Silicon Photonics 시장 규모, 점유율, 성장 및 산업 분석, 제품 유형별(트랜시버, 능동형 광 케이블(AOC), 광 멀티플렉서, 광 감쇠기), 구성 요소별(광 도파관, 광 변조기, 광검출기, 기타), 애플리케이션별(IT 및 통신, 소비자 전자 제품, 상업, 기타) 및 지역 분석, 2024-2031

시장 정의

이 시장에는 실리콘 기반 반도체와 광학 부품을 통합하는 광자 시스템의 설계 및 제조가 포함됩니다. 표준 CMOS 프로세스를 사용하면 특히 데이터 센터, 통신 및 고성능 컴퓨팅에 적합한 고밀도, 에너지 효율적인 광 데이터 전송이 가능합니다.

이 기술은 실리콘의 광학적 특성을 활용하여 단일 칩에 도파관, 변조기 및 광검출기를 생성합니다. 이 제품의 공식은 광학 및 전자 부품의 긴밀한 통합을 지원하여 대기 시간과 전력 소비를 줄입니다.

데이터 통신 외에도 실리콘 포토닉스는 정밀도와 속도가 중요한 바이오센싱, LiDAR, 양자 컴퓨팅에 적용됩니다. 이 보고서는 시장 궤적을 형성하는 새로운 트렌드와 진화하는 규제 프레임워크에 대한 심층 분석과 함께 시장 성장의 주요 동인을 간략하게 설명합니다.

실리콘 포토닉스 시장개요

전 세계 실리콘 포토닉스 시장 규모는 2023년 22억 5360만 달러로 평가되었으며, 2024년 27억 3230만 달러에서 2031년까지 124억 410만 달러로 성장하여 예측 기간 동안 연평균 성장률(CAGR) 24.13%를 나타낼 것으로 예상됩니다.

시장은 주로 데이터 센터와 AI 컴퓨팅 환경 내에서 고속 데이터 전송에 대한 수요 증가에 의해 주도됩니다.또한, 5G 네트워크와 차세대 광 인프라의 지속적인 배포로 인해 통신 및 클라우드 부문 전반에 걸쳐 소형, 고대역폭, 에너지 효율적인 실리콘 포토닉 구성 요소에 대한 필요성이 가속화되고 있습니다.

주요 시장 하이라이트:

1. 2023년 실리콘 포토닉스 산업 규모는 22억 5,360만 달러로 평가되었습니다.
2. 시장은 2024년부터 2031년까지 CAGR 24.13%로 성장할 것으로 예상됩니다.
3. 북미는 2023년 8억 2,750만 달러의 가치로 36.72%의 시장 점유율을 차지했습니다.
4. 능동형 광케이블(AOC) 부문은 2023년에 8억 7,010만 달러의 매출을 올렸습니다.
5. 광 변조기 부문은 2031년까지 56억 1100만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.
6. 2023년에는 IT&통신 부문이 34.96%로 가장 큰 매출 점유율을 확보했다.
7. 아시아 태평양 시장은 예측 기간 동안 CAGR 25.66%로 성장할 것으로 예상됩니다.

실리콘 포토닉스 산업에 종사하는 주요 회사로는 Intel Corporation, Cisco, IBM, MACOM, GlobalFoundries Inc., Lumentum Operations LLC, Coherent Corp., STMicroelectronics N.V., Rockley Photonics, Sicoya GmbH, Hamamatsu Photonics K.K., Broadcom Inc., NVIDIA, Infinera Corporation 및 Juniper Networks Inc.가 있습니다.

5G 네트워크와 차세대 광 인프라의 구축은 시장 성장을 직접적으로 지원합니다. 통신 사업자가 요구하는광트랜시버낮은 전력 소비로 대용량 데이터 트래픽을 처리할 수 있는 통합 광자 회로.

Silicon Photonics는 컴팩트한 폼 팩터와 높은 신호 무결성을 통해 이러한 요구 사항을 해결하여 대도시 및 장거리 통신 시스템 전반에 걸쳐 효율적인 네트워크 업그레이드와 장기적인 비용 최적화를 가능하게 합니다.

고속 데이터 전송에 대한 수요 증가

실리콘 포토닉스 시장의 성장은 대규모 데이터 센터 및 기업 네트워크에서 고대역폭, 저지연 데이터 전송에 대한 요구가 증가함에 따라 큰 영향을 받습니다.

실리콘 포토닉 구성 요소는 향상된 에너지 효율성으로 빠른 데이터 전송을 지원하여 기존 전기 상호 연결의 병목 현상을 해결합니다. 클라우드 컴퓨팅 및 AI 기반 환경에서 400G 및 800G 광학 모듈로의 전환으로 인해 실리콘 포토닉스는 확장성과 네트워크 성능을 유지하면서 운영 비용을 줄이는 데 필수적입니다.

• 2024년 10월, UCL(University College London)의 연구원들은 무선 데이터 전송 분야에서 새로운 세계 기록을 세워 고속 무선 통신에 큰 발전을 이루었습니다. 그들은 5~150GHz의 전례 없는 주파수 범위에서 938Gbps의 무선 데이터 전송 속도를 달성했습니다. 이 속도는 현재 영국의 평균 5G 다운로드 속도인 100Mbps보다 약 9,380배 빠릅니다. 사용된 총 대역폭(145GHz)은 이전 무선 전송 세계 기록보다 5배 이상 높습니다.

기존 반도체 공정과의 복잡한 통합

실리콘 포토닉스 시장의 성장을 방해하는 주요 과제는 포토닉 부품과 기존 CMOS 반도체 프로세스의 복잡한 통합입니다.

단일 칩에 광학 및 전자 기능을 정렬하려면 정밀 엔지니어링, 전문 제조 및 엄격한 열 제어가 필요하므로 비용이 증가하고 확장성이 제한됩니다.

기업들은 공동 패키지 광학, 이기종 통합 및 고급 PDA(광자 설계 자동화) 도구에 투자하고 있습니다. 파운드리와의 전략적 파트너십 및 표준화된 플랫폼 개발은 생산 간소화, 통합 장벽 감소, 실리콘 포토닉스의 프로토타입 제작에서 대량 제조로의 전환 가속화에도 도움이 됩니다.

차세대 컴퓨팅을 위한 공동 패키지 광학 장치 개발

공동 패키지 광학에 대한 지속적인 연구가 실리콘 포토닉스 시장의 미래를 형성하고 있습니다. 연구원들은 생성적 AI 워크로드의 증가하는 전력 및 대역폭 수요를 해결하기 위해 광학 상호 연결을 실리콘 칩에 직접 통합하는 데 중점을 두고 있습니다.

이러한 R&D 노력은 폴리머 도파관과 실리콘 포토닉 구성 요소를 활용하여 칩 수준 근접성에서 초밀도, 에너지 효율적인 데이터 전송을 가능하게 합니다. 이 혁신은 고성능 컴퓨팅 시스템을 확장하고 상용 AI 인프라에서 광자 통합의 실용성을 향상시키는 데 중요한 단계를 나타냅니다.

• 2024년 12월, IBM Research는 광학 연결을 실리콘 칩에 직접 통합하는 공동 패키지 광학을 통해 획기적인 칩 간 통신을 선보였습니다. 폴리머 광 도파관을 사용하는 이 접근 방식은 에너지 소비를 80% 이상 크게 줄이고 데이터 전송 대역폭을 높여 증가하는 수요를 직접적으로 지원합니다.생성 AI. 이러한 도파관을 실리콘 포토닉스와 결합함으로써 IBM은 AI 모델의 복잡성에 따라 확장할 수 있는 초고밀도 광학 상호 연결을 향해 발전합니다.

실리콘 포토닉스 시장 보고서 스냅샷

시장 세분화:

• 제품 유형별(트랜시버, 능동형 광케이블(AOC), 광 멀티플렉서, 광 감쇠기): 능동형 광케이블(AOC) 부문은 데이터 센터 및고성능 컴퓨팅환경.
• 구성 요소별(광 도파관, 광 변조기, 광검출기 및 기타): 광 변조기 부문은 고급 데이터 센터 및 통신 인프라 전반에 걸쳐 고속 데이터 전송 및 신호 무결성을 구현하는 중요한 역할로 인해 2023년 시장 점유율 39.72%를 차지했습니다.
• 애플리케이션별(IT 및 통신, 가전제품, 의료 및 생명과학, 상업): IT 및 통신 부문은 데이터 집약적 애플리케이션, 5G 배포 및 대규모 데이터 센터 확장을 지원하는 에너지 효율적인 고대역폭 광학 상호 연결에 대한 높은 수요로 인해 2031년까지 42억 6,070만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.

실리콘 포토닉스 시장지역분석

지역에 따라 시장은 북미, 유럽, 아시아 태평양, 중동 및 아프리카 및 라틴 아메리카로 분류되었습니다.

북미 실리콘 포토닉스 시장 점유율은 2023년 약 36.72%로 평가액은 8억 2,750만 달러입니다. Intel, IBM, Cisco, NVIDIA와 같은 글로벌 기업의 강력한 존재감과 북미 지역의 활발한 포토닉스 R&D 프로그램은 실리콘 포토닉스의 상업적 응용을 추진하는 데 중요한 역할을 했습니다.

내부 사용 사례, 인수 및 제품 혁신을 통해 지속적으로 시장 성장이 확대됩니다.더욱이 실리콘 밸리와 같은 지역에 성숙한 반도체 생태계가 존재하면 시장 성장이 크게 가속화됩니다.

세계적 수준의 파운드리, 제조 파트너 및 숙련된 인력을 활용하면 특히 네트워킹 및 AI 애플리케이션을 위한 실리콘 포토닉 칩의 신속한 개발 및 상업적 배포가 가능합니다.

• 2024년 10월, 실리콘 밸리에 본사를 둔 스타트업 Xscape Photonics는 AI 데이터 센터를 위한 에너지 효율적인 실리콘 포토닉스 솔루션을 발전시키기 위해 시리즈 A 자금에서 4,400만 달러를 확보했습니다. Nvidia와 Cisco의 지원으로 이번 라운드에서 회사의 총 자금은 5,700만 달러에 달합니다. 수도는 차세대 광 상호 연결 기술을 통해 AI 기반 인프라의 증가하는 전력 수요를 해결하도록 설계된 독점 'ChromX' 플랫폼 개발을 가속화할 것입니다.

아시아 태평양 지역의 실리콘 포토닉스 산업은 예측 기간 동안 25.66%의 강력한 CAGR로 크게 성장할 준비가 되어 있습니다. 이 지역, 특히 싱가포르, 인도, 호주에서는 하이퍼스케일 및 엣지 데이터 센터 구축이 빠르게 성장하고 있습니다.

이러한 시설에서는 전력 소비를 관리하고 확장 가능한 대역폭을 지원하기 위해 실리콘 포토닉스를 채택하고 있습니다. AI 지원 인프라에 대한 지역적 요구로 인해 포토닉 솔루션이 주류 배포로 추진되고 있습니다.

또한 이 지역의 강력한 전자 제품 생산 기반은 광자 부품의 비용 효율적인 통합을 지원합니다. 또한 AI, 클라우드 서비스 및 차세대 통신 인프라에 대한 강력한 투자로 고속, 저전력 광 상호 연결에 대한 지속적인 수요가 창출되어 이 지역 시장의 성장을 지원하고 있습니다.

규제 프레임워크

• 미국상무부 산하 산업안보국(BIS)은 첨단 컴퓨팅 반도체 및반도체 제조 장비, 이는 실리콘 포토닉스와 관련이 있습니다. 2022년 10월 BIS는 인공 지능(AI)에 사용되는 고급 반도체를 포함하여 군사 응용 분야에 중요한 기술을 조달하고 생산하는 중국의 능력을 제한하기 위해 이러한 통제를 업데이트했습니다.
• 중국갈륨, 게르마늄 등 반도체 제조에 필수적인 중요 재료에 대한 수출 통제를 시행했습니다. 2024년 12월 중국은 이들 재료에 대한 수출 제한을 가해 글로벌 공급망에 영향을 미치고 반도체 생산 부족에 대한 우려를 불러일으켰습니다. 이러한 조치는 미국이 주도하여 중국에 대한 고급 칩 판매를 제한한 데 대한 대응으로 보입니다.
• 일본고성능 반도체 제조 장비를 포함하도록 수출 통제 규정을 업데이트했습니다. 2023년 7월부터 이러한 통제에 따라 수출업자는 목적지에 관계없이 반도체 생산에 사용되는 특정 장비에 대한 라이센스를 취득해야 합니다. 이러한 움직임은 반도체 기술에 대한 수출 통제를 조정하려는 미국과 네덜란드의 노력과 일치합니다.

경쟁 환경:

시장 참여자들은 차세대 데이터 센터 요구 사항에 맞는 고급 실리콘 포토닉스 솔루션 출시와 같은 전략을 적극적으로 채택하고 있습니다. 이러한 제품 소개는 더 높은 대역폭과 에너지 효율적인 광 상호 연결로의 전환에 맞춰 이루어졌습니다.

기업은 확장 가능한 고속 연결을 지원하는 혁신에 중점을 두어 진화하는 네트워크 인프라의 기술 요구 사항을 해결하는 동시에 경쟁력을 강화하고 있습니다. 이러한 전략적 움직임은 시장 전체의 성장에 직접적으로 기여하고 있습니다.

• 2025년 3월 Lightmatter는 차세대 XPU 및 네트워크 스위치용으로 설계된 고급 3D Photonic Superchip인 Passage M1000을 공개했습니다. 전례 없는 114Tbps의 총 광 대역폭을 제공하는 M1000은 대규모 AI 인프라의 성능 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다. 4,000평방 밀리미터가 넘는 레퍼런스 플랫폼은 초고밀도 3D 통합을 지원하는 다중 레티클 활성 포토닉 인터포저를 갖추고 있어 통합 컴퓨팅 도메인 내에서 수천 개의 GPU에 걸친 연결을 가능하게 합니다.

실리콘 포토닉스 시장의 주요 기업 :

• 인텔사
• 시스코
• IBM
• 메이컴
• 글로벌파운드리스(주)
• 루멘텀 운영 LLC
• 코히런트 주식회사
• STMicroelectronics N.V.
• 록클리 포토닉스
• Sicoya GmbH
• 하마마츠 포토닉스(주)
• 브로드컴 주식회사
• 엔비디아
• 인피네라 코퍼레이션
• 주니퍼 네트웍스 주식회사

최근 개발(파트너십/협약/제품 출시)

• 2025년 3월, MACOM은 데이터 센터에서 1.6T 광 연결을 구현하는 것을 목표로 레인당 200G라는 새로운 솔루션 4개를 출시했습니다. 새로 출시된 100mW 및 75mW CW(연속파) 레이저는 1.6T SiPh(실리콘 포토닉스) 플랫폼과의 통합을 위해 특별히 설계되었습니다. 이 레이저는 단일 채널 장치는 물론 8채널 및 16채널 어레이 형식을 포함한 다양한 구성으로 제공됩니다.
• 2025년 3월, Lumentum은 NVIDIA의 실리콘 포토닉스 생태계에 기여하기 위해 파트너십을 맺었습니다. 고효율, 고출력 레이저는 NVIDIA의 Spectrum-X Photonics 네트워킹 스위치의 개발 및 출시를 지원하는 데 중요한 역할을 합니다. 이번 협력은 Lumentum의 전문 레이저 기술과 확장 가능한 광자 혁신을 통해 AI 인프라 발전에 대한 전략적 초점을 강조합니다.
• 2025년 3월, NVIDIA는 여러 사이트에 걸쳐 수백만 개의 GPU를 상호 연결하여 대규모 AI 공장에 전력을 공급하도록 설계된 Spectrum-X 및 Quantum-X 실리콘 포토닉스 네트워킹 스위치를 출시했습니다. 이러한 스위치는 에너지 소비와 운영 비용을 크게 줄여줍니다. 이번 출시를 통해 NVIDIA는 전례 없는 규모로 전자 및 광학 기술을 성공적으로 통합하여 고성능 네트워킹 인프라에 큰 발전을 이루었습니다.
• 2025년 1월, GlobalFoundries는 뉴욕 북부의 기존 부지에 새로운 실리콘 포토닉스 시설을 건설하는 데 7억 달러 이상을 투자할 계획을 밝혔습니다. 새로운 센터는 회사의 고급 패키징 작업을 강화하여 베어 실리콘 포토닉 칩을 완전히 패키징된 장치로 전환할 수 있게 해줄 것입니다. 이번 개발을 통해 GlobalFoundries는 미국에서 제조된 엔드투엔드 솔루션을 제공하고 고객을 위한 국내 생산 역량을 강화할 수 있게 되었습니다.