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シリコンフォトニクスの世界市場 2025-2035

シリコンフォトニクスの世界市場 2025-2035


The Global Silicon Photonics Market 2025-2035

シリコンフォトニクス市場は、半導体および光通信技術に変革をもたらすものであり、光データ伝送能力と従来のシリコン半導体製造とを融合させるものである。この統合により、データ伝送速度、電力効率、計算能力... もっと見る

 

 

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Future Markets, inc.
フューチャーマーケッツインク
2024年11月13日 GBP1,100
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サマリー

シリコンフォトニクス市場は、半導体および光通信技術に変革をもたらすものであり、光データ伝送能力と従来のシリコン半導体製造とを融合させるものである。この統合により、データ伝送速度、電力効率、計算能力において前例のない性能を実現すると同時に、確立された製造プロセスにより費用対効果を維持することができる。現在の市場は、いくつかの重要な要因によって力強い成長を遂げている。データセンターの拡張とクラウドコンピューティングは、より広帯域のソリューションを求め続け、5Gネットワークの展開は通信インフラの限界を押し広げる。高速インターネットに対する世界的な需要の高まりは、人工知能や機械学習アプリケーションの急激な成長と相まって、シリコンフォトニクス採用の説得力を増している。

シリコンフォトニクスは、データセンターやハイパフォーマンス・コンピューティング環境において、サーバー間の高速相互接続のバックボーンとしてその威力を発揮している。これらのアプリケーションでは、シリコンフォトニクスが、従来の電子的ソリューションと比較して消費電力を大幅に削減しながら、より高速にデータを伝送する能力を発揮する。電気通信分野は、5Gインフラから長距離通信やメトロネットワークまで幅広いアプリケーションを持つ、もう一つの主要な市場セグメントです。

ヘルスケアとバイオセンシングのアプリケーションは有望な成長分野として浮上しており、シリコンフォトニクスは医療診断、生体センサー、ポイントオブケア検査装置、DNAシーケンスアプリケーションの進歩を可能にしている。このようなアプリケーションの多様化は、同技術の汎用性と市場拡大の可能性を示している。量子コンピューティング、自律走行車用LiDARシステム、人工知能アクセラレーターなどが今後の成長を牽引する。エッジコンピューティングインフラの拡大も、シリコンフォトニクスの実装に新たな機会を生み出している。しかし、業界はいくつかの重要な課題に直面している。将来の市場進化は、集積密度の向上とコンポーネントの小型化、チップ当たりの機能強化、電力効率の改善など、いくつかの主要トレンドによって形作られる可能性が高い。ニューロモルフィック・コンピューティング、量子フォトニクス、高度なセンシング・システムなどの新しいアプリケーションは引き続き登場し、バイオメディカル・デバイスは有望な成長分野となっている。

自動化されたテストと特性評価、歩留まり管理の改善、規模拡大によるコスト削減などの進歩により、製造の進化は引き続き市場成長にとって極めて重要である。シリコンフォトニクス産業は、現在の技術的・商業的課題を克服し、新たなチャンスを活かすことができるかどうかが、シリコンフォトニクスの市場ポテンシャルの究極的な実現を左右する。シリコンフォトニクス技術が成熟し、新たな用途が見つかるにつれて、コンピューティングと通信の未来を形作る上でシリコンフォトニクスが果たす役割は、世界的な技術進歩にとってますます重要になってきています。

シリコンフォトニクスの世界市場 2025-2035』は、急速に発展するこの業界を詳細に分析し、2025年から2035年までの市場動向、技術開発、成長機会を網羅しています。本レポートでは、光技術と電子技術の融合について考察し、シリコンフォトニクスがデータセンター、テレコミュニケーション、センシングアプリケーション、新興の量子コンピューティングソリューションにどのような革命をもたらしているかに焦点を当てています。

レポートの内容は以下の通り:

  • 2025年から2035年にわたる詳細な市場予測
  • 主要アプリケーション・セグメントの包括的分析
  • 素材と部品の徹底的な評価
  • 先進パッケージング技術の評価
  • 完全なサプライチェーン分析
  • 180社以上の市場プレイヤーの広範な企業プロファイル。掲載企業には、Accelink Technologies、Aeva Technologies、Aeponyx、Advanced Fiber Resources、AIM Photonics、AIO Core、Alibaba Cloud、Amazon (AWS)、ANSYS、Advanced Micro Foundry、Amkor Technology、AMO GmbH、Analog Photonics、Anello Photonics、Aryballe、A*STAR、ASE Holdings, Aurora Innovation, Axalume, AXT, Ayar Labs, Baidu, Bay Photonics, BE Epitaxy Semiconductor, Broadcom, Black Semiconductor, Broadex, ByteDance, Cadence, CEA LETI, Celestial AI, Centera Photonics, Cambridge Industries Group, Ciena, CISCO Systems, CNIT, Coherent Corp.,CompoundTek, Cornerstone, Crealights Technology, DustPhotonics, EFFECT Photonics, Eoptolink, Ephos, Epiphany, Fabrinet, Fast Photonics, Fiberhome, Fibertop, ficonTEC, FormFactor, Fujitsu, Genalyte, Gigalight, GlobalFoundries, HGGenuine, Hisense Broadband, HyperLight、HyperPhotonix, Icon Photonics, InnoLight Technology, Innosemi, IntelliEpi, Inphotec, Intel, Imec, IMECAS, iPronics, JABIL, JCET Group, JFS Laboratory, JSR Corporation, Juniper Networks, Ki3 Photonics, LandMark, Leoni AG, Ligentec, Lightelligence, Lightium、Lightmatter、Lightsynq Technologies、Lightwave Logic、Light Trace Photonics、Liobate Technologies、LioniX International、LPKF、Lumentum、Luceda、Luminous Computing、LuminWave Technology、Lumiphase AG、Luxshare Precision Industry、Luxtelligence SA、MACOM、Marvell、Molex、NanoLN、NEC Corporation、NewPhotonics、NGK Insulators、NLM Photonics、Nokia Corporation、Novel Si Integration Technology、NTT Corporation、Nvidia、O-Net、OpenLight Photonics、OriChip Optoelectronics Technology、Partow Technologies、PETRA、Phix、Photonic Inc.,POET Technologies、Pointcloud、Polariton Technologies、PsiQuantum、Q.ANT、QC82、Quandela、Quantum Computing Inc.、Quantum Source、Quantum Transistors、Quintessent、QuiX Quantum、Qutronix、Rain Tree Photonics、Ranovus、Rapid Photonics、Salience Labs、Samsung、Sanan ICなど。
  • 分析対象となる市場セグメントには以下が含まれる:
    • データ通信と高性能コンピューティング
    • 通信インフラ
    • センシングとLiDARシステム
    • AIと機械学習
    • 量子コンピューティング
    • ニューロモーフィック・コンピューティング
    • バイオフォトニクスと医療診断
  • 重要な技術要素:
    • コアコンポーネント(レーザー、変調器、光検出器)
    • 統合技術
    • アドバンスド・パッケージング・ソリューション
    • 材料(シリコン、ゲルマニウム、窒化シリコン、ニオブ酸リチウム)
    • ウェハーの加工と製造
    • コ・パッケージド・オプティクス
    • 2.5Dと3Dの統合
  • 市場促進要因と機会
  • シリコンフォトニクスのエコシステムを包括的にカバー:
    • ファウンドリーとウェハー・サプライヤー
    • 統合デバイスメーカー
    • ファブレス企業
    • パッケージングおよび試験プロバイダー
    • システム・インテグレーター
    • エンドユーザー
  • 新たなテクノロジー:
    • 新しい統合技術
    • 先進変調器技術
    • 次世代光検出器
    • 革新的な導波管設計
    • 画期的なパッケージング・ソリューション
  • 製造と統合
    • CMOS互換製造
    • ウェハースケール・インテグレーション
    • ハイブリッドと異種統合
    • イールド・マネジメント
    • コスト最適化戦略
  • 課題と解決策
    • 熱管理
    • パッケージングの複雑さ
    • 統合の課題
    • コスト削減戦略
    • スケーリングと小型化
    • 試験と特性評価
  • 以下を含む180社以上の詳細なプロフィール:
    • 主要半導体メーカー
    • フォトニクス専門企業
    • 研究機関
    • 新興企業とイノベーター
    • システム・インテグレーター
    • テクノロジー・プロバイダー


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目次

1 エグゼクティブ・サマリー 20

1.1 市場の概要 20
1.2 エレクトロニクスとフォトニックの統合の比較 21
1.3 シリコンフォトニック トランシーバーの進化 21
1.4 市場マップ 22
1.5 シリコンフォトニクスの世界市場動向 25
1.6 フォトニクス技術の競合と補完 26
1.6.1 メタフォトニクス 29
1.6.2 III-Vフォトニクス 29
1.6.3 ニオブ酸リチウムフォトニクス 29
1.6.4 ポリマーフォトニクス 30
1.6.5 プラズモニックフォトニクス 30
1.7 フォトニックAI加速の可能性 30
1.8 シリコンフォトニクスの商業展開 31
1.9 製造上の課題 32

2 シリコンフォトニクス入門 34

2.1 シリコンフォトニクスとは?35
2.1.1 シリコンフォトニクスの定義と原理 35
2.1.2 従来技術との比較 35
2.1.3 シリコンフォトニック集積回路 36
2.1.4 光IO、カップリング、カプラ 37
2.1.5 発光と光子源/レーザー 38
2.1.6 検出と光検出器 38
2.1.7 化合物半導体レーザーと光検出器(III-V族) 38
2.1.8 変調、変調器、マッハツェンダー干渉計 39
2.1.9 光伝搬と導波路 40
2.1.10 光学部品密度 41
2.2 シリコンフォトニクスの利点 42
2.3 シリコンフォトニクスの応用 43
2.4 他のフォトニック集積技術との比較 43
2.5 電子集積からフォトニック集積への進化 44
2.6 シリコンフォトニクスと従来のエレクトロニクスの比較 45
2.7 現代の高性能AIデータセンター 45
2.8 コア技術コンポーネント 48
2.8.1 光IO、カップリング、カプラ 48
2.8.2 エミッションとフォトンソース/レーザー 49
2.8.2.1 III-V 族集積の課題 50
2.8.2.2 レーザー集積化アプローチ 50
2.8.3 検出と光検出器 50
2.8.4 変調技術 51
2.8.4.1 マッハツェンダー干渉計 51
2.8.4.2 リング変調器 52
2.8.5 光伝搬と導波路 52
2.8.6 光学部品密度
2.9 基本的な光データ伝送 53
2.10 シリコンフォトニック回路アーキテクチャ 54

3 素材と部品 56

3.1 シリコン 56
3.1.1 フォトニクス材料としてのシリコン 56
3.1.1.1 シリコンの光学特性 56
3.1.1.2 シリコンフォトニクスの製造プロセス 56
3.1.2 シリコンとシリコンオンインシュレータ(SOI) 57
3.1.2.1 SOI製造プロセス 58
3.1.2.2 SOI性能ベンチマーク 61
3.1.2.3 主要 SOI プレーヤー 61
3.2 ゲルマニウム 62
3.2.1 シリコンフォトニクスにおけるゲルマニウムインテグレーション 62
3.2.2 ゲルマニウム光検出器 62
3.2.3 ゲルマニウム・オン・シリコン変調器 63
3.3 シリコン・ナイトライド 63
3.3.1 フォトニクス集積回路における窒化シリコン 63
3.3.2 SiNの光学特性と製造 65
3.3.3 SiN変調器技術 66
3.3.4 フォトニクス集積回路におけるSiNの応用 66
3.3.5 SiN変調器技術の進歩 67
3.3.6 SiNベースの導波路とデバイス 67
3.3.7 SiNの性能分析 68
3.3.8 フォトニクスにおけるSiNの応用 69
3.3.9 SiN PICプレーヤー 69
3.4 薄膜ニオブ酸リチウム 70
3.4.1 絶縁体上のニオブ酸リチウム(LNOI) 71
3.4.1.1 LNOI 技術の概要 71
3.4.1.2 LNOI の特徴と特性 72
3.4.1.3 LNOI 製造プロセス 72
3.4.1.4 LNOI ベースの変調器とスイッチ技術 72
3.4.1.5 高速化と電力効率向上のトレンド 73
3.4.1.6 高速 LNOI 変調器 73
3.4.1.6.1 エネルギー効率の高い LNOI デバイス 74
3.4.1.6.2 新興 LNOI デバイス技術 74
3.5 リン化インジウム 74
3.5.1 リン化インジウム(InP)集積 74
3.5.1.1 ダイレクトバンドギャップ半導体としての InP 75
3.5.1.2 InP ベースの能動部品 75
3.5.1.3 InPとシリコンフォトニクスのハイブリッド集積 76
3.5.2 InP PICのプレーヤー 76
3.6 チタン酸バリウムと希土類金属 76
3.6.1 チタン酸バリウム(BTO)変調器 77
3.7 シリコン上の有機ポリマー 78
3.7.1 ポリマーベース変調器 79
3.8 ウェハープロセス 79
3.8.1 プラットフォーム別のウェハーサイズ 79
3.8.2 プロセスの課題 80
3.8.3 歩留まり管理 80
3.9 ハイブリッドと異種集積 81
3.9.1 モノリシック・インテグレーション 81
3.9.2 ハイブリッド・インテグレーション 81
3.9.3 ヘテロジニアス・インテグレーション 82
3.9.4 III-Vオンシリコン 82
3.9.5 ボンディングとダイアタッチ技術 82
3.9.6 モノリシック集積とハイブリッド集積 83

4 先進パッケージング技術 84

4.1 包装技術の進化 84
4.1.1 従来のパッケージング・アプローチ 87
4.1.2 先進パッケージングのロードマップ 87
4.1.3 主要性能指標 89
4.2 2.5 次元集積技術 90
4.2.1 シリコンインターポーザー技術 91
4.2.2 ガラス・インターポーザー・ソリューション 92
4.2.3 有機基板の選択肢 92
4.3 3D 統合アプローチ 93
4.3.1 貫通電極(TSV) 93
4.3.1.1 TSV製造プロセス 94
4.3.1.2 TSVの課題と解決策 95
4.3.2 ハイブリッド接合技術 96
4.3.2.1 Cu-Cuボンディング 98
4.3.2.2 ダイレクトボンディング 98
4.4 Co-Packaged Optics (CPO) 98
4.4.1 CPOアーキテクチャーの概要 98
4.4.2 利点と課題 99
4.4.3 統合アプローチ 100
4.4.3.1 2D 統合 101
4.4.3.2 2.5Dインテグレーション 101
4.4.3.3 3D 統合 101
4.4.4 熱管理 102
4.4.5 光結合ソリューション 102
4.5 光アライメント 103
4.5.1 アクティブアライメントとパッシブアライメント 103
4.5.2 カップリング効率 104
4.6 製造上の課題 104

5 市場とアプリケーション 106

5.1 データコム・アプリケーション 106
5.1.1 データセンター・アーキテクチャの進化 108
5.1.2 トランシーバー 109
5.1.2.1 統合
5.1.3 人工知能(AI)と機械学習(ML) 111
5.1.4 プラガブルオプティクス 111
5.1.5 リニアドライブとリニアプラガブルオプティクス(LPO) 113
5.1.6 インターコネクト 115
5.1.6.1 PICベースのオンデバイス相互接続 115
5.1.6.2 アドバンストパッケージングとコパッケージドオプティクス 118
5.1.6.2.1 ガラス材料 119
5.1.6.2.2 コ・パッケージド・オプティクス 120
5.1.6.3 フォトニックエンジンと加速器 126
5.1.6.3.1 AI用フォトニックプロセッシング 127
5.1.6.3.2 ソフトウェアとの融合 127
5.1.6.3.3 フォトニックFPGA 128
5.1.6.4 量子コンピューティングのためのフォトニック集積回路 129
5.1.6.4.1 フォトニック量子ビット 129
5.1.7 光トランシーバ 132
5.1.7.1 アーキテクチャと動作 133
5.1.7.2 市場プレイヤー 133
5.1.7.3 技術ロードマップ 134
5.1.8 スイッチ用コ・パッケージド・オプティクス 134
5.1.8.1 CPOとプラガブル・ソリューションの比較 134
5.1.8.2 電力と性能の利点 135
5.1.8.3 実装上の課題 135
5.1.9 データセンター・ネットワーク 136
5.1.10 高性能コンピューティング 136
5.1.10.1 オンデバイス相互接続 137
5.1.10.2 チップ間通信 137
5.1.10.3 システム・アーキテクチャへの影響 137
5.1.11 チップ間インターコネクトとボード間インターコネクト 138
5.1.12 イーサネット・ネットワーキング 138
5.2 テレコミュニケーション 139
5.2.1 5G/6Gインフラストラクチャー 140
5.2.2 帯域幅要件
5.2.3 長距離ネットワークとメトロネットワーク 141
5.2.4 5GとFTTxアプリケーション 141
5.2.5 光トランシーバとトランスポンダ 142
5.3 センシング・アプリケーション 143
5.3.1 ライダーと自動車センシング 143
5.3.1.1 フォトニック集積回路ベースの LiDAR 144
5.3.2 化学・生物センシング 147
5.3.3 光コヒーレンストモグラフィ 149
5.4 人工知能と機械学習 149
5.4.1 AIデータトラフィックの要件 150
5.4.2 AIアクセラレータ用シリコンフォトニクス 150
5.4.3 ニューラルネットワーク応用 151
5.4.4 将来のAIアーキテクチャ要件 152
5.5 新興アプリケーション 152
5.5.1 量子コンピューティングと通信 152
5.5.1.1 量子フォトニック要件 152
5.5.1.2 統合における課題 153
5.5.1.3 市場プレイヤーと開発 153
5.5.2 ニューロモーフィック・コンピューティング 154
5.5.3 バイオフォトニクスと医療診断 154

6 世界市場規模 156

6.1 シリコンフォトニクスの世界市場概観 156
6.1.1 市場規模と成長動向 156
6.1.2 アプリケーション別市場区分 157
6.2 データコム用途 159
6.2.1 2023-2035年の市場予測 159
6.2.2 主な促進要因と抑制要因 160
6.3 テレコム・アプリケーション 160
6.3.1 2023-2035年の市場予測 160
6.3.2 主な促進要因と抑制要因 162
6.4 センシングアプリケーション 162
6.4.1 2023~2035年の市場予測 162
6.4.2 主な促進要因と抑制要因 163

7 サプライ・チェーン分析 166

7.1 ファウンダリーとウェハー・サプライヤー 166
7.1.1 CMOSファウンドリー 166
7.1.2 特殊フォトニクスファウンドリー 167
7.2 統合デバイスメーカー(IDM) 168
7.2.1 ファブレス企業 168
7.2.2 完全集積フォトニクス企業 169
7.3 ファウンドリーとウエハーサプライヤー 169
7.4 パッケージングとテスト 170
7.4.1 チップスケールパッケージング 170
7.4.2 モジュールレベルパッケージング 170
7.4.3 テストと特性評価 171
7.5 システムインテグレーターとエンドユーザー 171

8 技術トレンド 173

8.1 レーザー集積化技術 173
8.1.1 直接エピタキシャル成長 173
8.1.2 フリップチップボンディング 174
8.1.3 ハイブリッド集積 174
8.1.4 進歩と課題 174
8.2 変調器技術 175
8.2.1 シリコン変調器 176
8.2.2 ゲルマニウム変調器 176
8.2.3 ニオブ酸リチウム変調器 176
8.2.4 高分子変調器 176
8.3 光検出器技術 177
8.3.1 シリコン光検出器 177
8.3.2 ゲルマニウム光検出器 177
8.3.3 III-V族光検出器 178
8.4 導波路とカップリングの革新 178
8.4.1 シリコン導波路 178
8.4.2 シリコン窒化物導波路 178
8.4.3 カップリング技術 179
8.5 パッケージングと集積化の進歩 179
8.5.1 チップスケールパッケージング 179
8.5.2 ウェハースケール・インテグレーション 180
8.5.3 3次元集積とインターポーザー技術 180

9 課題と今後の動向 182

9.1 CMOSファウンドリ互換デバイスと集積化 182
9.1.1 スケーリングと小型化 183
9.1.2 プロセスの複雑化と歩留まり改善 183
9.2 消費電力と熱管理 184
9.2.1 エネルギー効率の高いフォトニックデバイス 185
9.2.2 熱最適化技術 186
9.3 パッケージングとテスト 186
9.3.1 アドバンストパッケージングソリューション 186
9.3.2 自動テストと特性評価 187
9.4 スケーラビリティとコスト効率 188
9.4.1 ウェハースケールインテグレーション 188
9.4.2 半導体組立とテストのアウトソーシング(OSAT) 189
9.5 新材料とハイブリッド集積化 190
9.5.1 新規半導体材料 190
9.5.2 異種集積アプローチ 191

10 COMPANY PROFILES 193 (181社のプロファイル)

付録11 311

11.1 用語集 311
11.2 略語一覧 312
11.3 研究方法 314

参考文献12件 315

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図表リスト

テーブル一覧

表1.シリコンフォトニクスとエレクトロニクスの比較:主要指標の比較。21
表2.フォトニック・テクノロジーの比較分析。26
表 3.エレクトロニック・コンピューティングとフォトニック・コンピューティングの比較。30
表4.エレクトロニクス企業のシリコンフォトニクスの商業活動。31
表5.製造指標と課題。32
表6.製造目標と現状との比較。33
表7.比較コスト分析36
表8.シリコンフォトニクスの統合スキーム。36
表9.PICの利点。37
表10.光検出器の性能。38
表 11.III-V族デバイスの性能。39
表12.光変調器の性能比較。40
表 13.シリコンフォトニック導波路特性。41
表 14.光コンポーネントの統合指標41
表 15.シリコンフォトニクスの利点42
表16.シリコンフォトニクスの応用43
表17.他のフォトニック集積技術との比較。43
表18.シリコンフォトニクスと従来のエレクトロニクスの比較:性能指標。45
表 19.スイッチ IC の帯域幅と CPO 技術の進化。47
表 20.データセンターアーキテクチャの課題47
表 21.ハイエンドデータセンターにおける光トランシーバーの主要動向。47
表 22.コアコンポーネントの仕様と要件 48
表 23.発光源と光源の種類49
表24.III-V集積の課題。50
表 25.レーザー集積化アプローチの比較。50
表 26.変調器の種類と構成51
表 27.導波管の仕様と要件。52
表 28.データ伝送パラメータと仕様。53
表 29.回路アーキテクチャのビルディングブロック54
表 30.統合のアプローチ55
表 31.シリコンフォトニクス部品仕様56
表 32.シリコンの光学特性56
表33.シリコンフォトニクスの製造プロセス。57
表34.シリコンファンドリー技術の比較59
表 35.シリコンオンインシュレーター(SOI)プラットフォームのベンチマーク。60
表 36.SOI 性能ベンチマーク61
表 37.主要 SOI プレーヤー61
表 38.ゲルマニウム集積の方法と応用62
表 39.SiN キーファウンドリー。64
表 40.SiN 変調器技術。66
表 41.シリコン(SOI と SiN)デバイスの異種集積化。66
表 42.SiN ベンチマーキング。68
表 43.フォトニクスにおけるSiNの応用。69
表 44.SiN PICプレーヤー69
表45.TFLNのベンチマーク。71
表 46.LNOIの特徴と特性72
表 47.LNOI の製造プロセス72
表 48.LNOI ベースの変調器とスイッチ技術。73
表 49.新たな LNOI デバイス技術。74
表 50.InP ベンチマーキング。75
表 51.統合技術。76
表 52.InP PICプレーヤー。76
表 53.BTOベンチマーク。77
表 54.素材の比較分析77
表55.ポリマー・オン・インシュレーターのベンチマーク。79
表 56.プラットフォーム別ウェーハサイズ比較。79
表 57.ウェーハプロセスの課題。80
表 58.工程別歩留まり分析。80
表 59.統合スキームの比較。81
表 60.ボンディングとダイ・アタッチメント技術。82
表 61.モノリシック集積とハイブリッド集積。83
表 62.パッケージング技術比較マトリックス84
表 63.半導体パッケージングの進化。84
表 64.主な先進半導体パッケージング・アプローチのまとめ88
表 65.先端パッケージング技術の主要性能指標89
表 66.ガラスインターポーザーのソリューション92
表 67.有機基板オプション。93
表 68.アプリケーション別 TSV 仕様。94
表 69.TSV の課題と解決策。95
表 70.主要半導体相互接続技術の比較ベンチマーク概要表 97
表 71.CPO の利点と課題。99
表 72.性能指標の比較。100
表 73.CPO 統合アプローチの比較100
表 74.製造プロセスの比較102
表 75.熱管理アプローチ102
表 76.光結合ソリューション103
表 77.アライメント公差分析。103
表78.アクティブとパッシブのアライメント比較。103
表 79.カップリング効率解析。104
表 80.先進パッケージ製造の課題。104
表 81.エネルギー消費分析。107
表 82.先端半導体パッケージ性能の主要指標。119
表 83.プラガブルオプティクスとコ・パッケージドオプティクス(CPO)の比較。122
表 84.CPOの今後の課題。123
表 85.コ・パッケージド・オプティクスの主要技術構成要素。124
表 86.共包装光学部品の主なパッケージング部品。124
表 87.フォトニック量子コンピューティングの主要プレーヤー。129
表 88.PICと従来の光システムの比較。130
表 89.量子産業における将来のPIC要件。131
表 90.光トランシーバーの市場プレイヤー133
表 91.パワーと性能の利点。135
表 92.実装の課題135
表 93.HPCにおけるシリコンフォトニクス:技術パラメーター 136
表94.通信におけるシリコンフォトニクスの応用139
表 95.セグメント別帯域幅要件141
表 96.5G および FTTx アプリケーションの技術パラメータ。142
表 97.LiDAR アプリケーションにおける PIC センサーの機会。144
表 98.PIC ベースの FMCW LiDAR の課題。145
表 99.PICベースのLiDARを開発する企業。145
表100.PICバイオセンサー開発企業。147
表101.PICベースのガスセンサー開発企業。147
表102.分光PICを開発中の企業。148
表103.AIデータトラフィック要件。150
表 104.ニューラルネットワークの応用。151
表 105.将来のAIアーキテクチャ要件。152
表 106.量子フォトニクスの要件。153
表 107.量子コンピューティングと量子通信における統合の課題。153
表 108.市場プレイヤーと開発。153
表109.バイオフォトニクスの応用。155
表110.シリコンフォトニクスの世界市場 2023-2035 (億ドル).156
表111.用途別市場区分 2023-2035 (億ドル).158
表112.データコム用途のシリコンフォトニクス市場予測 2023-2035 (億ドル)159
表113.データコム用途におけるシリコンフォトニクスの主な市場促進要因と阻害要因160
表 114.テレコムアプリケーションにおけるシリコンフォトニクスの市場予測 2023-2035 (億ドル) 160
表115.テレコム用途におけるシリコンフォトニクスの主な市場促進要因と阻害要因162
表116.センシング用途のシリコンフォトニクスの市場予測 2023-2035 (億ドル)162
表117.センシング用途におけるシリコンフォトニクスの主な市場促進要因と阻害要因164
表 118.CMOSファウンドリー166
表119.特殊フォトニクスファウンドリー167
表 120.ファブレス企業168
表121.完全集積フォトニクス企業169
表122.ファウンドリーとウエハーサプライヤー170
表123.システムインテグレーターとエンドユーザー。172
表124.レーザー統合方法の比較。173
表 125.高度な技術と課題。174
表 126.変調器技術のベンチマーク175
表127.光検出器の性能指標 .177
表 128.シリコンフォトニクス用新規半導体材料.190
表 129.用語集。311
表 130.略語一覧。312

図表一覧

図1.シリコンフォトニック・トランシーバーの進化年表。22
図2.シリコンフォトニクスプレーヤー市場マップ25
図3.シリコンフォトニック回路の基本アーキテクチャ35
図4.高性能AIデータセンター。46
図 5.光 IO 結合メカニズム図。49
図 6.光コンポーネント密度の推移。53
図 7.基本的な光データ伝送図。54
図 8.SOI ウエハー構造58
図 9.製造プロセスフロー。59
図 10.ゲルマニウム光検出器。63
図11.窒化シリコン層スタック。64
図12.AEPONYX SiN PIC。65
図13.SiN 導波路断面図。68
図 14.LNOI デバイス構造 .71
図 15.さまざまなパッケージング技術の年表。86
図 16.アドバンスト・パッケージング・ロードマップ88
図 17.2D チップパッケージング。90
図 18.インターポーザーを利用した 2.5 次元 IC パッケージの典型的な構造。92
図 19.TSV構造と実装。95
図 20.ハイブリッド接合プロセスフロー。98
図 21.Co-Packaged Optics アーキテクチャ。99
図 22.プラガブルファイバー相互接続を備えた光モジュール。112
図 23.PIC ベースのトランシーバーのロードマップ。114
図 24.半導体パッケージングの進化ロードマップ118
図 25.フォトニック量子ハードウェアのロードマップ132
図 26.光トランシーバーの技術ロードマップ134
図 27.5G/6G 実装ロードマップ。140
図 28.LiDARシステム設計。144
図 29.シリコンフォトニクスの世界市場 2023-2035 (億ドル).157
図 30.アプリケーション別市場区分 2023-2035 (億ドル).158
図 31.データコム用途におけるシリコンフォトニクスの市場予測 2023-2035 (億ドル).159
図 32.テレコム用シリコンフォトニクスの市場展望 2023-2035 (億ドル)161
図 33.センシング用途のシリコンフォトニクスの市場展望 2023-2035 (億ドル)163
図 34.シリコンフォトニクスのサプライチェーンとエコシステム166
図 35.集積フォトニクス用アドバンストパッケージングのコンセプト180
図 36.Aeries II LiDARシステム。194
図 37.PsiQuantum のモジュール化された量子コンピューティング・システム・ネットワーク。267
図38.Q.ANT ネイティブ・プロセッシング・ユニット(NPU)。269
図39.QuiX低損失フォトニック量子プロセッサー。274

 

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Summary

The silicon photonics market represents a transformative force in semiconductor and optical communications technology, merging optical data transmission capabilities with traditional silicon semiconductor manufacturing. This integration enables unprecedented performance in data transmission speed, power efficiency, and computational capabilities while maintaining cost-effectiveness through established manufacturing processes. The current market is experiencing robust growth driven by several key factors. Data center expansion and cloud computing continue to demand higher bandwidth solutions, while 5G network deployments push the boundaries of telecommunications infrastructure. The rising global demand for high-speed internet, coupled with the exponential growth in artificial intelligence and machine learning applications, creates an increasingly compelling case for silicon photonics adoption.

The technology has found its strongest foothold in data centers and high-performance computing environments, where it serves as the backbone for high-speed interconnects between servers. These applications benefit from silicon photonics' ability to transmit data at higher speeds while significantly reducing power consumption compared to traditional electronic solutions. The telecommunications sector represents another major market segment, with applications ranging from 5G infrastructure to long-haul communications and metro networks.

Healthcare and biosensing applications are emerging as promising growth areas, with silicon photonics enabling advances in medical diagnostics, biological sensors, point-of-care testing devices, and DNA sequencing applications. This diversification of applications demonstrates the technology's versatility and potential for market expansion. Emerging applications are set to drive future growth, with quantum computing, LiDAR systems for autonomous vehicles, and artificial intelligence accelerators leading the way. The edge computing infrastructure's expansion also creates new opportunities for silicon photonics implementation. However, the industry faces several key challenges. Future market evolution will likely be shaped by several key trends, including increased integration density and miniaturization of components, enhanced functionality per chip, and improved power efficiency. New applications in neuromorphic computing, quantum photonics, and advanced sensing systems continue to emerge, while biomedical devices represent a promising growth sector.

Manufacturing evolution remains crucial to market growth, with advances in automated testing and characterization, improved yield management, and cost reduction through scale. The industry's ability to overcome current technical and commercial challenges while capitalizing on emerging opportunities will determine the ultimate realization of silicon photonics' market potential. As the technology continues to mature and find new applications, its role in shaping the future of computing and communications becomes increasingly central to global technological advancement.

The Global Silicon Photonics Market 2025-2035 provides an in-depth analysis of the rapidly evolving industry, covering market trends, technological developments, and growth opportunities from 2025 to 2035. The report examines the convergence of optical and electronic technologies, highlighting how silicon photonics is revolutionizing data centers, telecommunications, sensing applications, and emerging quantum computing solutions.

Report contents include:

  • Detailed market forecasts spanning 2025-2035
  • Comprehensive analysis of key application segments
  • In-depth evaluation of materials and components
  • Assessment of advanced packaging technologies
  • Complete supply chain analysis
  • Extensive company profiles of 180+ market players. Companies profiled include Accelink Technologies, Aeva Technologies, Aeponyx, Advanced Fiber Resources, AIM Photonics, AIO Core, Alibaba Cloud, Amazon (AWS), ANSYS, Advanced Micro Foundry, Amkor Technology, AMO GmbH, Analog Photonics, Anello Photonics, Aryballe, A*STAR, ASE Holdings, Aurora Innovation, Axalume, AXT, Ayar Labs, Baidu, Bay Photonics, BE Epitaxy Semiconductor, Broadcom, Black Semiconductor, Broadex, ByteDance, Cadence, CEA LETI, Celestial AI, Centera Photonics, Cambridge Industries Group, Ciena, CISCO Systems, CNIT, Coherent Corp., CompoundTek, Cornerstone, Crealights Technology, DustPhotonics, EFFECT Photonics, Eoptolink, Ephos, Epiphany, Fabrinet, Fast Photonics, Fiberhome, Fibertop, ficonTEC, FormFactor, Fujitsu, Genalyte, Gigalight, GlobalFoundries, HGGenuine, Hisense Broadband, HyperLight, HyperPhotonix, Icon Photonics, InnoLight Technology, Innosemi, IntelliEpi, Inphotec, Intel, Imec, IMECAS, iPronics, JABIL, JCET Group, JFS Laboratory, JSR Corporation, Juniper Networks, Ki3 Photonics, LandMark, Leoni AG, Ligentec, Lightelligence, Lightium, Lightmatter, Lightsynq Technologies, Lightwave Logic, Light Trace Photonics, Liobate Technologies, LioniX International, LPKF, Lumentum, Luceda, Luminous Computing, LuminWave Technology, Lumiphase AG, Luxshare Precision Industry, Luxtelligence SA, MACOM, Marvell, Molex, NanoLN, NEC Corporation, NewPhotonics, NGK Insulators, NLM Photonics, Nokia Corporation, Novel Si Integration Technology, NTT Corporation, Nvidia, O-Net, OpenLight Photonics, OriChip Optoelectronics Technology, Partow Technologies, PETRA, Phix, Photonic Inc., POET Technologies, Pointcloud, Polariton Technologies, PsiQuantum, Q.ANT, QC82, Quandela, Quantum Computing Inc., Quantum Source, Quantum Transistors, Quintessent, QuiX Quantum, Qutronix, Rain Tree Photonics, Ranovus, Rapid Photonics, Salience Labs, Samsung, Sanan IC and more....
  • Market Segments analysed include:
    • Datacom and High-Performance Computing
    • Telecommunications Infrastructure
    • Sensing and LiDAR Systems
    • AI and Machine Learning
    • Quantum Computing
    • Neuromorphic Computing
    • Biophotonics and Medical Diagnostics
  • Critical technology components:
    • Core Components (lasers, modulators, photodetectors)
    • Integration Technologies
    • Advanced Packaging Solutions
    • Materials (Silicon, Germanium, Silicon Nitride, Lithium Niobate)
    • Wafer Processing and Manufacturing
    • Co-Packaged Optics
    • 2.5D and 3D Integration
  • Market Drivers and Opportunities
  • Comprehensive coverage of the silicon photonics ecosystem including:
    • Foundries and Wafer Suppliers
    • Integrated Device Manufacturers
    • Fabless Companies
    • Packaging and Testing Providers
    • System Integrators
    • End-Users
  • Emerging Technologies:
    • Novel Integration Techniques
    • Advanced Modulator Technologies
    • Next-Generation Photodetectors
    • Innovative Waveguide Designs
    • Breakthrough Packaging Solutions
  • Manufacturing and Integration
    • CMOS-Compatible Manufacturing
    • Wafer-Scale Integration
    • Hybrid and Heterogeneous Integration
    • Yield Management
    • Cost Optimization Strategies
  • Challenges and Solutions:
    • Thermal Management
    • Packaging Complexity
    • Integration Challenges
    • Cost Reduction Strategies
    • Scaling and Miniaturization
    • Testing and Characterization
  • Detailed profiles of 180+ companies including:
    • Major Semiconductor Manufacturers
    • Specialized Photonics Companies
    • Research Institutions
    • Start-ups and Innovators
    • System Integrators
    • Technology Providers


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Table of Contents

1 EXECUTIVE SUMMARY 20

1.1 Market Overview 20
1.2 Electronic and Photonic Integration Compared 21
1.3 Silicon Photonic Transceiver Evolution 21
1.4 Market Map 22
1.5 Global Market Trends in Silicon Photonics 25
1.6 Competing and Complementary Photonics Technologies 26
1.6.1 Metaphotonics 29
1.6.2 III-V Photonics 29
1.6.3 Lithium Niobate Photonics 29
1.6.4 Polymer Photonics 30
1.6.5 Plasmonic Photonics 30
1.7 Potential of photonic AI acceleration 30
1.8 Commercial deployment of silicon photonics 31
1.9 Manufacturing challenges 32

2 INTRODUCTION TO SILICON PHOTONICS 34

2.1 What is Silicon Photonics? 35
2.1.1 Definition and Principles of Silicon Photonics 35
2.1.2 Comparison with traditional technologies 35
2.1.3 Silicon and Photonic Integrated Circuits 36
2.1.4 Optical IO, Coupling and Couplers 37
2.1.5 Emission and Photon Sources/Lasers 38
2.1.6 Detection and Photodetectors 38
2.1.7 Compound Semiconductor Lasers and Photodetectors (III-V) 38
2.1.8 Modulation, Modulators, and Mach-Zehnder Interferometers 39
2.1.9 Light Propagation and Waveguides 40
2.1.10 Optical Component Density 41
2.2 Advantages of Silicon Photonics 42
2.3 Applications of Silicon Photonics 43
2.4 Comparison with Other Photonic Integration Technologies 43
2.5 Evolution from Electronic to Photonic Integration 44
2.6 Silicon Photonics vs Traditional Electronics 45
2.7 Modern high-performance AI data centers 45
2.8 Core Technology Components 48
2.8.1 Optical IO, Coupling and Couplers 48
2.8.2 Emission and Photon Sources/Lasers 49
2.8.2.1 III-V Integration Challenges 50
2.8.2.2 Laser Integration Approaches 50
2.8.3 Detection and Photodetectors 50
2.8.4 Modulation Technologies 51
2.8.4.1 Mach-Zehnder Interferometers 51
2.8.4.2 Ring Modulators 52
2.8.5 Light Propagation and Waveguides 52
2.8.6 Optical Component Density 53
2.9 Basic Optical Data Transmission 53
2.10 Silicon Photonic Circuit Architecture 54

3 MATERIALS AND COMPONENTS 56

3.1 Silicon 56
3.1.1 Silicon as a Photonic Material 56
3.1.1.1 Optical Properties of Silicon 56
3.1.1.2 Fabrication Processes for Silicon Photonics 56
3.1.2 Silicon and Silicon-on-insulator (SOI) 57
3.1.2.1 SOI Manufacturing Process 58
3.1.2.2 SOI Performance Benchmarks 61
3.1.2.3 Key SOI Players 61
3.2 Germanium 62
3.2.1 Germanium Integration in Silicon Photonics 62
3.2.2 Germanium Photodetectors 62
3.2.3 Germanium-on-Silicon Modulators 63
3.3 Silicon Nitride 63
3.3.1 Silicon Nitride (SiN) in Photonics Integrated Circuits 63
3.3.2 Optical Properties and Fabrication of SiN 65
3.3.3 SiN Modulator Technologies 66
3.3.4 SiN Applications in Photonics Integrated Circuits 66
3.3.5 Advances in SiN Modulator Technologies 67
3.3.6 SiN-based Waveguides and Devices 67
3.3.7 SiN Performance Analysis 68
3.3.8 Applications of SiN in Photonics 69
3.3.9 SiN PIC Players 69
3.4 Thin Film Lithium Niobate 70
3.4.1 Lithium Niobate on Insulator (LNOI) 71
3.4.1.1 Overview of LNOI Technology 71
3.4.1.2 Characteristics and Properties of LNOI 72
3.4.1.3 LNOI Fabrication Processes 72
3.4.1.4 LNOI-based Modulator and Switch Technologies 72
3.4.1.5 Trends Toward Higher Speed and Improved Power Efficiency 73
3.4.1.6 High-Speed LNOI Modulators 73
3.4.1.6.1 Energy-Efficient LNOI Devices 74
3.4.1.6.2 Emerging LNOI Device Technologies 74
3.5 Indium Phosphide 74
3.5.1 Indium Phosphide (InP) Integration 74
3.5.1.1 InP as a Direct Bandgap Semiconductor 75
3.5.1.2 InP-based Active Components 75
3.5.1.3 Hybrid Integration of InP with Silicon Photonics 76
3.5.2 InP PIC Players 76
3.6 Barium Titanite and Rare Earth metals 76
3.6.1 Barium Titanate (BTO) Modulators 77
3.7 Organic Polymer on Silicon 78
3.7.1 Polymer-based Modulators 79
3.8 Wafer Processing 79
3.8.1 Wafer Sizes by Platform 79
3.8.2 Processing Challenges 80
3.8.3 Yield Management 80
3.9 Hybrid and Heterogeneous Integration 81
3.9.1 Monolithic Integration 81
3.9.2 Hybrid Integration 81
3.9.3 Heterogeneous Integration 82
3.9.4 III-V-on-Silicon 82
3.9.5 Bonding and Die-Attachment Techniques 82
3.9.6 Monolithic versus Hybrid Integration 83

4 ADVANCED PACKAGING TECHNOLOGIES 84

4.1 Evolution of Packaging Technologies 84
4.1.1 Traditional Packaging Approaches 87
4.1.2 Advanced Packaging Roadmap 87
4.1.3 Key Performance Metrics 89
4.2 2.5D Integration Technologies 90
4.2.1 Silicon Interposer Technology 91
4.2.2 Glass Interposer Solutions 92
4.2.3 Organic Substrate Options 92
4.3 3D Integration Approaches 93
4.3.1 Through-Silicon Via (TSV) 93
4.3.1.1 TSV Manufacturing Process 94
4.3.1.2 TSV Challenges and Solutions 95
4.3.2 Hybrid Bonding Technologies 96
4.3.2.1 Cu-Cu Bonding 98
4.3.2.2 Direct Bonding 98
4.4 Co-Packaged Optics (CPO) 98
4.4.1 CPO Architecture Overview 98
4.4.2 Benefits and Challenges 99
4.4.3 Integration Approaches 100
4.4.3.1 2D Integration 101
4.4.3.2 2.5D Integration 101
4.4.3.3 3D Integration 101
4.4.4 Thermal Management 102
4.4.5 Optical Coupling Solutions 102
4.5 Optical Alignment 103
4.5.1 Active vs Passive Alignment 103
4.5.2 Coupling Efficiency 104
4.6 Manufacturing Challenges 104

5 MARKETS AND APPLICATIONS 106

5.1 Datacom Applications 106
5.1.1 Data Center Architecture Evolution 108
5.1.2 Transceivers 109
5.1.2.1 Integration 110
5.1.3 Artificial intelligence (AI) and machine learning (ML) 111
5.1.4 Pluggable optics 111
5.1.5 Linear drive and linear pluggable optics (LPO) 113
5.1.6 Interconnects 115
5.1.6.1 PIC-based on-device interconnects 115
5.1.6.2 Advanced Packaging and Co-Packaged Optics 118
5.1.6.2.1 Glass materials 119
5.1.6.2.2 Co-Packaged Optics 120
5.1.6.3 Photonic Engines and Accelerators 126
5.1.6.3.1 Photonic processing for AI 127
5.1.6.3.2 Convergence with software 127
5.1.6.3.3 Photonic field-programmable gate arrays (FPGAs) 128
5.1.6.4 Photonic Integrated Circuits for Quantum Computing 129
5.1.6.4.1 Photonic qubits 129
5.1.7 Optical Transceivers 132
5.1.7.1 Architecture and Operation 133
5.1.7.2 Market Players 133
5.1.7.3 Technology Roadmap 134
5.1.8 Co-Packaged Optics for Switches 134
5.1.8.1 CPO vs Pluggable Solutions 134
5.1.8.2 Power and Performance Benefits 135
5.1.8.3 Implementation Challenges 135
5.1.9 Data Center Networks 136
5.1.10 High-Performance Computing 136
5.1.10.1 On-Device Interconnects 137
5.1.10.2 Chip-to-Chip Communication 137
5.1.10.3 System Architecture Impact 137
5.1.11 Chip-to-Chip and Board-to-Board Interconnects 138
5.1.12 Ethernet Networking 138
5.2 Telecommunications 139
5.2.1 5G/6G Infrastructure 140
5.2.2 Bandwidth Requirements 140
5.2.3 Long-Haul and Metro Networks 141
5.2.4 5G and Fiber-to-the-X (FTTx) Applications 141
5.2.5 Optical Transceivers and Transponders 142
5.3 Sensing Applications 143
5.3.1 Lidar and Automotive Sensing 143
5.3.1.1 Photonic Integrated Circuit-based LiDAR 144
5.3.2 Chemical and Biological Sensing 147
5.3.3 Optical Coherence Tomography 149
5.4 Artificial Intelligence and Machine Learning 149
5.4.1 AI Data Traffic Requirements 150
5.4.2 Silicon Photonics for AI Accelerators 150
5.4.3 Neural Network Applications 151
5.4.4 Future AI Architecture Requirements 152
5.5 Emerging Applications 152
5.5.1 Quantum Computing and Communication 152
5.5.1.1 Quantum Photonic Requirements 152
5.5.1.2 Integration Challenges 153
5.5.1.3 Market Players and Development 153
5.5.2 Neuromorphic Computing 154
5.5.3 Biophotonics and Medical Diagnostics 154

6 GLOBAL MARKET SIZE 156

6.1 Global Silicon Photonics Market Overview 156
6.1.1 Market Size and Growth Trends 156
6.1.2 Market Segmentation by Application 157
6.2 Datacom Applications 159
6.2.1 Market Forecast 2023-2035 159
6.2.2 Key Drivers and Restraints 160
6.3 Telecom Applications 160
6.3.1 Market Forecast 2023-2035 160
6.3.2 Key Drivers and Restraints 162
6.4 Sensing Applications 162
6.4.1 Market Forecast 2023-2035 162
6.4.2 Key Drivers and Restraints 163

7 SUPPLY CHAIN ANALYSIS 166

7.1 Foundries and Wafer Suppliers 166
7.1.1 CMOS Foundries 166
7.1.2 Specialty Photonics Foundries 167
7.2 Integrated Device Manufacturers (IDMs) 168
7.2.1 Fabless Companies 168
7.2.2 Fully Integrated Photonics Companies 169
7.3 Foundries and Wafer Suppliers 169
7.4 Packaging and Testing 170
7.4.1 Chip-Scale Packaging 170
7.4.2 Module-Level Packaging 170
7.4.3 Testing and Characterization 171
7.5 System Integrators and End-Users 171

8 TECHNOLOGY TRENDS 173

8.1 Laser Integration Techniques 173
8.1.1 Direct Epitaxial Growth 173
8.1.2 Flip-Chip Bonding 174
8.1.3 Hybrid Integration 174
8.1.4 Advances and Challenges 174
8.2 Modulator Technologies 175
8.2.1 Silicon Modulators 176
8.2.2 Germanium Modulators 176
8.2.3 Lithium Niobate Modulators 176
8.2.4 Polymer Modulators 176
8.3 Photodetector Technologies 177
8.3.1 Silicon Photodetectors 177
8.3.2 Germanium Photodetectors 177
8.3.3 III-V Photodetectors 178
8.4 Waveguide and Coupling Innovations 178
8.4.1 Silicon Waveguides 178
8.4.2 Silicon Nitride Waveguides 178
8.4.3 Coupling Techniques 179
8.5 Packaging and Integration Advancements 179
8.5.1 Chip-Scale Packaging 179
8.5.2 Wafer-Scale Integration 180
8.5.3 3D Integration and Interposer Technologies 180

9 CHALLENGES AND FUTURE TRENDS 182

9.1 CMOS-Foundry-Compatible Devices and Integration 182
9.1.1 Scaling and Miniaturization 183
9.1.2 Process Complexity and Yield Improvement 183
9.2 Power Consumption and Thermal Management 184
9.2.1 Energy-Efficient Photonic Devices 185
9.2.2 Thermal Optimization Techniques 186
9.3 Packaging and Testing 186
9.3.1 Advanced Packaging Solutions 186
9.3.2 Automated Testing and Characterization 187
9.4 Scalability and Cost-Effectiveness 188
9.4.1 Wafer-Scale Integration 188
9.4.2 Outsourced Semiconductor Assembly and Test (OSAT) 189
9.5 Emerging Materials and Hybrid Integration 190
9.5.1 Novel Semiconductor Materials 190
9.5.2 Heterogeneous Integration Approaches 191

10 COMPANY PROFILES 193 (181 company profiles)

11 APPENDICES 311

11.1 Glossary of Terms 311
11.2 List of Abbreviations 312
11.3 Research Methodology 314

12 REFERENCES 315

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List of Tables/Graphs

List of Tables

Table 1. Silicon Photonics vs. Electronics: Key Metrics Comparison. 21
Table 2. Photonic Technologies Comparative Analysis. 26
Table 3. Comparison between electronic and photonic computing. 30
Table 4. Electronics companies silicon photonics commercial activities. 31
Table 5. Manufacturing Metrics & Challenges. 32
Table 6. Manufacturing Targets vs Current State. 33
Table 7. Comparative cost analysis. 36
Table 8. Silicon Photonics Integration Schemes. 36
Table 9. Benefits of PICs. 37
Table 10. Photodetector Performance. 38
Table 11. III-V Device Performance. 39
Table 12. Optical Modulator Performance Comparison. 40
Table 13. Silicon Photonic Waveguide Characteristics. 41
Table 14. Optical Component Integration Metrics. 41
Table 15. Advantages of Silicon Photonics. 42
Table 16. Applications of Silicon Photonics. 43
Table 17. Comparison with Other Photonic Integration Technologies. 43
Table 18. Silicon Photonics vs Traditional Electronics: Performance Metrics. 45
Table 19. Switch IC Bandwidth and CPO Technology Evolution. 47
Table 20. Challenges in data center architectures. 47
Table 21. Key Trends of Optical Transceivers in High-End Data Centers. 47
Table 22. Core Components Specifications and Requirements 48
Table 23. Types of Emission and Photon Sources/Lasers. 49
Table 24. III-V Integration Challenges. 50
Table 25. Laser Integration Approaches Comparison. 50
Table 26. Modulator Types and Configurations. 51
Table 27. Waveguide Specifications and Requirements. 52
Table 28. Data Transmission Parameters and Specifications. 53
Table 29. Circuit Architecture Building Blocks. 54
Table 30. Integration Approaches. 55
Table 31. Silicon Photonics Component Specifications. 56
Table 32. Optical Properties of Silicon. 56
Table 33. Fabrication Processes for Silicon Photonics. 57
Table 34. Silicon Foundry Technology Comparison. 59
Table 35. Silicon-on-insulator (SOI) Platform Benchmarking. 60
Table 36. SOI Performance Benchmarks. 61
Table 37. Key SOI Players. 61
Table 38. Germanium Integration Methods and Applications. 62
Table 39. SiN Key Foundries. 64
Table 40. SiN Modulator Technologies. 66
Table 41. Silicon (SOI and SiN) Device Heterogeneous Integration. 66
Table 42. SiN Benchmarking. 68
Table 43. Applications of SiN in Photonics. 69
Table 44. SiN PIC Players. 69
Table 45. Benchmarking of TFLN. 71
Table 46. Characteristics and Properties of LNOI. 72
Table 47. LNOI Fabrication Processes. 72
Table 48. LNOI-based Modulator and Switch Technologies. 73
Table 49. Emerging LNOI Device Technologies. 74
Table 50. InP Benchmarking. 75
Table 51. Integration Technologies. 76
Table 52. InP PIC Players. 76
Table 53. BTO Benchmarking. 77
Table 54. Comparative analysis of materials. 77
Table 55. Benchmarking of Polymer on Insulator. 79
Table 56. Wafer Size Comparison by Platform. 79
Table 57. Wafer Processing Challenges. 80
Table 58. Yield Analysis by Process Step. 80
Table 59. Integration Scheme Comparison. 81
Table 60. Bonding and Die-Attachment Techniques. 82
Table 61. Monolithic versus Hybrid Integration. 83
Table 62. Packaging Technology Comparison Matrix. 84
Table 63. Evolution of semiconductor packaging. 84
Table 64. Summary of key advanced semiconductor packaging approaches. 88
Table 65. Key Performance Metrics for Advanced Packaging Technologies. 89
Table 66. Glass Interposer Solutions. 92
Table 67. Organic Substrate Options. 93
Table 68. TSV Specifications by Application. 94
Table 69. TSV Challenges and Solutions. 95
Table 70. Comparative benchmark overview table of key semiconductor interconnection technologies 97
Table 71. CPO Benefits and Challenges. 99
Table 72. Performance Metrics Comparison. 100
Table 73. CPO Integration Approaches Comparison. 100
Table 74. Manufacturing Process Comparison. 102
Table 75. Thermal Management Approaches. 102
Table 76. Optical Coupling Solutions. 103
Table 77. Alignment Tolerance Analysis. 103
Table 78. Active vs Passive Alignment Comparison. 103
Table 79. Coupling Efficiency Analysis. 104
Table 80. Advanced packaging manufacturing challenges. 104
Table 81. Energy Consumption Analysis. 107
Table 82. Key Metrics for Advanced Semiconductor Packaging Performance. 119
Table 83. Pluggable Optics vs. Co-Packaged Optics (CPO). 122
Table 84. Future Challenges in Co-Packaged Optics (CPO). 123
Table 85. Key Technology Building Blocks for Co-Packaged Optics. 124
Table 86. Key Packaging Components for Co-Packaged Optics. 124
Table 87. Key Players in Photonic Quantum Computing. 129
Table 88. Comparison of PICs vs Traditional Optical Systems. 130
Table 89. Future PIC Requirements of the Quantum Industry. 131
Table 90. Optical Transceivers Market Players. 133
Table 91. Power and Performance Benefits. 135
Table 92. Implementation Challenges. 135
Table 93. Silicon Photonics in HPC: Technical Parameters 136
Table 94. Applications of Silicon Photonics in Telecommunications. 139
Table 95. Bandwidth Requirements by Segment. 141
Table 96. 5G and FTTx Applications Technical Parameters. 142
Table 97. Opportunities for PIC Sensors in LiDAR Applications. 144
Table 98. Challenges of PIC-based FMCW LiDARs. 145
Table 99. Companies Developing PIC-based LiDAR. 145
Table 100. Companies Developing PIC Biosensors. 147
Table 101. Companies Developing PIC-based Gas Sensors. 147
Table 102. Companies Developing Spectroscopy PICs. 148
Table 103. AI Data Traffic Requirements. 150
Table 104. Neural Network Applications. 151
Table 105. Future AI Architecture Requirements. 152
Table 106. Quantum Photonic Requirements. 153
Table 107. Integration Challenges in Quantum Computing and Communication. 153
Table 108. Market players and development. 153
Table 109. Biophotonics Applications. 155
Table 110. Global Market for Silicon Photonics 2023-2035 (Billions USD). 156
Table 111. Market Segmentation by Application 2023-2035 (Billions USD). 158
Table 112. Market Forecast for Silicon Photonics in Datacom Applications 2023-2035 (Billions USD). 159
Table 113. Key market drivers and restraints for silicon photonics in Datacom Applications. 160
Table 114. Market Forecast for Silicon Photonics in Telecom Applications 2023-2035 (Billions USD) 160
Table 115. Key market drivers and restraints for silicon photonics in Telecom Applications. 162
Table 116. Market Forecast for Silicon Photonics in Sensing Applications 2023-2035 (Billions USD). 162
Table 117. Key market drivers and restraints for silicon photonics in Sensing Applications. 164
Table 118. CMOS Foundries. 166
Table 119. Specialty Photonics Foundries. 167
Table 120. Fabless Companies. 168
Table 121. Fully Integrated Photonics Companies. 169
Table 122. Foundries and Wafer Suppliers. 170
Table 123. System Integrators and End-Users. 172
Table 124. Laser Integration Methods Comparison. 173
Table 125. Advanced Techniques and Challenges. 174
Table 126. Modulator Technology Benchmarking. 175
Table 127. Photodetector Performance Metrics . 177
Table 128. Novel semiconductor materials for silicon photonics. 190
Table 129. Glossary of terms. 311
Table 130. List of abbreviations. 312

List of Figures

Figure 1. Silicon Photonic Transceiver Evolution Timeline. 22
Figure 2. Silicon Photonics Player Market Map. 25
Figure 3. Basic Silicon Photonic Circuit Architecture. 35
Figure 4. High Performance AI data center. 46
Figure 5. Optical IO Coupling Mechanisms Diagram. 49
Figure 6. Optical Component Density Evolution. 53
Figure 7. Basic Optical Data Transmission Diagram. 54
Figure 8. SOI Wafer Structure. 58
Figure 9. Manufacturing Process Flow. 59
Figure 10. Germanium Photodetector. 63
Figure 11. Silicon Nitride Layer Stack. 64
Figure 12. AEPONYX SiN PICs. 65
Figure 13. SiN Waveguide Cross-sections. 68
Figure 14. LNOI Device Structures . 71
Figure 15. Timeline of different packaging technologies. 86
Figure 16. Advanced Packaging Roadmap. 88
Figure 17. 2D chip packaging. 90
Figure 18. Typical structure of 2.5D IC package utilizing interposer. 92
Figure 19. TSV Structure and Implementation. 95
Figure 20. Hybrid Bonding Process Flow. 98
Figure 21. Co-Packaged Optics Architecture. 99
Figure 22. Optical module with pluggable fibre interconnect. 112
Figure 23. Roadmap for PIC-Based Transceivers. 114
Figure 24. Evolution Roadmap for Semiconductor Packaging. 118
Figure 25. Roadmap for photonic quantum hardware. 132
Figure 26. Optical Transceivers Technology Roadmap. 134
Figure 27. 5G/6G Implementation Roadmap. 140
Figure 28. LiDAR System Design. 144
Figure 29. Global Market for Silicon Photonics 2023-2035 (Billions USD). 157
Figure 30. Market Segmentation by Application 2023-2035 (Billions USD). 158
Figure 31. Market Forecast for Silicon Photonics in Datacom Applications 2023-2035 (Billions USD). 159
Figure 32. Market Forecast for Silicon Photonics in Telecom Applications 2023-2035 (Billions USD). 161
Figure 33. Market Forecast for Silicon Photonics in Sensing Applications 2023-2035 (Billions USD). 163
Figure 34. Silicon Photonics Supply Chain and Ecosystem. 166
Figure 35. Concept for advanced packaging for integrated photonics. 180
Figure 36. Aeries II LiDAR system. 194
Figure 37. PsiQuantum’s modularized quantum computing system networks. 267
Figure 38. Q.ANT Native Processing Unit (NPU). 269
Figure 39. QuiX low-loss photonic quantum processors. 274

 

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