日本のフォトニック集積回路（IC）市場：光通信需要と先端半導体統合がPIC技術の採用を加速

東京、日本 - 日本のフォトニック集積回路（PIC）市場は、光技術がデータセンター、通信、AIコンピューティング、センシング、次世代半導体アーキテクチャの中核へと近づく中、新たな段階に入っています。

フォトニック集積回路は、導波路、レーザー、変調器、フォトディテクタ、マルチプレクサ、増幅器などの光学機能を、半導体またはフォトニックプラットフォーム上に統合します。情報を電気信号だけで伝送するのではなく、PICによって光を利用したデータ伝送・処理が可能になります。

日本のフォトニックIC市場は、2025年に7,186億米ドルと評価されました。市場は2026年から2036年にかけて17.4%のCAGRで拡大し、2036年末までに3兆4,558億米ドルを超えると予想されています。

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この変化は、AIインフラにとって特に重要です。プロセッサ、メモリ、スイッチ、サーバー間のデータ量が増加するにつれて、電気インターコネクトでは、帯域幅、消費電力、信号完全性、伝送距離に関する課題が生じています。近年の業界調査では、AIデータセンター、コ・パッケージド・オプティクス、シリコンフォトニクスがフォトニックチップの採用を加速する主要な要因として挙げられています。

日本には、通信、光学部品、半導体製造、精密機器、材料科学、フォトニクス研究にまたがる確立されたエコシステムがあり、さらなる強みとなっています。

AIデータセンターがフォトニックIC需要を加速

AIコンピューティングは、フォトニック集積回路にとって最も重要な需要成長要因の一つになりつつあります。

現代のAIインフラでは、大量のアクセラレータが以下と通信します。

その他のアクセラレータ
高帯域幅メモリ
ネットワークスイッチ
ストレージシステム
CPU
光トランシーバ
データセンターネットワーク

これらのシステムが大規模化するにつれて、長距離にわたって電気的にデータを移動させることで、消費電力が増加し、帯域幅のボトルネックが発生する可能性があります。

フォトニックインターコネクトは、光信号を介して情報を伝送することで、こうした課題への対応が可能です。

これにより、以下の分野でPICの機会が生まれています。

AIアクセラレータ向け光I/O
データセンタースイッチ
光トランシーバ
サーバー間通信
ラック間通信
コ・パッケージド・オプティクス
光チップレット
高速イーサネット
次世代コンピューティングインターコネクト

2026年の最近の業界市場評価では、光インターコネクトがフォトニックチップの主要用途セグメントとして特定され、AIデータセンターの帯域幅要件が主要な市場成長要因として強調されています。

NTTのIOWN戦略が日本のフォトニクスエコシステムを強化

日本固有の最も重要な動向の一つが、NTTのIOWN（Innovative Optical and Wireless Network）戦略です。

NTTは、光伝送と電子情報処理を組み合わせるフォトニクス・エレクトロニクス融合技術を開発しています。NTT Technical Reviewでは、電気インターコネクトの消費電力に関する課題が拡大する中、光伝送の適用範囲が長距離通信から短距離のデータセンター環境へと拡大していることが説明されています。

NTTの2026年ロードマップには、以下が含まれます。

IOWN All-Photonics Networkの拡大
フォトニクス・エレクトロニクス融合スイッチの商用化
光チップレットの開発
半導体メーカーとの協業
AIネイティブインフラへの展開

NTTは、2026年度中にフォトニクス・エレクトロニクス融合デバイスを使用したスイッチの商用化を目指すとともに、2028年頃からの光チップレットの商用化を目標としています。

これにより、日本のPICおよびフォトニクスサプライチェーンにとって重要な国内需要の経路が形成されます。

フォトニクス・エレクトロニクス融合が主要技術に

市場は、独立した光学部品からフォトニック・エレクトロニクス統合へとますます移行しています。

従来のアーキテクチャ：

電子チップ → 電気インターコネクト → 光トランシーバ → 光ファイバー

新たなアーキテクチャ：

電子チップ＋フォトニックIC → 光インターコネクト

さらなる統合では、以下の方向へ進む可能性があります。

プロセッサ → 光I/O → 光チップレット → ネットワーク

NTTのPEC-2技術は、コンピューティングインターコネクト用途向けに開発されており、データ移動に伴う消費電力の削減を目的としています。

このトレンドは重要です。将来のPIC需要は、通信機器だけでなく、コンピューティングシステム内部からもますます生まれる可能性があるためです。

【画像 https://www.dreamnews.jp/press/363936/images/bodyimage1】

シリコンフォトニクスの戦略的重要性が高まる

シリコンフォトニクスは、日本のPIC市場において最も重要な技術プラットフォームの一つになりつつあります。

シリコンフォトニクスは、シリコンベースの製造アプローチを用いて、光学機能と電子半導体技術を統合します。

主な利点としては、以下が挙げられます。

半導体製造との互換性
高い集積密度
製造スケール拡大の可能性
電子回路との統合
高速光通信
生産量増加時のコスト低減の可能性

日本のフォトニックチップエコシステムでは、製造準備とフォトニクス・エレクトロニクス統合への注目が高まっています。近年の業界分析では、AISTにおけるNEDO支援の取り組みが、シリコンフォトニクスの製造能力開発の一環として特定されています。

NEDOが光・電子統合を支援

日本政府が支援する技術プログラムは、PICエコシステムにとって重要な基盤を提供しています。

NEDOは、従来の電気信号ではなく光信号を使用してLSIチップ間で情報を伝送する技術を支援してきました。

その研究には以下が含まれます。

電気・光変換
高速光配線
光インターコネクト
フォトニクス・エレクトロニクス融合
回路基板上の光配線
フォトニクス・エレクトロニクス・インターポーザ

その目的は、より高速な伝送、低消費電力、小型化された情報処理機器を実現することです。

この研究開発の方向性は、AIアクセラレータやハイパフォーマンスコンピューティングの要件と直接重なります。

光チップレットが新たな市場セグメントを創出

光チップレットは、日本において最も重要な新興セグメントの一つになる可能性があります。

すべての光学機能と電子機能を1つのモノリシックデバイスに統合するのではなく、チップレットアーキテクチャでは、複数の専用ダイを組み合わせることができます。

想定されるアーキテクチャ：

CPU/GPU/AIアクセラレータ＋光I/Oチップレット＋メモリ＋ネットワークインターフェース

利点としては、以下が考えられます。

モジュール型統合
高帯域幅
電気接続の短縮
柔軟な半導体製造
スケーラビリティの向上
消費電力低減の可能性

NTTの現在のロードマップでは、2028年頃から光チップレットの商用化を開始することが将来の商用化領域として示されています。

これにより、PIC設計、光パッケージング、半導体アセンブリ、基板、フォトニック材料、レーザー光源、変調器、光学テストに携わる日本企業に機会が生まれる可能性があります。

コ・パッケージド・オプティクスがPICの採用を支援

コ・パッケージド・オプティクス（CPO）は、光エンジンを高性能スイッチまたはコンピューティング用シリコンの近くに統合します。

このアーキテクチャによって、スイッチASICと光インターフェース間の電気的な距離を短縮できます。

AIネットワーキングへの需要拡大により、スイッチ速度と帯域幅が向上するにつれて、従来型のプラガブル光学部品がますます複雑になる可能性があることから、CPOへの関心が高まっています。

現在の業界調査では、CPOはフォトニックチップ需要を構造的に押し上げる主要因の一つとして特定されています。

日本にとって、これにより以下の分野で機会が生まれます。

光エンジン
シリコンフォトニクス
レーザー統合
フォトディテクタ
光パッケージング
ファイバー結合
熱管理
高速テスト
通信は引き続き中核用途

AIインフラが新たな需要を創出している一方、通信は依然としてPICの重要な用途です。

日本には高度な光ファイバーネットワークと主要通信事業者が存在し、PICは以下の用途に活用できます。

光トランシーバ
コヒーレント通信
メトロネットワーク
データセンター間接続
5Gインフラ
将来の6Gネットワーク
光スイッチング
大容量バックボーンネットワーク

PIC統合により、光通信機器の小型化やエネルギー効率の向上が期待できます。

5Gから将来の6Gネットワークへの進化により、大容量光伝送と高度な光学部品への要求がさらに高まる可能性があります。

量子技術が長期的なPIC機会を創出

フォトニック集積回路は、新興の量子技術にも関連しています。

潜在的な用途には以下が含まれます。

量子通信
フォトニック量子コンピューティング
量子鍵配送
集積干渉計
単一光子操作
光量子センシング

日本には、量子情報科学、半導体技術、光通信における研究能力があり、PICエコシステムと量子エコシステムが融合する可能性があります。

商用化のタイムラインはデータセンター向け光インターコネクトとは大きく異なりますが、量子用途は重要な長期的機会となります。

光センシングとLiDARが対象市場を拡大

PIC技術は通信用途に限定されません。

集積フォトニクスは、以下にも利用できます。

LiDAR
産業用センシング
光ファイバーセンサー
環境モニタリング
バイオメディカル診断
分光
メトロロジー
自律システム

日本の自動車および産業技術分野は、集積フォトニックセンシングの潜在的な用途展開先となります。

PICベースのLiDARアーキテクチャでは、複数の光学機能をコンパクトなプラットフォーム上に統合することで、光学システムの小型化が可能になる可能性があります。

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材料プラットフォームの多様化

日本のPIC市場には、複数の材料プラットフォームが存在します。

シリコン

主にシリコンフォトニクスおよび半導体互換製造に関連します。

インジウムリン

集積レーザーや光通信用途に有用です。

ガリウムヒ素

特定の高速およびオプトエレクトロニクス用途で重要です。

ニオブ酸リチウム

高性能光変調に適しています。

窒化シリコン

低損失光回路やセンシングに有用となる可能性があります。

したがって、単一の材料がすべての材料に取って代わるのではなく、異なる材料プラットフォームが共存する可能性があります。

先進パッケージングが重要なボトルネックに

PICの商用化には、フォトニックチップの製造だけでは不十分です。

パッケージは以下を効率的に接続する必要があります。

光ファイバー
レーザー
フォトディテクタ
電子回路
熱管理システム
フォトニック導波路

課題には以下が含まれます。

ファイバー位置合わせ
光結合損失
熱膨張
レーザー統合
大量アセンブリ
テスト
信頼性
パッケージングコスト

フォトニック統合が進むにつれて、フォトニックパッケージングはPIC製造そのものと同様に戦略的に重要になる可能性があります。

これにより、半導体パッケージング、光学位置合わせ、検査、自動化に強みを持つ日本の精密エンジニアリング企業に機会が生まれます。

主なビジネス機会

1. AI光インターコネクト

AIアクセラレータ、GPUクラスター、スイッチ、データセンターネットワーク向けのPICおよび光エンジンを開発する。

2. シリコンフォトニクス

高速通信およびコンピューティング用途向けのシリコンフォトニクスプラットフォームを提供する。

3. 光チップレット

将来のプロセッサやAIアクセラレータ向けの光I/Oチップレットを開発する。

4. コ・パッケージド・オプティクス

高帯域幅スイッチングアーキテクチャ向けの光エンジンおよびPIC技術を提供する。

5. フォトニックパッケージング

低損失ファイバー結合、レーザー統合、熱管理、自動アセンブリ技術を開発する。

6. 光通信

高速通信、データセンター間接続、将来の6Gネットワーク向けPICを提供する。

7. フォトニックセンシング

自動車、産業、ヘルスケア用途向けの集積光センサーを開発する。

8. 量子フォトニクス

量子通信、センシング、コンピューティング向けPICプラットフォームを開発する。

9. PIC設計・EDA

フォトニック設計自動化、シミュレーション、検証、プロセスデザインキット技術を提供する。

10. 半導体ファウンドリサービス

ファブレスのフォトニックデバイス開発企業向けに、スケーラブルなPIC製造プラットフォームを構築する。

競争環境

日本のフォトニック集積回路エコシステムには、通信企業、半導体・電子部品メーカー、光デバイス専門企業、研究機関、新興フォトニクス企業が含まれます。

主なエコシステム参加企業・機関には以下が含まれます。

NTT
NTT Innovative Devices
NTT Device Technology Laboratories
富士通
NEC
浜松ホトニクス
ソニー
三菱電機
住友電気工業
AIST
NEDO

NTTは特に重要な存在です。2026年の商用化ロードマップにおいて、フォトニクス・エレクトロニクス融合とコンピューティングインフラ、光チップレットを直接結び付けているためです。

競争は今後、以下の要素にますます焦点が移る可能性があります。

光帯域幅
エネルギー効率
集積密度
製造歩留まり
パッケージング効率
ファイバー結合損失
熱性能
PICの信頼性
設計自動化
製造スケーラビリティ
主な技術トレンド

日本のフォトニック集積回路市場は、以下によって形成されています。

シリコンフォトニクス
フォトニクス・エレクトロニクス融合
光チップレット
コ・パッケージド・オプティクス
AI光I/O
高速光トランシーバ
集積レーザー
薄膜ニオブ酸リチウム
窒化シリコンフォトニクス
ハイブリッドおよびヘテロジニアス統合
フォトニックパッケージング
光スイッチング
AI支援フォトニック設計
量子フォトニクス
集積LiDAR
フォトニックセンシング

最近の世界の業界評価では、シリコンフォトニクス、CPO、AIデータセンターインフラ、光インターコネクトが、フォトニックチップの商用化を促進する主要要因として特定されています。

日本のフォトニック集積回路市場の展望

日本のフォトニック集積回路市場は、研究開発を中心とした段階から、AIインフラ、通信、光コンピューティング、センシング、次世代半導体パッケージングにまたがる、より広範な商用展開へと移行しています。

NTTのIOWNロードマップは特に重要です。これはフォトニック統合を単なる通信技術として扱うのではなく、実用的なコンピューティングインフラと結び付けているためです。NTTは2026年度にフォトニクス・エレクトロニクス融合スイッチの商用提供を予定しており、2028年頃からの光チップレット商用化を掲げています。

最も重要な商用機会は、ますますPIC＋半導体＋先進パッケージング＋AIコンピューティングの交差領域へ移行しています。

日本の半導体企業、光学部品メーカー、通信事業者、データセンターサプライヤー、パッケージング企業、材料メーカーにとって、シリコンフォトニクス、光チップレット、CPO、フォトニクス・エレクトロニクス融合、高速光インターコネクト、フォトニックパッケージングを中心に機会が生まれています。



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