主なハイライト

• チップが取り付けられると、光導波路、レーザー、変調器、検出器など、フォトニクスのさまざまなコンポーネントがフォトニック集積回路として知られるようになります。フォトニック集積回路は非常に高速で、より高い帯域幅を持ち、従来のICと比較して高いエネルギー効率を有しています。これらの特長は、従来のICに関連するいくつかの基本的な欠点に対処しています。


• フォトニックICの場合、そのような重要なアプリケーションで消費される電力は少なくとも50％削減できます。フォトンでカバーできる周波数は、マイクロエレクトロニクスでカバーされているスペクトルの約1,000〜10,000倍高く、フォトニックICを使用することで、エンドユーザーは従来のICよりもはるかにエネルギー効率の良いはるかに高い周波数を達成できます。

ハイブリッドモノリシックアプローチで製造されたフォトニクスデバイスのこれらの低コストは、データ駆動型エコシステムの結果として毎年指数関数的に増加しており、エンドユーザーのアプリケーションから大きな需要を得ています。

• さらに、いくつかの市場参加者が、PICの積極的な開発を活用するために取り組んでおり、特にデータセンター内でCOVID-19パンデミックへの対応によって増加しているネットワークトラフィックの量に対応するための高度に統合されたフォトニック技術の一環として進めています。

ハイブリッドフォトニックICは非常に効率的で、従来のICの世代と比較して多くの利点がありますが、従来のICで見られる市場浸透のレベルには達していません。

• 監視市場は、COVID-19のような脅威とシナリオとともに成長しています。世界中の多くの公共の場では、高感度のナイトビジョンセンサー、カメラ、およびシステムを可能にする光学およびフォトニックセンサーが展開されており、これらはシリコンベースのデジタル映像技術と半導体光電陰極技術と組み合わされています。

通信およびデータセンターにおける応用の拡大が市場を牽引する

通信ビジネスとデータセンターにおいて、ハイブリッドPICは幅広いアプリケーションを提供します。通信およびデータセンター市場におけるハイブリッドPICの採用が増加している基本的な要因は、既存のICでは対応できないより高い転送速度のニーズです。

• 高容量ネットワークの開発と5Gは、速度の向上にも寄与しています。トランシーバーとパッシブ部品の開発と普及を通じて、PIC技術は通信分野でよく知られる技術として登場しました。無線およびラジオ技術は5Gの開発の焦点となっています。

ただし、フォトニクスと光ファイバーは、新しい世代の基地局への信号の送受信において重要な役割を果たしています。

• さらに、多くの製造業者は、ニーズに応じた低コストのハイブリッドPICハードウェアを開発できる高い革新性から恩恵を受けています。また、クラウドアプリケーションの数が増加しており、データセンター（DC）が処理しなければならないトラフィックが急増しています。

データセンター業界に関するUptime Instituteによる調査によると、ほとんどのオペレーターはDC運営に関連するさまざまな戦略を採用しています。ITワークロードがさまざまなサービスやデータセンターに分散している中で、Uptimeはすべてのワークロードの約3分の1がクラウド、コロケーション、ホスティング、およびソフトウェア・アズ・ア・サービス（SaaS）供給業者に移行したと共有しました。
実際、シスコによると、2022年までにデータセンターの92％のワークロードはクラウドコンピューティングになるとされています。これは、ハイブリッドPICを通じて利用可能なより高度なスイッチングおよびデータ転送デバイスの重要なニーズがあることを示しています。

• さらに、大容量帯域幅への高まる需要と、中小企業によるクラウドサービスの強い採用がCOVID-19の影響で一般的に高まり、データセンターの需要を後押ししました。スイッチデータとトランシーバーデータレートの増加トレンドがPICの採用を促進しています。

北米では、フォトニック集積回路（PIC）に基づく製品の需要は、データセンターやファイバーオプティック通信WANアプリケーションによって促進されています。データを高速で送信する必要が高まっており、クラウドコンピューティングのトラフィックが増加しています。また、フォトニクスのインターネットの急速な導入は、この地域全体でIC産業の繁栄をもたらすと考えられています。
クラウドシーンによると、アメリカ合衆国は世界で最も多くのデータセンターを保有しており、約2,700です。これは、世界の約33%に相当します。

• さらに、サービスプロバイダーは、モバイル、ビデオ、クラウドサービスがビジネスの重要な部分になるにつれて、ネットワーク容量の増大する需要に応える必要があります。特に、企業は光ネットワークをPICに基づいて構築することが期待されており、これは市場の成長にプラスの影響を与える可能性があります。IBMコーポレーション、インテルコーポレーション、シスコシステムズ社を含む国際企業は、地域の学界、ビジネス、政府パートナーと共にPICベースの通信課題へのソリューションに取り組んでいます。

公共プライベートのパートナーシップは、アメリカ合衆国のアメリカ製造統合フォトニクス研究所（AIM Photonics、ロチェスター、ニューヨーク）やカナダのフォトニック産業コンソーシアムフロリダフォトニクスクラスター、オンタリオフォトニクス産業ネットワークなどの小規模企業向けの国家研究コンソーシアムを形成しました。
データレートと帯域幅の要求が増加する中、企業はPICへの移行を推進し始めています。電気や電子の代わりに光やフォトンで動作するPICは、より高い帯域幅と効率を提供できるため、将来のアプリケーションに適しています。PICは、量子コンピュータのような技術を改善する新しい方法を見つけています。

• 2022年12月に、OpenLightはグローバルデータセンター相互接続業界を進展させるために800 G DR8フォトニック集積回路を発表しました。OpenLightは、Tower Semiconductorが提供する統合レーザーを用いたオープンシリコンフォトニクスファウンドリプラットフォームを利用して、これらのウェーハを製造・テストしました。

• 1 イントロダクション

  • 1.1 調査の前提条件と市場の定義

  • 1.2 本調査の範囲

• 2 調査手法

• 3 エグゼクティブサマリー

• 4 市場についての洞察

  • 4.1 市場概要

  • 4.2 業界魅力度 - ポーターのファイブフォース分析

    • 4.2.1 サプライヤーの交渉力

    • 4.2.2 消費者の交渉力

    • 4.2.3 新規参入の脅威

    • 4.2.4 競合・競争状況の激しさ

    • 4.2.5 代替品の脅威

  • 4.3 主要マクロ経済要因が市場に与える影響の評価

• 5 市場ダイナミクス

  • 5.1 市場の促進要因

    • 5.1.1 通信・データセンターでの用途が広がる

    • 5.1.2 PICを小型化するための投資と研究

  • 5.2 市場の課題

    • 5.2.1 従来型ICの需要継続

    • 5.2.2 光ネットワークのキャパシティ・クランチ

• 6 市場セグメンテーション

  • 6.1 原材料の種類別

    • 6.1.1 III-V材料

    • 6.1.2 ニオブ酸リチウム

    • 6.1.3 シリカ・オン・シリコン

    • 6.1.4 その他原料

  • 6.2 統合プロセス別

    • 6.2.1 ハイブリッド

    • 6.2.2 モノリシック

  • 6.3 用途別

    • 6.3.1 通信

    • 6.3.2 バイオメディカル

    • 6.3.3 データセンター

    • 6.3.4 その他のアプリケーション（光センサー（LiDAR）、メトロロジー）

  • 6.4 地域別

    • 6.4.1 北米

    • 6.4.2 ヨーロッパ

    • 6.4.3 アジア太平洋

    • 6.4.4 その他の地域

• 7 競合情勢

  • 7.1 企業プロファイル

    • 7.1.1 NeoPhotonics Corporation

    • 7.1.2 POET Technologies

    • 7.1.3 II-VI Incorporated

    • 7.1.4 Infinera Corporation

    • 7.1.5 Intel Corporation

    • 7.1.6 Cisco Systems Inc

    • 7.1.7 Source Photonics Inc

    • 7.1.8 Lumentum Holdings

    • 7.1.9 Caliopa (Huawei Technologies Co. Ltd)

    • 7.1.10 Effect Photonics

    • 7.1.11 Colorchip Ltd

• 8 投資分析

• 9 市場の展望

The Photonic Integrated Circuit Market size is estimated at USD 15.11 billion in 2024, and is expected to reach USD 38.35 billion by 2029, growing at a CAGR of 20.47% during the forecast period (2024-2029).

Key Highlights

• As soon as a single chip is attached, different components of the photonics, like waveguides, lasers, modulators, and detectors, become known as photonic integrated circuits. Photonic integrated circuits are extremely fast, accommodate higher bandwidth, and have high energy efficiency compared to traditional ICs. These features have dealt with some of the fundamental drawbacks associated with traditional ICs.
• In the case of photonic ICs, the power consumed in such critical applications could be reduced by at least 50%. The frequencies that could be covered with photons are about 1,000-10,000 times higher than the spectrum covered with microelectronics, implying that by using photonic ICs, end users can achieve much higher frequencies that are far more energy-efficient than traditional ICs.
• These low costs of photonics devices manufactured through the hybrid monolithic approach are growing exponentially every year as a result of DataDriven Ecosystems, finding great demand from end users' applications.
• In addition, several market participants are working to take advantage of PIC's active developments as part of a highly integrated photonic technology and in order to meet the growing volume of network traffic driven by COVID-19 pandemic responses, particularly within data centers.
• While hybrid photonic ICs are highly efficient and have a number of advantages compared to previous generations of conventional ICs, they do not achieve the level of market penetration found in traditional ICs.
• The surveillance market is growing with threats and scenarios like COVID-19. Many public places worldwide are deploying optical and photonic sensors that enable high-sensitivity night vision sensors, cameras, and systems combined with semiconductor photocathode technology with silicon-based digital video technology.

Photonic Integrated Circuit Market Trends

Growing Applications in Telecommunications and Data Centers to Drive the Market

• In telecommunication businesses and data centers, hybrid PICs offer a wide range of applications. The basic factor that has led to the increased adoption of hybrid PICs in the telecommunications and data center markets is their need for a higher transfer rate, which existing ICs cannot accommodate.
• The development of high-capacity networks and 5G have also contributed to an increase in speed. Through the development and widespread acceptance of transceivers and passive components, PIC technologies have emerged as a technology well-known within the telecommunications sector. Wireless and radio technology has become a focus of the development of 5G.
• However, photonics and fiber optics have been critical in transporting signals to and from the new generation of base stations.
• Moreover, many manufacturers are benefiting from the high degree of innovation that is allowing them to develop low-cost hybrid PIC hardware in line with their needs. In addition, an increasing number of cloud applications are rapidly upscaling the traffic that has to be handled by data centers (DC).
• According to the survey conducted by Uptime Institute on the data center industry, most operators employ a mix of strategies related to DC operations. With IT workloads spread across various services and data centers, Uptime shared that about one-third of all workloads shifted to the cloud, colocation, hosting, and Software-as-a-Service (SaaS) suppliers.
• As a matter of fact, according to Cisco, 92% of the workload in data centers will be cloud computing by 2022, which indicates that there is an important need for more advanced switching and data transfer devices available through hybrid PICs.
• Additionally, booming demand for larger bandwidth and strong adoption of cloud services by SMEs typically heightened amid COVID-19 boosted the demand for data centers. A growing trend of increasing switch data and transceiver data rates is driving PIC adoption.

North America to Hold Major Market Share

• In North America, the demand for photonic integrated circuits (PIC)-based products is driven by data centers and fiber optic communication WAN applications. A growing need to transmit data at fast speeds has led to an increase in cloud computing traffic, and the rapid introduction of the Internet of photonics is likely to lead to a flourishing IC industry across the region.
• According to Cloudscene, the United States holds the highest number of data centers globally, i.e., almost 2,700, which is almost 33% of the world's.
• In addition, service providers must meet the growing demand for network capacity as mobile, video, and cloud services increasingly become an integral part of their business. In particular, it is expected that companies will base their optical networks on PICs, which may have a positive effect on the growth of the market. International companies working on PIC-based solutions for telecommunications challenges, including IBM Corporation, Intel Corporation, and Cisco Systems Inc., have worked together with academia, business, and government partners throughout the region.
• Public-private partnerships have forged national research consortiums for smaller enterprises, such as the American Institute for Manufacturing Integrated Photonics (AIM Photonics, Rochester, NY) in the United States, the Canadian Photonic Industry Consortium Florida Photonics Cluster, and the Ontario Photonics Industry Network.
• With increasing data rates and bandwidth requirements, companies have started to push for a shift toward PICs. PICs working with light and photons instead of electricity and electrons could offer higher bandwidth and efficiency, making them well-suited for future applications. PICs have been finding new ways to improve technology, like quantum computing.
• In Dec 2022, OpenLight unveiled an 800 G DR8 photonic integrated circuit to advance the global data center interconnect industry. OpenLight has fabricated and tested these wafers using the open silicon photonics foundry platform with integrated lasers offered by open silicon photonics foundry platform with integrated lasers offered by Tower Semiconductor.

Photonic Integrated Circuit Industry Overview

The photonic integrated circuit market is moderately competitive and consists of several major players like Neophotonics Corporation, Poet Technologies, Cisco Systems Inc., and Infinera Corporation. In terms of market share, few major players currently dominate the market. However, with innovations and technological advancements, many companies are increasing their market presence by securing new contracts and tapping new markets. Some of the recent developments in the market are:

In March 2023, iPronics created a programmable photonic chip for wireless signal processing, data centers, machine learning, and other advanced computing applications. The company is developing programmable photonic systems based on optical hardware that can be adapted to meet the needs of different applications.

In March 2022, EFFECT Photonics and Jabil Photonics announced a cooperation with the aim of developing a new generation of coherent optical modules. The modules offer a unique solution for network operators and hyper-scalers seeking to benefit from QSFP-high DD's performance, small footprint, low power consumption and cost, field replaceability, and vendor interoperability for cloud DCIs (Data Center Interconnects). The next-generation coherent optical modules handle the increased demand for data flow, service continuity, security issues, global expansion, and sustainability.

In March 2022, ColorChip Group and Skorpios Technologies Inc., a vertically integrated pioneer in heterogeneously integrated silicon photonics, established a strategic partnership to use Skorpios' disruptive optical technology to produce optical modules at previously unheard-of prices. ColorChip will sell its brand of modules and private label modules for Skorpios to sell at various speeds and performance levels. Future products, such as Co-packaged Optics and Coherent Modules, will be developed in collaboration.

Additional Benefits:

• The market estimate (ME) sheet in Excel format
• 3 months of analyst support

• 1 INTRODUCTION

  • 1.1 Study Assumptions and Market Definition

  • 1.2 Scope of the Study

• 2 RESEARCH METHODOLOGY

• 3 EXECUTIVE SUMMARY

• 4 MARKET INSIGHTS

  • 4.1 Market Overview

  • 4.2 Industry Attractiveness - Porter's Five Forces Analysis

    • 4.2.1 Bargaining Power of Suppliers

    • 4.2.2 Bargaining Power of Consumers

    • 4.2.3 Threat of New Entrants

    • 4.2.4 Intensity of Competitive Rivalry

    • 4.2.5 Threat of Substitute Products

  • 4.3 Assessment of the Impact of Key Macroeconomic Factors on the Market

• 5 MARKET DYNAMICS

  • 5.1 Market Drivers

    • 5.1.1 Growing Applications in Telecommunications and Data Centers

    • 5.1.2 Investments and Research to Miniaturize the PICs

  • 5.2 Market Challenges

    • 5.2.1 Continued Demand for Traditional ICs

    • 5.2.2 Optical Networks Capacity Crunch

• 6 MARKET SEGMENTATION

  • 6.1 By Type of Raw Material

    • 6.1.1 III-V Material

    • 6.1.2 Lithium Niobate

    • 6.1.3 Silica-on-silicon

    • 6.1.4 Other Raw Materials

  • 6.2 By Integration Process

    • 6.2.1 Hybrid

    • 6.2.2 Monolithic

  • 6.3 By Application

    • 6.3.1 Telecommunications

    • 6.3.2 Biomedical

    • 6.3.3 Data Centers

    • 6.3.4 Other Applications (Optical Sensors (LiDAR), Metrology)

  • 6.4 By Geography

    • 6.4.1 North America

    • 6.4.2 Europe

    • 6.4.3 Asia Pacific

    • 6.4.4 Rest of the World

• 7 COMPETITIVE LANDSCAPE

  • 7.1 Company Profiles

    • 7.1.1 NeoPhotonics Corporation

    • 7.1.2 POET Technologies

    • 7.1.3 II-VI Incorporated

    • 7.1.4 Infinera Corporation

    • 7.1.5 Intel Corporation

    • 7.1.6 Cisco Systems Inc

    • 7.1.7 Source Photonics Inc

    • 7.1.8 Lumentum Holdings

    • 7.1.9 Caliopa (Huawei Technologies Co. Ltd)

    • 7.1.10 Effect Photonics

    • 7.1.11 Colorchip Ltd

• 8 INVESTMENT ANALYSIS

• 9 FUTURE OF THE MARKET