリコン・オン・インシュレーター（SOI）ウェハー上に構築され、光機能と電子機能を同一ダイ上に統合したコンポーネントおよびモジュールから生じる年間収益を対象としたシリコンフォトニクス市場に関する詳細な分析を提供しています。対象製品には、集積型トランシーバー、導波路、変調器、光検出器、および関連アセンブリが含まれ、データセンター、通信、自動車、新興の量子システム向けに供給されています。一方で、III-V族材料で製造されたデバイス、ディスクリート受動光学部品、パッケージ化されていないファウンドリウェハーサービスは本レポートの対象外です。

市場の推進要因と成長予測

シリコンフォトニクス市場は、2030年までに年平均成長率（CAGR）27.21%という急速な成長が見込まれています。この成長を牽引する主な要因は多岐にわたります。北米では、ハイパースケールデータセンターにおけるエネルギー効率の高いコパッケージドオプティクス（CPO）の採用が加速しています。欧州では、炭素排出量削減義務が低電力光インターコネクトの導入を促進しています。アジア地域では、5Gフロントホール/バックホールのアップグレードが400Gおよび800Gモジュールへの需要を大きく押し上げています。特に、中国、日本、韓国が大規模なフォトニックファブを増設し、先進的な5Gネットワークを展開していることから、アジア太平洋地域は35.1%のCAGRで最速の市場拡大を遂げると予測されています。

また、中国と欧州では、自動車のレベル3 LiDARプログラムにおいてFMCW（周波数変調連続波）シリコンフォトニクスが活用されており、自動車アプリケーションは32.4%のCAGRで成長すると予測されています。米国では、量子およびセキュアフォトニクスに対する防衛資金の投入が市場を活性化させています。さらに、米国（CHIPS Act）、欧州（EU Chips Act）、アジア各国の政府による半導体インセンティブ制度が、フォトニックファブの拡大とサプライチェーンの確保のために1000億ドル以上の投資を動員し、300mmフォトニック容量の増強を後押ししています。

市場の抑制要因

一方で、市場の成長を抑制する要因も存在します。70℃を超えるシリコン基板ではデバイス性能が低下するため、熱予算の制限が課題となっています。これは、高密度AIサーバーにおける高コストな冷却ソリューションの必要性や、高温環境での展開を制限する要因となります。また、標準化されたパッケージングの不足は、非繰り返しエンジニアリング（NRE）コストの上昇を招いています。1.55 µmを超える波長では、InP（リン化インジウム）やポリマーフォトニクスとの競合も存在します。さらに、300mmフォトニックファウンドリの容量が限られているため、リードタイムの延長が発生し、市場供給に影響を与えています。

製品、コンポーネント、アプリケーション別の市場動向

製品別では、光トランシーバーが2024年の収益の62%を占め、市場を牽引しています。これは、データセンターのスイッチングにおける400G、800G、そして新興の1.6Tモジュールの広範な展開によるものです。その他、光スイッチ、アクティブ光ケーブル（AOC）、シリコンフォトニックセンサー、ウェハーレベルテストシステム、多重化/逆多重化装置、減衰器・変調器などが主要な製品セグメントとして挙げられます。

コンポーネントは、レーザー、変調器、光検出器などのアクティブコンポーネントと、導波路、フィルター、カプラーなどのパッシブコンポーネントに分類されます。ウェハーサイズは300mm、200mm、150mm以下が分析対象であり、データレートは100Gbps以上から1.6Tbps以上まで多岐にわたります。

アプリケーション別では、データセンターおよび高性能コンピューティング、通信、自動車および自動運転車、AR/VRおよび家電、ヘルスケアおよびライフサイエンス、防衛および航空宇宙、量子コンピューティングなどが主要な分野です。エンドユーザーは、ハイパースケールクラウドプロバイダー、通信事業者、自動車OEMおよびTier-1サプライヤー、医療機器メーカー、政府および防衛機関、研究機関などが含まれます。

競争環境と市場分析の信頼性

市場にはIntel Corporation、Cisco Systems Inc.、Broadcom Inc.、Lumentum Holdings Inc.、Juniper Networks Inc.、GlobalFoundries Inc.、Hamamatsu Photonics K.K.など、多数の主要企業が存在し、市場集中度、戦略的動向、市場シェアが分析されています。

Mordor Intelligenceの分析では、シリコンのみの集積デバイスに焦点を当て、マーチャント出荷と自社内出荷の両方を年間ベースで評価することで、2025年の市場価値を31.1億米ドルと算出しています。この数値は、自動車およびLiDAR需要の除外や保守的な400G移行ペースを適用した他のコンサルティング会社の予測（26.5億米ドル）や、ファウンドリサービス収益の追加や積極的なASPインフレを仮定した予測（32.7億米ドル）と比較しても、最も実用的な中間点であると位置づけられています。Mordor Intelligenceは、継続的な一次調査を通じて、透明性の高い、バランスの取れたベースラインを提供しています。

レポートでは、未開拓分野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言及しており、シリコンフォトニクス市場は、技術革新と多様なアプリケーション分野での採用拡大により、今後も大きな成長が期待されています。

1. はじめに

• 1.1 調査の前提条件と市場の定義

• 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 市場推進要因
  • 4.2.1 ハイパースケールデータセンターにおけるエネルギー効率の高いCo-Packaged Opticsの採用（北米）

  • 4.2.2 低電力光インターコネクトを推進する炭素削減義務（EU）

  • 4.2.3 400/800 Gモジュールを促進する5Gフロントホール/バックホールアップグレード（アジア）

  • 4.2.4 FMCWシリコンフォトニクスを活用した自動車レベル3 LiDARプログラム（中国およびEU）

  • 4.2.5 量子およびセキュアフォトニクスに対する防衛資金（米国）

  • 4.2.6 フォトニックファブを拡大する政府の半導体インセンティブ制度（米国/EU/アジア）

• 4.3 市場の阻害要因
  • 4.3.1 70 °Cを超えるシリコン基板における熱予算の制限

  • 4.3.2 標準化されたパッケージングの欠如によるNREコストの上昇

  • 4.3.3 1.55 µmを超えるInPおよびポリマーフォトニクスからの競争

  • 4.3.4 限られた300 mmフォトニックファウンドリ容量によるリードタイムの延長

• 4.4 産業エコシステム分析

• 4.5 規制の見通し

• 4.6 技術的展望

• 4.7 ポーターの5つの力分析
  • 4.7.1 供給者の交渉力

  • 4.7.2 買い手の交渉力

  • 4.7.3 新規参入の脅威

  • 4.7.4 代替品の脅威

  • 4.7.5 競争の激しさ

5. 市場規模と成長予測（金額）

• 5.1 製品別
  • 5.1.1 光トランシーバー

  • 5.1.2 光スイッチ

  • 5.1.3 アクティブ光ケーブル (AOC)

  • 5.1.4 シリコンフォトニクスセンサー

  • 5.1.5 ウェハーレベルテストシステム

  • 5.1.6 マルチプレクサ/デマルチプレクサ

  • 5.1.7 アッテネーターおよびモジュレーター

  • 5.1.8 その他

• 5.2 コンポーネント別
  • 5.2.1 アクティブコンポーネント

  • 5.2.1.1 レーザー

  • 5.2.1.2 モジュレーター

  • 5.2.1.3 フォトディテクター

  • 5.2.2 パッシブコンポーネント

  • 5.2.2.1 導波路

  • 5.2.2.2 フィルター

  • 5.2.2.3 カプラー

  • 5.2.2.4 その他

• 5.3 ウェハーサイズ別
  • 5.3.1 300 mm

  • 5.3.2 200 mm

  • 5.3.3 150 mm以下

• 5.4 データレート別
  • 5.4.1 100 Gbps以上

  • 5.4.2 200 Gbps

  • 5.4.3 400 Gbps

  • 5.4.4 800 Gbps

  • 5.4.5 1.6 Tbps以上

• 5.5 用途別
  • 5.5.1 データセンターおよび高性能コンピューティング

  • 5.5.2 電気通信

  • 5.5.3 自動車および自動運転車

  • 5.5.4 AR/VRおよび家電

  • 5.5.5 ヘルスケアおよびライフサイエンス

  • 5.5.6 防衛および航空宇宙

  • 5.5.7 量子コンピューティング

  • 5.5.8 その他の用途

• 5.6 エンドユーザー別
  • 5.6.1 ハイパースケールクラウドプロバイダー

  • 5.6.2 通信事業者

  • 5.6.3 自動車OEMおよびティア1サプライヤー

  • 5.6.4 医療機器メーカー

  • 5.6.5 政府および防衛機関

  • 5.6.6 研究機関および学術機関

• 5.7 地域別
  • 5.7.1 北米

  • 5.7.1.1 米国

  • 5.7.1.2 カナダ

  • 5.7.1.3 メキシコ

  • 5.7.2 ヨーロッパ

  • 5.7.2.1 ドイツ

  • 5.7.2.2 イギリス

  • 5.7.2.3 フランス

  • 5.7.2.4 イタリア

  • 5.7.2.5 スペイン

  • 5.7.2.6 その他のヨーロッパ

  • 5.7.3 アジア太平洋

  • 5.7.3.1 中国

  • 5.7.3.2 日本

  • 5.7.3.3 韓国

  • 5.7.3.4 インド

  • 5.7.3.5 東南アジア

  • 5.7.3.6 オーストラリア

  • 5.7.3.7 その他のアジア太平洋

  • 5.7.4 南米

  • 5.7.4.1 ブラジル

  • 5.7.4.2 その他の南米

  • 5.7.5 中東およびアフリカ

  • 5.7.5.1 中東

  • 5.7.5.1.1 アラブ首長国連邦

  • 5.7.5.1.2 サウジアラビア

  • 5.7.5.1.3 その他の中東

  • 5.7.5.2 アフリカ

  • 5.7.5.2.1 南アフリカ

  • 5.7.5.2.2 その他のアフリカ

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、主要セグメント、利用可能な財務情報、戦略情報、主要企業の市場ランキング/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 シスコシステムズ株式会社

  • 6.4.3 ブロードコム株式会社

  • 6.4.4 ルメンタム・ホールディングス株式会社

  • 6.4.5 ジュニパーネットワークス株式会社

  • 6.4.6 グローバルファウンドリーズ株式会社

  • 6.4.7 シコヤGmbH

  • 6.4.8 モレックスLLC

  • 6.4.9 マーベル・テクノロジー株式会社

  • 6.4.10 MACOMテクノロジーソリューションズ

  • 6.4.11 コヒーレント社

  • 6.4.12 浜松ホトニクス株式会社

  • 6.4.13 アヤール・ラボ株式会社

  • 6.4.14 ネオフォトニクス社

  • 6.4.15 IBMコーポレーション

  • 6.4.16 ヒューレット・パッカード・エンタープライズ

  • 6.4.17 II-VI Inc.（現コヒーレント）

  • 6.4.18 ロックリー・フォトニクス

  • 6.4.19 インフィネラ・コーポレーション

  • 6.4.20 スマート・フォトニクス

  • 6.4.21 ダストフォトニクス

  • 6.4.22 プサイクアンタム

  • 6.4.23 POETテクノロジーズ

  • 6.4.24 タワーセミコンダクター

7. 市場機会と将来展望