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シリコンフォトニクス、LPO/LROおよびNPO/CPO:2027年~2037年の世界市場

シリコンフォトニクス、LPO/LROおよびNPO/CPO:2027年~2037年の世界市場


Silicon Photonics, LPO/LRO and NPO/CPO: Global Market 2027-2037

シリコンフォトニクスとは、従来の電子機器の製造と同じ製造インフラを用いて、光の生成、変調、ルーティング、検出といった光機能をシリコンチップ上に直接構築する技術である。この技術は、その歴史の大... もっと見る

 

 

出版社
Future Markets, inc.
フューチャーマーケッツインク
出版年月
2026年7月2日
電子版価格
GBP1,100
ベーシックライセンス (PDF)
ライセンス・価格情報/注文方法はこちら
納期
PDF:3-5営業日程度
ページ数
487
図表数
259
言語
英語

 

サマリー

シリコンフォトニクスとは、従来の電子機器の製造と同じ製造インフラを用いて、光の生成、変調、ルーティング、検出といった光機能をシリコンチップ上に直接構築する技術である。この技術は、その歴史の大部分において、効率向上――つまり、銅配線よりも高速かつ低消費電力でデータを伝送する方法――として理解されてきた。 2026年までに、その捉え方はもはや市場の実情を反映しなくなっている。人工知能(AI)やハイパフォーマンス・コンピューティング(HPC)では、チップ、サーバー、ラック間で膨大な量のデータを驚異的な速度で転送する必要があり、現在のアクセラレータ・アーキテクチャは銅製相互接続を物理的な限界まで追い込んでいる。 その結果、相互接続のボトルネックが発生し、高価で消費電力の大きいアクセラレータは、演算を行うどころか、データを待つだけで遊休状態になっている。シリコンフォトニクスは、電子ではなく光子を用いて情報を伝送する、業界の構造的な解決策となっている。光子は電子よりも高速で、距離による信号損失がはるかに少なく、チャネルあたりの情報量も多い。 光トランシーバーは、依然として業界を牽引するアプリケーションである。データ転送速度は数年ごとに倍増しており――100G、200G、400G、 800G――とデータ転送速度は数年に一度倍増しており、2026年には1.6テラビットのトランシーバーが商用化され、2027年頃には3.2Tのサンプル提供が予定され、2030年代初頭には6.4Tが登場する見込みです。 伝送速度が上昇するにつれ、光エンジンとスイッチやアクセラレータASIC間の短い銅配線さえも性能のボトルネックとなる。そのため、コパッケージド・オプティクス(CPO)やニアパッケージ・オプティクス(NPO)――光エンジンをASIC基板上に配置する技術―― が、リンクから消費電力の大きいDSPを排除するリニアドライブ・プラグガブルおよび受信光学部品(LPO/LRO)と並んで、この10年のパッケージング分野における中心的な話題となっている。
 
市場全体を形作っている根本的な制約があります。シリコンの間接バンドギャップにより、実用的な純シリコンレーザーを構築することは不可能です。この制約が、III-V族、ニオブ酸リチウム、窒化ケイ素、ポリマー、プラズモニクスといった相補的な材料プラットフォームや、異種集積技術のエコシステムを生み出しました。 データ通信分野以外にも、フォトニック量子コンピューティングは信頼性の高い商用セグメントへと成熟し、室温での動作とCMOSファウンドリとの互換性のおかげで、2025年には約21億米ドルの民間資本を集め、超伝導システムを凌駕することになるでしょう。 さらに、通信、FMCW LiDARおよびセンシング、ならびに生物医学用途からも需要が生まれています。
 
『シリコンフォトニクス、LPO/LROおよびNPO/CPO:2027-2037年の世界市場』は、2027年から2037年までの予測期間における、シリコンフォトニクスおよびフォトニック集積回路(PIC)業界に関する包括的な市場・技術評価です。 本レポートは、転換点に差し掛かっている現状を明らかにしている。銅配線の限界が露呈し、AIインフラがかつてない帯域幅を要求する中、シリコンフォトニクスは単なる効率改善から、次世代データ伝送の構造的基盤へとその役割をシフトさせている。本レポートは、市場を2つの需要の原動力―― AI主導のデータ通信と、新たに商用化されたフォトニック量子分野――を軸に市場を捉え、コパッケージド・オプティクス(CPO)、ニアパッケージ・オプティクス(NPO)、およびリニアドライブ・プラグイン型および受信用オプティクス(LPO/LRO)への移行を定量的に分析しています。
 
本分析では、詳細な技術解説と、セグメント別のきめ細かな予測を組み合わせています。  データ通信以外にも、本レポートでは競合および補完的なプラットフォーム、「銅の壁」とビーチフロント密度の危機、製造上の課題と東南アジアへの生産能力シフト、異なるCPOエコシステム(NVIDIA対Broadcom)とTSMCのCOUPEプラットフォーム、さらに通信、AIおよびコンピューティング、量子、 LiDARおよびセンシング、バイオメディカル、計測機器、防衛、マイクロ波フォトニクスに及ぶアプリケーション市場を網羅しています。エコシステム市場マップ、地域別分析、160社の詳細な企業プロファイルが含まれており、相互接続の変革を乗り切る投資家、チップおよびシステムベンダー、ハイパースケーラー、ファウンドリ、部品サプライヤーにとって、意思決定に役立つ参考資料となっています。
 
主な内容は以下の通りです:
 
  • CPOおよび広義の市場ベースにおける市場規模と2027年~2037年の予測(ベースシナリオ/強気シナリオ/弱気シナリオ、出荷台数、CAGRを含む)
  • シリコンフォトニクス技術の基礎解説:PIC、光I/Oおよびカプラー、レーザーおよび光源、光検出器、III-V系集積、変調器およびマッハ・ツェンダー干渉計、導波路、および光部品密度
  • トランシーバーの進化ロードマップ(100G → 1.6T → 3.2T → 6.4T):フォームファクタ、プロセスノード、消費電力、Gbpsあたりのコスト
  • CPO、NPO、およびLPO/LROアーキテクチャ;スケールアウト対スケールアップ;NVIDIAおよびBroadcomのエコシステム;TSMC COUPEパッケージング
  • 競合/補完的なプラットフォーム:III-V系、ニオブ酸リチウム、窒化ケイ素、ポリマー、メタフォトニクス、プラズモニクス
  • 構造的なテーマ:銅の壁とビーチフロント密度の危機、フォトニックAIアクセラレーション、および東南アジアへの製造拠点のシフト
  • アプリケーション分野:データ通信、電気通信、AIおよびコンピューティング、量子、LiDARおよびセンシング、生物医学、計測・計量、防衛・航空宇宙、エネルギー・産業、民生用、マイクロ波フォトニクス
  • 製造、パッケージング、結合、歩留まり、およびサプライチェーンの課題
  • 地域別分析(北米、アジア太平洋、欧州、その他の地域)および研究機関 
  • エコシステム市場マップおよびバリューチェーン全体にわたる160社の企業プロファイル(Accelink Technologies、Aeva Technologies、AEPONYX、アドバンテスト、AIM Photonics、AIO Core、アリババクラウド、アマゾン(AWS)、ANSYS、Advanced Micro Foundry(AMF)、Amkor Technology、AMO GmbH、 Analog Photonics、Anello Photonics、Aryballe、ASE Technology Holdings、Aurora Innovation、Avicena、Axalume、Ayar Labs、Baidu、Bay Photonics、BE Epitaxy Semiconductor、Broadcom、Black Semiconductor、Broadex Technologies、CamGraPhIC、CEA-Leti、 セントラ・フォトニクス、ケンブリッジ・インダストリーズ・グループ(CIG)、シスコ、コヒーレント、コンパウンドテック、クリーライツ・テクノロジー、クレド・テクノロジー・グループ、サイバーリッジ、デンズライト、エフェクト・フォトニクス、エオプトリンク、 エフォス、ファブリネット、ファスト・フォトニクス、深セン・ファイバートップ・テクノロジー、フィコンテック、FOCI(ファイバー・オプティカル・コミュニケーション社)、フォームファクター、 富士通、Genalyte、Gigalight、GlobalFoundries、広州CanSemi Technology、HGGenuine、Hisense Broadband Multimedia Technologies、HyperLight、HyperPhotonix、ICON Photonics、インテル、imec、Infleqtion、iPronics、JCET Group、Ki3 Photonics など…..


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Summary

Silicon photonics builds optical functions — the generation, modulation, routing, and detection of light — directly onto silicon chips using the same fabrication infrastructure that produces conventional electronics. For most of its history the technology was understood as an efficiency improvement: a way to move data faster and with less power than copper allows. By 2026 that framing no longer captures the market. Artificial intelligence and high-performance computing require enormous volumes of data to move at tremendous speed between chips, servers, and racks, and current accelerator architectures have pushed copper interconnect to its physical limits. The result is an interconnect bottleneck, in which expensive, power-hungry accelerators sit idle waiting for data rather than computing. Silicon photonics has become the industry's structural answer, moving information in photons rather than electrons — photons travel faster, lose far less signal over distance, and carry more information per channel. Optical transceivers remain the application that drives the industry. Data rates have doubled every few years — 100G, 200G, 400G, 800G — and 2026 saw the commercialisation of 1.6-terabit transceivers, with 3.2T expected to sample around 2027 and 6.4T following in the early 2030s. As rates climb, even the short copper trace between an optical engine and the switch or accelerator ASIC limits performance, which is why co-packaged optics (CPO) and near-package optics (NPO) — moving the optical engine onto the ASIC substrate — have become the central packaging story of the decade, alongside linear-drive pluggable and receive optics (LPO/LRO) that strip power-hungry DSP from the link.
 
A fundamental constraint shapes the whole market: silicon's indirect bandgap means a practical pure-silicon laser cannot be built, which has spawned an ecosystem of complementary material platforms — III-V, lithium niobate, silicon nitride, polymer, plasmonic — and heterogeneous-integration techniques. Beyond datacom, photonic quantum computing has matured into a credible commercial segment, attracting roughly US$2.1 billion in private capital in 2025 and overtaking superconducting systems, thanks to room-temperature operation and CMOS-foundry compatibility. Further demand comes from telecommunications, FMCW LiDAR and sensing, and biomedical uses.
 
Silicon Photonics, LPO/LRO and NPO/CPO: Global Market 2027-2037 is a comprehensive market and technology assessment of the silicon-photonics and photonic-integrated-circuit (PIC) industry across the 2027–2037 forecast period. It arrives at an inflection point: with copper interconnect exhausted and AI infrastructure demanding unprecedented bandwidth, silicon photonics has shifted from an efficiency improvement to the structural foundation of next-generation data movement. The report frames the market around its two demand engines — AI-driven data communications and the newly commercial photonic-quantum segment — and quantifies the transition to co-packaged optics (CPO), near-package optics (NPO), and linear-drive pluggable and receive optics (LPO/LRO).
 
The analysis pairs detailed technology explanation with granular, segmented forecasts.  Beyond datacom, the report covers competing and complementary platforms, the "copper wall" and beachfront-density crisis, manufacturing challenges and the capacity shift to Southeast Asia, divergent CPO ecosystems (NVIDIA vs. Broadcom) and the TSMC COUPE platform, and application markets spanning telecommunications, AI and computing, quantum, LiDAR and sensing, biomedical, instrumentation, defence, and microwave photonics. It includes an ecosystem market map, regional analysis, and 160 detailed company profiles, making it a decision-grade reference for investors, chip and system vendors, hyperscalers, foundries, and component suppliers navigating the interconnect transition.
 
Content covered includes:
 
  • Market sizing and 2027–2037 forecasts on both CPO and broad-market bases, with base/bull/bear scenarios, unit shipments, and CAGRs
  • Silicon-photonics technology primer: PICs, optical I/O and couplers, lasers and photon sources, photodetectors, III-V integration, modulators and Mach-Zehnder interferometers, waveguides, and optical-component density
  • Transceiver evolution roadmap (100G → 1.6T → 3.2T → 6.4T): form factors, process nodes, power, and cost-per-Gbps
  • CPO, NPO, and LPO/LRO architectures; scale-out vs. scale-up; NVIDIA and Broadcom ecosystems; TSMC COUPE packaging
  • Competing/complementary platforms: III-V, lithium niobate, silicon nitride, polymer, metaphotonics, and plasmonics
  • Structural themes: the copper wall and beachfront-density crisis, photonic AI acceleration, and the manufacturing shift to Southeast Asia
  • Application segments: data communications, telecommunications, AI & computing, quantum, LiDAR & sensing, biomedical, instrumentation & metrology, defence & aerospace, energy & industrial, consumer, and microwave photonics
  • Manufacturing, packaging, coupling, yield, and supply-chain challenges
  • Regional analysis (North America, Asia-Pacific, Europe, RoW) and research institutes 
  • Ecosystem market map and 160 company profiles across the value chain including Accelink Technologies, Aeva Technologies, AEPONYX, Advantest, AIM Photonics, AIO Core, Alibaba Cloud, Amazon (AWS), ANSYS, Advanced Micro Foundry (AMF), Amkor Technology, AMO GmbH, Analog Photonics, Anello Photonics, Aryballe, ASE Technology Holdings, Aurora Innovation, Avicena, Axalume, Ayar Labs, Baidu, Bay Photonics, BE Epitaxy Semiconductor, Broadcom, Black Semiconductor, Broadex Technologies, CamGraPhIC, CEA-Leti, Centera Photonics, Cambridge Industries Group (CIG), Cisco, Coherent, CompoundTek, Crealights Technology, Credo Technology Group, CyberRidge, DenseLight, EFFECT Photonics, Eoptolink, Ephos, Fabrinet, Fast Photonics, Shenzhen Fibertop Technology, ficonTEC, FOCI (Fiber Optical Communication Inc.), FormFactor, Fujitsu, Genalyte, Gigalight, GlobalFoundries, Guangzhou CanSemi Technology, HGGenuine, Hisense Broadband Multimedia Technologies, HyperLight, HyperPhotonix, ICON Photonics, Intel, imec, Infleqtion, iPronics, JCET Group, Ki3 Photonics and more.....


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Table of Contents

1             PURPOSE AND SCOPE   35
 
2             EXECUTIVE SUMMARY   36
2.1   Market Overview   36
2.2   Electronic and Photonic Integration Compared   40
2.3   Silicon Photonic Transceiver Evolution   40
2.4   Market Map   41
2.5   Global Market Trends in Silicon Photonics   44
2.6   Competing and Complementary Photonics Technologies   45
2.6.1   Metaphotonics   48
2.6.2   III-V Photonics   48
2.6.3   Lithium Niobate Photonics   48
2.6.4   Polymer Photonics   48
2.6.5   Plasmonic Photonics   49
2.7   Potential of Photonic AI Acceleration   49
2.8   The Copper Wall and the Beachfront-Density Crisis   50
2.9   Manufacturing Capacity Shifts to Southeast Asia   50
2.10   Commercial deployment of silicon photonics   50
2.11   Co-Packaged Optics   52
2.11.1   Divergent CPO Ecosystems: NVIDIA and Broadcom   52
2.11.2   The TSMC COUPE Packaging Platform   52
2.12   Manufacturing challenges   52
2.13   The Market Opportunity   55
2.14   Regional Strengths & Research Focus   55
 
3             INTRODUCTION TO SILICON PHOTONICS   56
3.1   What is Silicon Photonics?   56
3.1.1   Definition and Principles of Silicon Photonics   56
3.1.2   Comparison with traditional technologies   57
3.1.3   Silicon and Photonic Integrated Circuits   60
3.1.4   Optical IO, Coupling and Couplers   63
3.1.5   Emission and Photon Sources/Lasers   64
3.1.6   Detection and Photodetectors   64
3.1.7   Compound Semiconductor Lasers and Photodetectors (III-V)   65
3.1.8   Modulation, Modulators, and Mach-Zehnder Interferometers   66
3.1.8.1   New modulator technologies   67
3.1.9   Light Propagation and Waveguides   68
3.1.10   Optical Component Density   69
3.2   Advantages of Silicon Photonics   70
3.3   Applications of Silicon Photonics   70
3.4   Comparison with Other Photonic Integration Technologies   71
3.5   Evolution from Electronic to Photonic Integration   72
3.6   Silicon Photonics vs Traditional Electronics   73
3.7   Modern high-performance AI data centers   74
3.8   Core Technology Components   77
3.8.1   Optical IO, Coupling and Couplers   77
3.8.2   Emission and Photon Sources/Lasers   78
3.8.2.1   III-V Integration Challenges   79
3.8.2.2   Laser Integration Approaches   79
3.8.3   Detection and Photodetectors   80
3.8.4   Modulation Technologies   80
3.8.4.1   Mach-Zehnder Interferometers   81
3.8.4.2   Ring Modulators   81
3.8.4.3   Micro-Ring Modulators as a Competitive Differentiator   82
3.8.5   Light Propagation and Waveguides   82
3.8.6   Optical Component Density   82
3.9   Basic Optical Data Transmission   84
 
4             MATERIALS AND COMPONENTS   86
4.1   Silicon   86
4.1.1   Silicon as a Photonic Material   86
4.1.1.1   Optical Properties of Silicon   87
4.1.1.2   Fabrication Processes for Silicon Photonics   87
4.1.2   Silicon-on-insulator (SOI)   88
4.1.2.1   SOI Manufacturing Process   92
4.1.2.2   Key SOI Players   95
4.2   Germanium   96
4.2.1   Germanium Integration in Silicon Photonics   96
4.2.2   Germanium Photodetectors   96
4.2.3   Germanium-on-Silicon Modulators   97
4.3   Silicon Nitride   97
4.3.1   Silicon Nitride (SiN) in Photonics Integrated Circuits   97
4.3.2   Optical Properties and Fabrication of SiN   99
4.3.3   SiN Modulator Technologies   99
4.3.4   SiN Applications in Photonics Integrated Circuits   100
4.3.5   Advances in SiN Modulator Technologies   101
4.3.6   SiN-based Waveguides and Devices   101
4.3.7   SiN Performance Analysis   102
4.3.8   Applications of SiN in Photonics   103
4.3.9   SiN PIC Players   103
4.3.10   SiN Key Foundries   106
4.4   Thin Film Lithium Niobate (TFLN)   109
4.4.1   Overview   109
4.4.2   Lithium Niobate on Insulator (LNOI)   110
4.4.2.1   Overview of LNOI Technology   110
4.4.2.2   Characteristics and Properties of LNOI   111
4.4.2.3   LNOI Fabrication Processes   111
4.4.2.4   LNOI-based Modulator and Switch Technologies   112
4.4.2.5   Trends Toward Higher Speed and Improved Power Efficiency   112
4.4.2.6   High-Speed LNOI Modulators   113
4.4.2.6.1   Energy-Efficient LNOI Devices   114
4.4.2.6.2   Emerging LNOI Device Technologies   114
4.5   Indium Phosphide   115
4.5.1   Indium Phosphide (InP) Integration   115
4.5.1.1   InP as a Direct Bandgap Semiconductor   115
4.5.1.2   InP-based Active Components   116
4.5.1.3   Hybrid Integration of InP with Silicon Photonics   116
4.5.2   InP PIC Players   116
4.6   Barium Titanite and Rare Earth metals   117
4.6.1   Barium Titanate (BTO) Modulators   118
4.7   Organic Polymer on Silicon   119
4.7.1   Polymer-based Modulators   120
4.8   Wafer Processing   120
4.8.1   Wafer Sizes by Platform   120
4.8.2   Processing Challenges   121
4.8.3   Yield Management   121
4.9   Hybrid and Heterogeneous Integration   122
4.9.1   Monolithic Integration   122
4.9.2   Hybrid Integration   123
4.9.3   Heterogeneous Integration   123
4.9.4   III-V-on-Silicon   123
4.9.5   Bonding and Die-Attachment Techniques   123
4.9.6   Monolithic versus Hybrid Integration   124
 
5             ADVANCED PACKAGING TECHNOLOGIES   126
5.1   Evolution of Packaging Technologies   126
5.1.1   Traditional Packaging Approaches   129
5.1.2   Advanced Packaging Roadmap   130
5.1.3   Key Performance Metrics   132
5.2   2.5D Integration Technologies   133
5.2.1   Silicon Interposer Technology   134
5.2.2   Organic Substrate Options   136
5.3   3D Integration Approaches   136
5.3.1   Through-Silicon Via (TSV)   137
5.3.1.1   TSV Manufacturing Process   138
5.3.1.2   TSV Challenges and Solutions   139
5.3.2   Hybrid Bonding Technologies   140
5.3.2.1   Cu-Cu Bonding   141
5.3.2.2   Direct Bonding   141
5.4   Co-Packaged Optics (CPO)   142
5.4.1   CPO Architecture Overview   142
5.4.2   Benefits and Challenges   142
5.4.3   Integration Approaches   144
5.4.3.1   2D Integration   144
5.4.3.2   2.5D Integration   145
5.4.3.3   3D Integration   145
5.4.4   Thermal Management   146
5.4.5   Optical Coupling Solutions   146
5.5   Optical Alignment   147
5.5.1   Active vs Passive Alignment   147
5.5.2   Coupling Efficiency   148
5.6   Manufacturing Challenges   148
 
6             OPTICAL INTERCONNECT ARCHITECTURES FOR AI: PLUGGABLES, LPO/LRO, NPO AND CPO   151
6.1   The Rise and Challenges of Large Language Models (LLMs)   151
6.1.1   The Explosive Growth of AI and Generative AI   151
6.1.1.1   Historical Context and Acceleration   151
6.1.1.2   Compute Demand Scaling   151
6.1.1.3   Generative AI Market Expansion   151
6.1.2   Modern High-Performance AI Data Centre Requirements   154
6.1.2.1   Compute Density Requirements   154
6.1.2.2   Network Topology Requirements   154
6.1.2.3   Availability and Reliability Requirements   154
6.1.3   NVIDIA’s State-of-the-Art AI Systems   155
6.1.3.1   DGX H100 and HGX H100   155
6.1.3.2   Blackwell and Rubin Architectures   156
6.1.4   Switches: Key Components in Modern Data Centres   157
6.1.4.1   Switch Hierarchy in AI Data Centres   157
6.2   Scale-Up, Scale-Out, and Scale-Across Networks   159
6.2.1   Scale-Up Networks: GPU-to-GPU Interconnects   159
6.2.1.1   NVIDIA NVLink Implementation   159
6.2.2   Scale-Out Networks: Rack-to-Rack Communications   160
6.2.2.1   Ethernet-Based Scale-Out   160
6.2.2.2   InfiniBand for AI   161
6.2.2.3   CPO Value Proposition for Scale-Out   161
6.2.3   Scale-Up, Scale-Out, and Scale-Across Comparison   162
6.2.4   Roadmap of Interconnect Technology for Network Switches in High-End Data Centres   163
6.2.4.1   Technology Generations   163
6.2.5   SerDes Bottleneck in High-Bandwidth Systems   165
6.2.5.1   SerDes Function   165
6.2.5.2   Channel Loss Challenges   166
6.2.6   Solutions to SerDes Bottlenecks in High-Bandwidth Systems   166
6.2.6.1   Linear-Drive Electronics   166
6.2.6.2   Near-Package Optics   166
6.2.6.3   Co-Packaged Optics   167
6.2.7   Pluggable Optics: Current Bottlenecks and Limitations   167
6.2.7.1   Form Factor Constraints   167
6.2.7.2   Electrical Interface Limitations   167
6.2.8   On-Board Optics (OBO)   168
6.2.8.1   CPO Architecture   170
6.2.8.2   Key Enabling Technologies   170
6.2.8.3   Performance Benefits   171
6.2.8.4   Implementation Challenges   171
6.2.9   Transmission Losses in Pluggable Optical Transceiver Connections   171
6.2.10   Pluggable Optics vs. CPO   172
6.2.11   Design Decisions for CPO Compared to Pluggables   173
6.2.12   Advancements in Switch IC Bandwidth and the Need for CPO Technology   174
6.2.12.1   Bandwidth Scaling Trajectory   174
6.2.13   L2 Frontside Network Architecture Diagram: CPO vs. Non-CPO   176
6.3   Challenges in Compute Switch Interconnects (Optical I/O) for High-End Data Centres   178
6.3.1   Number of Copper Wires in Current AI System Interconnects   178
6.3.1.1   NVLink Copper Cable Count   178
6.3.2   Limitations of Current Copper Systems in AI   180
6.3.3   NVIDIA’s Connectivity Choices: Copper vs. Optical for High-Bandwidth Systems   181
6.3.3.1   Current Generation: Copper-Centric   181
6.3.3.2   Future Generation: Optical-First   181
6.3.4   Strategic Implications   182
6.3.5   Copper vs. Optical for High-Bandwidth Systems: Benchmark   182
6.3.6   Migration from Copper to Optical Interconnects for High-End AI Systems   182
6.3.7   Current AI System Architecture   185
6.3.8   L1 Backside Compute Architecture with Copper Systems   186
6.3.9   L1 Backside Compute Architecture with Optical Interconnect: Co-Packaged Optics (CPO)   186
6.4   Future AI Systems in High-End Data Centres   188
6.4.1   Power Efficiency Comparison: CPO vs. Pluggable Optics vs. Copper Interconnects   188
6.4.1.1   Power Consumption Breakdown   188
6.4.2   Latency of 60cm Data Transmission Technology Benchmark   190
6.4.3   Future AI Architecture (Short to Mid-Term)   190
6.4.4   Future AI Architecture (Long-Term)   193
 
7             CO-PACKAGED OPTICS (CPO)   197
7.1   Photonic Integrated Circuits (PICs) Key Concepts   197
7.1.1   What are Photonic Integrated Circuits (PICs)?   197
7.1.1.1   Fundamental Definition   197
7.1.1.2   Material Platforms   197
7.1.1.3   Integration Levels   197
7.1.2   PICs vs. Silicon Photonics: What are the Differences?   199
7.1.2.1   Silicon Photonics: A Specific Implementation   199
7.1.2.2   Why Silicon Photonics Dominates CPO   199
7.1.3   PIC Architecture   201
7.1.3.1   Transmit Path Architecture   201
7.1.3.2   Receive Path Architecture   201
7.1.3.3   Supporting Functions   202
7.1.3.4   Advantages and Challenges of PICs   202
7.2   Optical Engine (OE)   204
7.2.1   What is an Optical Engine?   204
7.2.1.1   Optical Engine Composition   204
7.2.1.2   Optical Engine vs. Pluggable Transceiver   204
7.2.2   How an Optical Engine Works   205
7.2.2.1   Transmit Path Operation   205
7.2.2.2   Receive Path Operation   205
7.2.2.3   Critical Performance Parameters   206
7.2.3   Optical Power Supplies   206
7.2.3.1   Why External Laser Sources?   206
7.2.3.2   External Laser Source Architectures   207
7.2.3.3   Optical Power Delivery   207
7.3   Three Key Concepts in Co-Packaged Optics (CPO)   207
7.3.1   Concept 1: Proximity Integration   207
7.3.2   Concept 2: Functional Partitioning   208
7.3.3   Concept 3: Coherent Ecosystem Development   208
7.3.4   Key Technology Building Blocks for CPO   209
7.3.4.1   Silicon Photonics PIC   209
7.3.4.2   Electronic IC (EIC)   210
7.3.4.3   EIC-PIC Integration   210
7.3.4.4   Fibre Array Units (FAUs)   210
7.3.4.5   External Laser Source   210
7.3.4.6   Advanced Packaging Platform   210
7.3.5   Benefits of CPO: Latency Reduction   213
7.3.5.1   Sources of Latency in Optical Interconnects   213
7.3.5.2   CPO Latency Advantages   213
7.3.6   Benefits of CPO: Power Consumption Reduction   214
7.3.6.1   Power Consumption Breakdown   214
7.3.6.2   Why CPO Consumes Less Power   214
7.3.7   Benefits of CPO: Data Rate Improvements   216
7.3.7.1   Pluggable Scaling Limitations   216
7.3.7.2   CPO Scaling Advantages   216
7.3.7.3   Data Rate Scaling Roadmap   216
7.3.7.4   The 200G-per-Lane Transition and Silicon Photonics   217
7.3.7.5   Modulator Technology Roadmap and Emerging Materials   217
7.3.7.6   Technology Trends in CPO Driven by Rising Data Rates   217
7.3.7.7   Applicability of Wavelength-Division Multiplexing (WDM)   219
7.3.7.8   Physical Limits on Fibre Count: The Beachfront (Shoreline) Constraint   220
7.3.7.9   Increasing the Number of WDM Channels: Technical Challenges   220
7.3.7.10   The End-to-End Optical Link Budget   221
7.3.8   Overview of Value Proposition of CPO   222
7.3.8.1   Value for Hyperscale Data Centre Operators   222
7.3.8.2   Value for Network Equipment Vendors   222
7.3.8.3   Value for the Technology Ecosystem   222
7.3.9   Future Challenges in CPO   223
7.3.9.1   Manufacturing and Yield Challenges   223
7.3.9.2   Thermal Management Challenges   223
7.3.9.3   Serviceability and Reliability Challenges   223
7.3.9.4   Ecosystem and Standardisation Challenges   224
7.3.9.5   Cost Challenges   224
7.3.9.6   Test and Manufacturing Scale-Up   224
7.4   CPO Standards   225
7.4.1   OIF Co-Packaging Framework   226
7.4.2   OCI-MSA (Optical Compute Interconnect Multi-Source Agreement)   227
7.4.3   OIF Standards for 1.6T and 3.2T CPO Module   227
7.4.4   External Laser Small Form Pluggable (ELSFP) Implementation Agreement   228
7.4.5   Telemetry and Management   229
7.4.6   OIF’s CEI-112G XSR / XSR+ PAM4   229
7.4.7   UCIe Standard and Its Relationship to CPO   230
7.4.8   XPO and Open CPX Initiatives   232
7.4.9   Near-Package Optics (NPO) as an Intermediate Path   232
 
8             CO-PACKAGED OPTICS MARKET ANALYSIS   233
8.1   CPO Market Definition and Scope   233
8.2   CPO Market Size and Growth Projections   233
8.3   Switch CPO Market Analysis   234
8.3.1   Market Overview and Drivers   234
8.3.2   Deployment Timeline and Adoption Phases   234
8.3.3   Volume Projections and Market Sizing   235
8.3.4   Market Concentration and Regional Distribution   236
8.3.5   Pricing Trajectory and Cost Dynamics   236
8.4   XPU Optical I/O Market Analysis   237
8.4.1   Market Drivers and Value Proposition   237
8.4.2   Adoption Timeline and Platform Evolution   237
8.4.3   Volume and Revenue Projections   238
8.4.4   Market Segmentation by Platform   239
8.4.5   Technology Requirements and Differentiation   239
8.5   CPO Pricing and Cost Analysis   240
8.5.1   Current Pricing Landscape   240
8.5.2   Cost Trajectory and Reduction Drivers   240
8.5.3   Cost Parity Timeline and Dynamics   241
8.5.4   Pricing Strategy Implications   242
8.6   Regional Market Dynamics   243
8.6.1   North America   243
8.6.2   Asia-Pacific   244
8.6.3   Europe   245
8.6.4   Rest of World   246
8.7   Total Addressable Market Analysis   247
8.7.1   Core TAM Segments   247
8.7.2   Serviceable Addressable Market (SAM)   248
8.8   Market Forecast by Component   249
8.9   Market Forecast by Technology Generation   250
8.9.1   Optical Engine Bandwidth Evolution   250
8.9.2   Generation Lifecycle Analysis   251
8.10   Market Restraints and Barriers   252
8.10.1   Manufacturing Yield and Cost   252
8.10.2   Serviceability and Field Replacement Concerns   253
8.10.3   Standards Maturity and Interoperability   253
8.10.4   Supply Chain Capacity Constraints   254
8.10.5   Competitive Alternatives   255
8.11   Adoption Curve Analysis   256
8.11.1   Technology Adoption Framework   256
8.11.1.1   Innovators (2024-2026)   256
8.11.1.2   Early Adopters (2026-2028)   257
8.11.1.3   Early Majority (2028-2031)   258
8.11.1.4   Laggards (2034+)   259
8.11.2   Segment-Specific Adoption Curves   260
8.12   Adoption Accelerators and Inhibitors   261
8.12.1   Adoption Curve Implications   261
8.13   Competitive Landscape Evolution   262
8.13.1   Current Competitive Positioning   262
8.13.2   Integrated Device Manufacturers (IDMs)   262
8.13.3   Silicon Photonics Specialists   262
8.13.4   Foundry/OSAT Providers   262
8.13.5   System Vendors   263
8.13.6   Laser Suppliers   263
8.13.7   Competitive Dynamics and Market Structure Evolution   264
8.13.7.1   Near-Term Dynamics (2025-2028)   264
8.13.7.2   Expected Evolution (2028)   264
8.13.7.3   Mid-Term Dynamics (2028-2032)   264
8.13.7.3.1   Expected Evolution (2032)   265
8.13.7.4   Long-Term Dynamics (2032-2037)   265
8.13.7.4.1   Expected Evolution (2037)   265
8.13.8   Vertical Integration Trends   266
8.13.8.1   Integration Strategy Framework   266
8.13.8.1.1   Full Vertical Integration   266
8.13.8.1.2   Partial Integration   266
8.13.8.1.3   Fabless/Assembly-Light   267
8.13.8.1.4   Platform Provider   267
8.13.8.2   Strategic Implications of Integration Trends   269
8.13.9   Recent Developments — Q1 2026   269
8.13.10   Recent Developments — Q2 2026   270
8.14   Scenario Analysis   271
8.14.1   Scenario Framework   271
8.14.2   Scenario Definitions   271
8.14.3   Bull Case Scenario   272
8.14.4   Base Case Scenario   272
8.14.5   Bear Case Scenario   273
8.14.6   Optical transceiver market   274
8.14.7   Scenario Comparison and Key Variables   274
 
9             GLOBAL MARKET SIZE AND FORECASTS 2027–2037   276
9.1   Headline Market Model 2027–2037   276
9.2   Market Segmentation by Application 2027–2037   276
9.3   Market Segmentation by Interconnect Architecture 2027–2037   277
9.4   Modules and PIC Dies 2027–2037   277
9.4.1   Global Silicon Photonics and Photonic Integrated Circuits Market Overview   278
9.4.1.1   Market Size and Growth Trends   278
9.4.1.2   Market Segmentation by Application   278
9.4.1.3   Server Boards, CPUs and Accelerators   279
9.4.1.4   Modules & PICs (Dies) Market Forecast 2027–2037   279
9.4.1.5   SOI Wafers for Silicon Photonics   280
9.4.1.6   LPO & New Modulator Materials Market Forecast 2027–2037   280
9.4.2   Datacom Applications   281
9.4.2.1   Market Forecast   281
9.4.2.1.1   Datacom and Telecom Modules and PICs   281
9.4.2.1.2   PIC Transceivers for AI   282
9.4.2.1.3   PIC Transceiver Pricing   282
9.4.2.2   PIC Transceiver Cost per Gigabit   283
9.4.2.3   PIC Datacom Transceiver Market   283
9.4.2.4   Datacom Transceiver Revenue by Customer Type   284
9.5   Quantum PIC Market   284
9.5.1. Key Drivers and Restraints   285
9.5.2   Co-Packaged Optics   285
9.5.3   Telecom Applications   286
9.5.3.1   Market Forecast   286
9.5.3.1.1   PIC-based Transceivers for 5G and 6G   286
9.5.3.2   Key Drivers and Restraints   287
9.5.4   Sensing Applications   287
9.5.4.1   Market Forecast   287
9.5.4.2   Key Drivers and Restraints   288
9.5.5   Photonic Integrated Circuit Market, by Material   289
 
10          SUPPLY CHAIN, TECHNOLOGY TRENDS AND FUTURE CHALLENGES   290
10.1   SUPPLY CHAIN ANALYSIS   290
10.1.1   Foundries and Wafer Suppliers   291
10.1.1.1   CMOS Foundries   291
10.1.1.2   Specialty Photonics Foundries   292
10.1.1.3   Indium Phosphide Wafer Supply   293
10.1.2   Integrated Device Manufacturers (IDMs)   294
10.1.2.1   Fabless Companies   294
10.1.2.2   Fully Integrated Photonics Companies   295
10.1.3   Foundries and Wafer Suppliers   296
10.1.4   Packaging and Testing   297
10.1.4.1   Chip-Scale Packaging   297
10.1.4.2   Module-Level Packaging   297
10.1.4.3   Testing and Characterization   297
10.1.4.4   Optical Module Assembly: The Shift to Southeast Asia   298
10.1.4.5   The EML Laser Shortage   298
10.1.5   System Integrators and End-Users   299
10.1.5.1   CPO Partner Ecosystems: NVIDIA and Broadco   300
10.2   TECHNOLOGY TRENDS   301
10.2.1   Laser Integration Techniques   301
10.2.1.1   Direct Epitaxial Growth   301
10.2.1.2   Flip-Chip Bonding   302
10.2.1.3   Hybrid Integration   302
10.2.1.4   Advances and Challenges   303
10.2.2   Modulator Technologies   304
10.2.2.1   Silicon Modulators   304
10.2.2.2   Germanium Modulators   305
10.2.2.3   Lithium Niobate Modulators   305
10.2.2.4   Polymer Modulators   305
10.2.2.4.1   Tower Semiconductor and Lightwave Logic EO-Polymer   306
10.2.3   Photodetector Technologies   306
10.2.3.1   Silicon Photodetectors   306
10.2.3.2   Germanium Photodetectors   307
10.2.3.3   III-V Photodetectors   307
10.2.4   Waveguide and Coupling Innovations   307
10.2.4.1   Silicon Waveguides   307
10.2.4.2   Silicon Nitride Waveguides   308
10.2.4.3   Coupling Techniques   308
10.2.5   Packaging and Integration Advancements   308
10.2.5.1   Chip-Scale Packaging   308
10.2.6   Wafer-Scale Integration   309
10.2.6.1   3D Integration and Interposer Technologies   309
10.3   CHALLENGES AND FUTURE TRENDS   310
10.3.1   CMOS-Foundry-Compatible Devices and Integration   310
10.3.1.1   Scaling and Miniaturization   311
10.3.1.2   Process Complexity and Yield Improvement   311
10.3.1.3   Energy-Efficient Photonic Devices   313
10.3.1.4   Thermal Optimization Techniques   313
10.3.2   Packaging and Testing   314
10.3.2.1   Advanced Packaging Solutions   314
10.3.2.2   Automated Testing and Characterization   315
10.3.3   Scalability and Cost-Effectiveness   315
10.3.3.1   Wafer-Scale Integration   316
10.3.3.2   Outsourced Semiconductor Assembly and Test (OSAT)   317
10.3.4   Emerging Materials and Hybrid Integration   317
10.3.4.1   Novel Semiconductor Materials   318
10.3.4.2   Heterogeneous Integration Approaches   318
10.3.5   Technology Readiness Assessment   319
 
11          COMPANY PROFILES                322 (160 company profiles)
 
12          REFERENCES   491

 

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