主要なハイライト

• 単一のチップに統合された複数の光子コンポーネント（例えば、導波路、レーザー、変調器、検出器）は、光子ICと呼ばれます。従来のICと比較して、光子ICは非常に高速で、より高い帯域幅をサポートし、非常に省電力です。これらの特徴は、従来のICのいくつかの重要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%削減できる可能性があります。フォトンでカバーできる周波数は約1,000〜10,000倍高く、マイクロエレクトロニクスでカバーされるスペクトルを超えているため、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高い高い周波数を実現できます。

この低コストのフォトニックハードウェアは、ハイブリッドまたは単結晶プロセスを通じて製造され、データ主導のエコシステムにより毎年能力が増大しているデータセンターなどのエンドユーザーアプリケーションから大きな需要を見つけています。

• また、高度に統合されたフォトニクス技術の中で、複数の市場参加者がPIC主導の積極的な開発に取り組んでおり、特にCOVID-19パンデミックへの対応によって悪化したデータセンター内のデータ/ネットワークトラフィックの増加に対応しています。

ハイブリッドフォトニックインテグレーテッド回路は非常に効率的であり、従来のICに比べていくつかの利点を持っていますが、従来のICに比べて市場浸透率は非常に低いです。
監視市場は、脅威の増加やCOVID-19のような最近の状況に伴い成長しています。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、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導入されており、シリコンベースのデジタルビデオ技術と半導体光電管技術が組み合わさっています。

ハイブリッドPICは、通信業界やデータセンターで大きな応用を見出しています。従来のICでは対応できない高レートのデータ転送の必要性が、通信及びデータセンター市場におけるハイブリッドPICの採用増加の主要な要因です。

• 更なる加速は、高速ネットワークと5Gの開発に起因しています。PICは、トランシーバーや受動部品の開発と広範な展開によって、通信分野でよく知られた技術です。


• 5Gの出現により、ワイヤレスおよびラジオ技術に焦点が当てられています。しかし、フォトニクスや光ファイバーは、新しい世代の基地局への信号の送受信において重要なサポートを提供。


• さらに、複数の製造業者が要件を満たすために低コストのハイブリッドPICハードウェアを開発するのを助ける高い革新性があります。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速に増加しています。Uptime Instituteのデータセンター業界調査によると、ほとんどのオペレーターはDC運用のためのハイブリッド戦略を持っています。ITワークロードがさまざまなサービスとデータセンターに分散される中、Uptimeは、2021年に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、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。

シスコの2015-2020 GCIによると、2022年時点で、データセンター全体のワークロードの92%がクラウド上にある可能性があり、ハイブリッドPICによって満たされる高度なスイッチングおよびデータ転送ハードウェアの重要な需要があることを示しています。

• また、大容量の帯域幅に対する需要の急増や、中小企業によるクラウドサービスの強い導入は、COVID-19の状況の中で一般的にデータセンターの需要を高めました。スイッチデータおよびトランシーバデータレートの増加傾向が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）ベースの製品に対する需要がデータセンターや光ファイバー通信のWANアプリケーションによって推進されています。高速データ伝送の必要性の高まりがクラウドコンピューティングにおけるデータトラフィックの増加をもたらし、IoTの迅速な展開がこの地域で潜在的に急成長するフォトニック集積回路産業を生み出しました。Cisco Cloud Indexによれば、北米は2021年末までに最も多くのクラウドトラフィック（年間7.7ZB）を生み出すと予想されていました。このようなトレンドは市場への採用を増加させると予想されています。
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、その数は約2,600箇所で、世界全体の約33%に相当します。
サービスプロバイダーは、モバイル、ビデオ、クラウドベースのサービスによって引き起こされる帯域幅の需要の増加に直面しています。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、これが市場の成長にポジティブに寄与する可能性があります。この地域では、IBMコーポレーション、インテルコーポレーション、シスコなどの多国籍企業が、学術界、ビジネス、政府のパートナーと協力して、通信課題に対するPICベースのソリューションを開発しています。
公私パートナーシップは、アメリカのマニファクチャリングインテグレーテッドフォトニクス研究所（AIM Photonics、ロチェスター、ニューヨーク）、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、およびオンタリオフォトニクス産業ネットワークなど、小規模企業のための国家研究コンソーシアムを形成しています。
データレートと帯域幅の要件が増加する中、企業はPICへの移行を推進し始めています。電気や電子ではなく、光と光子で動作するPICは、より高い帯域幅と効率を提供できる可能性があり、将来のアプリケーションに適しています。PICは、量子コンピューティングのように技術を改善する新しい方法を見つけています。
2021年11月、パデュー大学の研究者たちは、磁石を必要としない新しい光アイソレーション技術を発表しました。パデューの磁石フリー光アイソレーターは、フォトニックICを前進させることを目的としています。データと通信の未来は、高い帯域幅と効率を要求すると期待されており、PICの使用が進んでいます。このようなパデューの研究者たちの進展により、地域でのPIC技術の広範な採用が期待されています。

• 2022年3月 - EFFECT PhotonicsとJabil Photonicsは、新世代のコヒーレント光モジュールを開発するための協力を発表しました。これらのモジュールは、QSFP-high DDの性能、小型フォームファクタ、低消費電力とコスト、フィールド交換可能性、およびクラウドDCI（データセンター相互接続）におけるベンダー相互運用性の利点を求めるネットワークオペレーターとハイパースケーラーに独自のソリューションを提供します。次世代のコヒーレント光モジュールは、データフローの増加、サービスの継続性、セキュリティ問題、グローバルな拡張、持続可能性に対する需要の高まりに対応します。


• 2022年3月 - ColorChip Groupと、異種集積シリコンフォトニクスの垂直統合の先駆者であるSkorpios Technologies Inc.は、Skorpiosの革新的光学技術を用いて、かつてない価格で光学モジュールを生産するための戦略的パートナーシップを確立しました。ColorChipは、自社ブランドのモジュールと、さまざまな速度と性能レベルで販売するSkorpios向けのプライベートラベルモジュールを販売します。共同で開発される将来の製品として、コパッケージドオプティクスやコヒーレントモジュールがあります。


• 2021年9月 - NeoPhotonicsは、出力電力0 dBmの400GマルチレートCFP2-DCOコヒーレントプラグ可能トランシーバーの高出力バージョンを発表しました。このトランシーバーは、メトロ、地域、及び長距離ROADMベースの光ネットワークでの運用を目的としています。これは、超高純度のナノチューヌブルレーザー、クラス40コヒーレントドライバーモジュレータ（CDM）、およびコヒーレントレシーバー（ICR）を含む、NeoPhotonicsの垂直統合インジウムリン技術プラットフォームに基づいています。

• 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 Covid-19インパクト評価

• 5 市場力学

  • 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 (henceforth referred to as the market studied) was valued at USD 7,998.63 million in 2021, and it is projected to be worth USD 26,421.83 million by 2027, registering a CAGR of 20.47% during the forecast period (2022-2027).

Key Highlights

• When integrated on a single chip, multiple photonic components, such as waveguides, lasers, modulators, and detectors, are referred to as photonic ICs. Compared to traditional ICs, photonic ICs are extremely fast, accommodate higher bandwidth, and are highly power efficient. These features have been addressing some of the critical drawbacks of 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.
• This low-cost photonic hardware manufactured through a hybrid or monolithic process is finding great demand from end-user applications, such as data centers growing high in capacity every year due to data-driven ecosystems.
• Also, amid the highly integrated photonics technology, multiple market players are working on PIC-led active developments to help meet the growth in data/network traffic, especially within data centers exacerbated by responses to the COVID-19 pandemic.
• Although hybrid photonic integrated circuits are highly efficient and pose several advantages compared to their predecessors/traditional ICs, they experience a very low level of market penetration than traditional ICs.
• The surveillance market is growing with growing threats and recent 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.

Key Market Trends

Growing Applications in Telecommunications and Data Centers

• Hybrid PICs find great applications in the telecommunication business and data centers. The need for a high rate of data transfer, which traditional ICs cannot accommodate, is the primary factor leading to the increased adoption of hybrid PICs in the telecom and data center markets.
• Further acceleration has been attributed to the development of high-speed networks and 5G. The PICs have been a well-known technology in the telecom sector via the development and widespread deployment of transceivers and passive components.
• The onset of 5G has put the focus on wireless and radio technology. However, photonics and fiber optics have been acting as critical support in transporting signals to and from the new generation of base stations.
• Additionally, there is a high degree of innovation that is helping several manufacturers to develop low-cost hybrid PIC hardware to meet their requirements. In addition, an increasing number of cloud applications are rapidly upscaling the traffic that has to be handled by data centers (DC). As per Uptime Institute’s Data Center Industry Survey, most operators have a hybrid strategy for DC operation. With IT workloads being spread across a range of 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 in 2021.
• According to Cisco’s 2015-2020 GCI, as of 2022, 92% of workloads could be on the cloud across the data centers, indicating a critical need for advanced switching and data transfer hardware that could be met by hybrid PICs.
• Additionally, booming demand for larger bandwidth and strong adoption of cloud services by SMEs typically heightened amid the COVID-19 situation boosted the demand for data centers. A growing trend of increasing switch data and transceiver data rates is driving the PIC adoption.

North America to Hold a Major Market Share

• In North America, the demand for photonic integrated circuits (PIC)-based products is driven by data centers and WAN applications of fiber optic communication. The growing need for high-speed data transmission increased the data traffic in cloud computing, and the rapid roll-out of IoT has created a potentially booming photonic integrated circuit industry in the region. According to Cisco Cloud Index, North America was expected to generate the most cloud traffic (7.7 ZB per year) by the end of 2021. Such trends are expected to increase market adoption.
• According to Cloudscene, the United States holds the highest number of data centers globally, i.e., almost 2,600 data centers, which is almost 33% of the entire world.
• Service providers face increasing demand for bandwidth, much of which is being driven by mobile, video, and cloud-based services. Companies are expected to base their optical networks on the PIC, which is likely to positively contribute to the market’s growth. In the region, multinational companies, such as IBM Corporation, Intel Corporation, and Cisco, are working with partners in academia, business, and the government to develop PIC-based solutions for communications challenges.
• 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 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 more efficiency, making them well suited for future applications. PICs have been finding new ways to improve technology, like quantum computing.
• In November 2021, researchers from Purdue introduced a new optical isolation technique, which removes the need for magnets. Purdue’s Magnetic-free Optical Isolator was aimed to push Photonic ICs forward. The future of data and communications is expected to require higher bandwidths and greater efficiency, driving the use of PICs. With advances like this from researchers of Purdue, widespread adoption of PIC technology is expected in the region.

Competitive Landscape

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:

• March 2022 - EFFECT Photonics and Jabil Photonics announced a collaboration to develop 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.
• 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.
• September 2021 - NeoPhotonics announced the launch of the high output power version of its 400G Multi-Rate CFP2-DCO coherent pluggable transceiver with 0 dBm output power and designed to operate in the metro, regional, and long-haul ROADM based optical networks. It is based on NeoPhotonics’ vertically integrated Indium Phosphide technology platform, including the ultra-pure Nano tunable laser and Class 40 Coherent Driver Modulator (CDM) and Coherent Receiver (ICR).

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 COVID-19 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