포토닉 집적 회로 시장 규모 및 점유율 분석 – 성장 동향 및 전망 (2025-2030년)

광 집적 회로(PIC) 시장 개요 및 성장 전망 (2025-2030)

Mordor Intelligence 보고서에 따르면, 광 집적 회로(Photonic Integrated Circuit, PIC) 시장은 2025년 136억 3천만 달러에서 2030년 252억 3천만 달러로 성장할 것으로 예상되며, 예측 기간 동안 연평균 성장률(CAGR) 13.11%를 기록할 전망입니다. 이러한 성장은 데이터 센터, 통신 네트워크 및 초기 양자 시스템에서 실험적인 실리콘 포토닉스가 생산 규모로 전환되고, AI 워크로드 증가로 인한 구리 인터커넥트의 대역폭 및 에너지 한계가 부각되면서 가속화되고 있습니다.

CMOS 팹 활용을 통한 비용 우위, 활발한 벤처 캐피탈 투자, 그리고 첨단 포토닉스 제조 현지화를 위한 정부 인센티브가 시장 성장을 견인하고 있습니다. 또한, 코패키지드 옵틱스(Co-packaged Optics), 박막 리튬 나이오베이트 변조기, 이종 InP/실리콘 레이저 통합 기술의 발전은 기존 광학 기술과의 성능 격차를 더욱 확대하고 있습니다. 갈륨 및 게르마늄 공급망 위험 증가는 다양한 재료 플랫폼과 지역별 파운드리 확보의 전략적 가치를 강조합니다.

# 주요 시장 동인

광 집적 회로 시장의 성장을 이끄는 주요 동인들은 다음과 같습니다.

* 400G 이상 데이터 센터 트랜시버의 실리콘 포토닉스 채택 (+3.2% CAGR 영향): 북미 하이퍼스케일 운영업체들은 AI 클러스터의 지연 시간과 전력 소비를 줄이기 위해 400G 및 800G 광학 링크로 전환하고 있습니다. 코히어런트(Coherent Corp.)는 기존 플러그형 모듈 대비 비트당 에너지 소비를 20% 이상 절감하는 1.6T-DR8 모듈을 시연했습니다. 엔비디아(NVIDIA)의 Spectrum-X 스위치 로드맵은 30%의 전력 절감과 1.6Tb/s 포트 속도를 제공하는 코패키지드 옵틱스를 채택했습니다. 이러한 아키텍처는 광자 엔진을 스위치 ASIC 옆에 통합하여 전기적 진입 손실을 제거하고, 기존 300mm CMOS 라인을 통한 대량 생산 경로를 구축합니다.
* EU 파일럿 라인 자금 지원을 통한 지역 PIC 파운드리 활성화 (+1.8% CAGR 영향): 유럽연합(EU)의 칩스 공동 사업(Chips JU)이 PIXEurope 컨소시엄에 3억 8천만 유로(약 4억 4,730만 달러)를 지원한 것은 유럽의 광자 주권 확보 노력을 뒷받침합니다. 아인트호벤과 엔스헤데의 파일럿 라인은 개방형 실리콘 및 질화규소 생산을 제공하여 중소기업이 팹을 소유하지 않고도 프로토타입을 제작할 수 있도록 합니다.
* PIC 기반 코히어런트 5G 백홀 구축 (아시아) (+2.1% CAGR 영향): 아시아 태평양 지역 통신사들은 밀집된 5G 매크로 사이트를 지원하기 위해 IM-DD 링크에서 코히어런트 광학으로 전환했습니다. 일본은 모바일 백홀을 겨냥한 저전력 광자 반도체 개발을 위해 인텔 및 SK하이닉스와 협력하여 3억 5백만 달러를 투자했습니다. 중국은 6G 구축을 위한 국내 공급망 확보를 위해 상하이에 박막 리튬 나이오베이트 파일럿 라인을 구축했습니다.
* 자율주행차용 고체 LiDAR 비용 절감 (+1.9% CAGR 영향): 보이언트 포토닉스(Voyant Photonics)가 200m 범위의 FMCW 칩 스케일 센서를 출시하면서 자동차 OEM들은 LiDAR 가격을 1,500달러 미만으로 낮추었습니다. 질화규소 코어의 광자 위상 배열은 움직이는 부품 없이 17°~40°의 빔 조향을 달성했습니다.
* 양자 인터커넥트 PIC를 위한 벤처 캐피탈 투자 (+1.4% CAGR 영향): 북미와 유럽을 중심으로 양자 컴퓨팅 및 양자 통신 분야에서 광자 집적 회로의 중요성이 부각되면서 관련 스타트업에 대한 벤처 캐피탈 투자가 증가하고 있습니다.
* 신속 테스트를 위한 랩온어칩 광자 진단 기술 (+1.1% CAGR 영향): 개발된 시장을 중심으로 랩온어칩 형태의 광자 진단 기술이 신속 테스트 및 현장 진단 분야에서 가속화된 채택을 보이며 시장 성장에 기여하고 있습니다.

# 주요 시장 제약 요인

시장 성장을 저해하는 주요 제약 요인들은 다음과 같습니다.

* InP PIC의 웨이퍼 스케일 수율 문제 (-2.1% CAGR 영향): 4인치 이상의 InP 웨이퍼 스케일링은 결함 제어 문제를 야기하고 다이당 비용을 증가시킵니다. 코히어런트(Coherent Corp.)의 6인치 라인은 이론적인 다이 수를 4배 늘렸지만, 수율 유지를 위해 새로운 에피택시 및 측정 공정이 필요했습니다.
* 파편화된 EDA 툴체인으로 인한 설계 주기 장기화 (-1.8% CAGR 영향): 광자 설계자들은 전자 EDA(Electronic Design Automation) 스위트만큼 성숙하지 못한 분산된 시뮬레이션, 레이아웃 및 검증 도구에 의존하고 있습니다. 2024년 통합 광자 시스템 로드맵은 불완전한 PDK(Process Design Kit) 커버리지와 낮은 소프트웨어 상호 운용성을 핵심 병목 현상으로 지적했습니다.
* 온칩 레이저 열 관리 한계 (-1.3% CAGR 영향): 고성능 애플리케이션에서 온칩 레이저의 열 관리 문제는 성능 저하 및 신뢰성 문제로 이어질 수 있어 시장 성장을 제한하는 요인으로 작용합니다.
* 집중된 파운드리 공급 및 지정학적 노출 (-1.9% CAGR 영향): 특정 지역에 파운드리 공급이 집중되어 있어 지정학적 위험에 취약하며, 이는 공급망 불안정으로 이어져 시장 성장에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

# 세그먼트 분석

원자재별:
2025년 원자재 판매액은 49억 3천만 달러에 달했으며, 실리콘은 2024년 광 집적 회로 시장에서 37.4%의 가장 큰 점유율을 차지했습니다. 이는 광범위하게 구축된 CMOS 기반 시설이 수동 도파관 및 비용에 민감한 데이터 통신 부품에서 실리콘의 선두를 유지하게 했기 때문입니다. 그러나 질화규소(Silicon Nitride)는 낮은 전파 손실과 넓은 투명성 덕분에 랩온어칩(lab-on-chip) 및 양자 포토닉스 분야에 적합하여 15.4%의 가장 빠른 CAGR로 성장했습니다. 인듐 인(InP)은 고출력 레이저에 필수적인 재료로 남아 있으며, 갈륨 비소(GaAs)는 실리콘 광원 통합을 단순화하는 이종 레이저 본딩을 통해 주목받고 있습니다.

부품별:
2025년 부품 매출은 30억 달러를 넘어섰으며, 레이저가 그 해 매출의 26.3%를 차지했습니다. 광 스위치 매트릭스(Optical Switch Matrices)는 AI 데이터 센터 클러스터 내에서 완전히 재구성 가능한 패브릭에 대한 수요를 반영하여 14.1%의 가장 높은 CAGR로 다른 모든 장치를 능가했습니다. 루멘텀(Lumentum)의 400Gb/s-per-lane 전기 흡수 변조 레이저(EAM-Laser)는 최고 성능 벤치마크를 보여주었습니다. 통합 광원 생성은 총 비용의 핵심으로 남아 있습니다.

통합 공정별:
하이브리드 통합(Hybrid Integration)은 2024년 매출의 59.7%를 차지했으며, 공급업체들은 플립칩 또는 웨이퍼 본딩 기술을 사용하여 III-V족 레이저를 실리콘 트랜시버에 통합했습니다. 모놀리식 통합(Monolithic Integration)은 파운드리 수율이 전자 표준에 근접하고 열 크로스토크 모델 오차가 0.5pm 미만에 도달하면서 18.2%의 CAGR로 확장되었습니다. 수천 개의 열광학 위상 변조기에 의존하는 프로그래밍 가능한 광자 엔진은 새로운 온칩 냉각 토폴로지를 촉발했습니다.

애플리케이션별:
2025년 전 세계 애플리케이션 지출은 55억 달러를 넘어섰습니다. 통신 분야는 여전히 2024년 매출의 45.5%를 차지했지만, 데이터 센터 인터커넥트는 19.6%의 CAGR로 가장 빠르게 성장하여 AI 추론 팜이 페타비트 규모의 패브릭을 요구함에 따라 2029년까지 통신 분야를 추월할 것으로 예상됩니다. 생체 의료 광학은 55kHz A-스캔 속도에서 92dB 감도를 가진 통합 분광계를 채택하여 저비용 OCT(Optical Coherence Tomography) 이미징을 지원합니다.

최종 사용자 산업별:
통신 서비스 제공업체는 메트로 코히어런트 업그레이드에 힘입어 2024년 수요의 40.5%를 차지했습니다. 그러나 자동차 OEM의 채택은 칩 스케일 LiDAR가 L2+ 자율주행을 위한 비용 임계값을 넘어서면서 연간 20.3% 성장했습니다. 클라우드 제공업체는 10년 말까지 수백만 개의 가속기로 GPU 클러스터가 확장될 것에 대비하여 코패키지드 옵틱스를 주문했습니다.

# 지역별 분석

* 북미: 2024년 전 세계 매출의 35.4%를 차지하며 가장 큰 지역별 매출 점유율을 기록했습니다. 대규모 하이퍼스케일 데이터 센터와 CHIPS Act 인센티브는 뉴욕 몰타에 7억 달러 이상의 새로운 실리콘 포토닉스 자본 지출을 유치했습니다. 양자 및 AI 포토닉스를 위한 벤처 투자는 활발한 스타트업 파이프라인을 강화했습니다. 그러나 중국의 갈륨 및 게르마늄 의존도는 2024년 수출 통제 이후 75%~250% 상승한 재료 가격 충격에 노출되었습니다.
* 아시아 태평양: 정책 입안자들이 광자 자립을 목표로 하면서 16.5%의 가장 빠른 CAGR을 기록했습니다. 중국은 통합 레이저-실리콘 프로그램에 82억 위안(약 11억 5천만 달러)을 보조금으로 지원했습니다. 일본은 데이터 센터 전력 소비를 줄이는 광학 반도체를 위해 인텔과 3억 5백만 달러를 투자했습니다.
* 유럽: 2019년부터 2024년까지 6.5%의 제조 CAGR을 유지하기 위해 개방형 파운드리와 목표 M&A를 결합했습니다. 2025년 유럽의 광 집적 회로 시장 규모는 30억 2천만 달러였습니다. Sivers Photonics는 코히어런트 모듈에 사용되는 협대역 튜너블 레이저 개발에 협력했으며, 노키아(Nokia)의 23억 달러 규모 인피네라(Infinera) 인수는 유럽 대륙의 광학 역량을 통합했습니다.

# 경쟁 환경

2025년 광 집적 회로 시장은 중간 정도의 파편화를 보였습니다. 인피네라(Infinera), 루멘텀(Lumentum), 시에나(Ciena)와 같은 기존 광 네트워킹 공급업체들은 수십 년간의 시스템 노하우를 활용했으며, 인텔(Intel), 라이트매터(Lightmatter), 셀레스티얼 AI(Celestial AI)와 같은 실리콘 포토닉스 전문업체들은 AI 워크로드를 위해 CMOS 규모의 경제를 활용했습니다. AMD와 같은 반도체 선두 기업들은 에노세미(Enosemi)와 같은 기업 인수를 통해 광학 기술을 수직 통합하여 코패키지드 제품 출시를 가속화하고 있습니다.

기술 차별화는 광원 통합, 열 관리 IP, 설계 자동화 깊이에 달려 있었습니다. 코히어런트(Coherent Corp.)는 InP 에피택시부터 완제품 모듈까지 아우르는 반면, 개방형 파운드리는 팹리스 신생 기업이 신속하게 프로토타입을 제작할 수 있도록 했습니다. 양자 포토닉스, 현장 진단, 자동차 LiDAR는 민첩한 스타트업이 초기 리더십을 확보할 수 있는 미개척 분야로 남아 있습니다. 오픈라이트(OpenLight)와 자빌(Jabil) 간의 전략적 제휴는 AI 및 LiDAR 애플리케이션의 패키징 시간을 단축했습니다. 열 크로스토크 보상 및 웨이퍼 레벨 이종 본딩에 대한 특허 활동은 기업들이 방어 가능한 이점을 확보하려 노력하면서 심화되었습니다.

M&A 모멘텀은 아이온큐(IonQ)가 양자 인터커넥트 IP 통합을 위해 라이트싱크(Lightsynq)를 인수하면서 계속되었습니다. 테라다인(Teradyne)은 웨이퍼 스케일 PIC 테스트 역량을 위해 퀀티파이 포토닉스(Quantifi Photonics)를 인수하기로 합의했습니다. 이러한 거래는 포토닉스가 고성능 컴퓨팅, 테스트 및 양자 분야와 융합되고 있음을 강조하며, 2030년까지 경쟁 구도를 재편하고 있습니다.

# 최근 산업 동향

* 2025년 6월: 아이온큐(IonQ)는 라이트싱크 테크놀로지스(Lightsynq Technologies) 인수를 완료하여 양자 메모리 및 광자 인터커넥트 관련 20개 이상의 특허를 추가했습니다.
* 2025년 5월: AMD는 AI 가속기용 코패키지드 옵틱스 혁신을 가속화하기 위해 에노세미(Enosemi)를 인수했습니다.
* 2025년 3월: 코히어런트(Coherent Corp.)는 AI 데이터 센터를 겨냥한 2 × 400G-FR4 Lite 실리콘 포토닉스 트랜시버를 출시했습니다.
* 2025년 3월: 엔비디아(NVIDIA)는 루멘텀(Lumentum) 및 코히어런트(Coherent)와의 파트너십을 통해 1.6Tb/s 포트를 제공하는 Spectrum-X 및 Quantum-X 광자 스위치를 공개했습니다.

이처럼 광 집적 회로 시장은 기술 발전, 다양한 애플리케이션 분야로의 확장, 그리고 주요 기업들의 전략적 투자 및 협력을 통해 지속적인 고성장을 이룰 것으로 전망됩니다.

본 보고서는 광집적회로(Photonic Integrated Circuit, PIC) 시장에 대한 포괄적인 분석을 제공합니다. 연구는 시장 환경(동인, 제약, 가치 사슬, 규제 및 기술 로드맵, 경쟁 분석 포함), 시장 규모 및 성장 예측, 경쟁 환경, 시장 기회 및 미래 전망 등 광범위한 영역을 다룹니다.

2025년 전 세계 PIC 시장 규모는 136억 3천만 달러에 달했으며, 2030년까지 연평균 성장률(CAGR) 13.11%로 두 배 성장할 것으로 전망됩니다.

주요 시장 동인으로는 북미 지역의 400G 이상 데이터센터 트랜시버에서 실리콘 포토닉스 채택 증가, EU의 파일럿 라인 자금 지원을 통한 현지 PIC 파운드리 활성화, 아시아 지역의 PIC 기반 코히어런트 5G 백홀 구축, 자율주행차의 고체 LiDAR 비용 절감, 양자 상호 연결 PIC에 대한 벤처 캐피탈 투자, 신속 진단을 위한 랩온칩 포토닉스 진단 기술 발전 등이 있습니다.

반면, 시장 제약 요인으로는 인듐 인화물(InP) PIC의 웨이퍼 스케일 수율 문제, 파편화된 EDA 툴체인으로 인한 설계 주기 장기화, 온칩 레이저 열 관리의 한계, 집중된 파운드리 공급망 및 지정학적 노출 위험 등이 지적됩니다. 특히 InP PIC는 우수한 변조 대역폭에도 불구하고 웨이퍼 스케일 수율 문제로 인해 다이당 비용이 높아 실리콘 포토닉스 대비 경쟁력이 제한적입니다.

보고서는 원자재(인듐 인화물, 실리콘, 실리콘 질화물, 갈륨 비소, 리튬 나이오베이트, 실리카 온 실리콘 등), 부품(레이저, 변조기, 광검출기, 필터, 스위치, 증폭기, 멀티플렉서/디멀티플렉서 등), 통합 공정(하이브리드, 모놀리식, 모듈 기반), 응용 분야(통신, 데이터센터, 생체 의학 및 생명 과학, 광학 센서 및 LiDAR, 계측 및 테스트/측정, 양자 컴퓨팅 및 양자 포토닉스), 최종 사용자 산업(통신 서비스 제공업체, 클라우드 및 하이퍼스케일 데이터센터 운영업체, 헬스케어 및 진단 회사, 자동차 및 모빌리티 OEM 등), 그리고 지역별(북미, 유럽, 아시아 태평양, 남미, 중동 및 아프리카)로 시장 규모 및 성장 예측을 상세히 분석합니다.

특히 실리콘 질화물(SiN)은 낮은 손실 도파관 특성과 선형 및 양자 포토닉스에 대한 적합성으로 인해 2030년까지 15.4%의 가장 빠른 CAGR을 보이며 성장할 것으로 예상됩니다. 응용 분야에서는 AI 워크로드로 인한 기하급수적인 대역폭 요구로 인해 데이터센터 상호 연결이 19.6%의 CAGR로 통신 분야를 능가하며 가장 빠르게 성장하고 있습니다. 지역별로는 중국과 일본의 국내 포토닉스 제조에 대한 상당한 투자에 힘입어 아시아 태평양 지역이 16.5%의 CAGR로 가장 빠른 성장을 기록할 것으로 전망됩니다.

경쟁 환경 분석에서는 시장 집중도, 전략적 움직임, 시장 점유율 분석과 함께 Infinera, Lumentum, Intel, Coherent, Cisco (Acacia) 등 주요 20개 기업의 프로필을 다룹니다.

종합적으로, 본 보고서는 광집적회로 시장의 현재 상태, 미래 성장 동력, 도전 과제 및 주요 기회를 심층적으로 이해하는 데 필요한 정보를 제공합니다.

1. 서론

• 1.1 연구 가정 및 시장 정의
• 1.2 연구 범위

2. 연구 방법론

3. 요약

4. 시장 현황

• 4.1 시장 개요
• 4.2 시장 동인
  • 4.2.1 400G 이상 데이터센터 트랜시버의 실리콘 포토닉스 채택 (북미)
  • 4.2.2 EU 파일럿 라인 자금 지원을 통한 현지 PIC 파운드리 활성화
  • 4.2.3 PIC 기반 코히어런트 5G 백홀 구축 (아시아)
  • 4.2.4 자율주행차의 고체 LiDAR 비용 절감
  • 4.2.5 양자 상호 연결 PIC를 위한 벤처 캐피탈
  • 4.2.6 신속 테스트를 위한 랩온칩 광자 진단
• 4.3 시장 제약
  • 4.3.1 InP PIC의 웨이퍼 스케일 수율 문제
  • 4.3.2 파편화된 EDA 툴체인으로 인한 설계 주기 장기화
  • 4.3.3 온칩 레이저 열 관리 한계
  • 4.3.4 집중된 파운드리 공급 및 지정학적 노출
• 4.4 가치 사슬 분석
• 4.5 규제 및 표준 현황
• 4.6 기술 로드맵 및 제조 공정 분석
• 4.7 포터의 5가지 경쟁 요인 분석
  • 4.7.1 공급업체의 교섭력
  • 4.7.2 구매자의 교섭력
  • 4.7.3 신규 진입자의 위협
  • 4.7.4 경쟁 강도
  • 4.7.5 대체 제품의 위협
• 4.8 거시 경제 영향 평가
• 4.9 투자 분석

5. 시장 규모 및 성장 예측 (가치)

• 5.1 원자재별
  • 5.1.1 인듐 인화물 (InP)
  • 5.1.2 실리콘 (Si)
  • 5.1.3 질화규소 (SiN)
  • 5.1.4 갈륨 비소 (GaAs)
  • 5.1.5 니오브산 리튬 (LiNbO₃)
  • 5.1.6 실리카 온 실리콘
  • 5.1.7 기타 재료 (폴리머, PLC 등)
• 5.2 구성 요소별
  • 5.2.1 레이저
  • 5.2.2 변조기
  • 5.2.3 광검출기
  • 5.2.4 필터
  • 5.2.5 스위치
  • 5.2.6 증폭기
  • 5.2.7 다중화기 및 역다중화기
  • 5.2.8 감쇠기 및 VOA
  • 5.2.9 기타 구성 요소
• 5.3 통합 공정별
  • 5.3.1 하이브리드 통합
  • 5.3.2 모놀리식 통합
  • 5.3.3 모듈 기반/서브시스템 통합
• 5.4 애플리케이션별
  • 5.4.1 통신 (장거리 및 메트로)
  • 5.4.2 데이터 센터 (단거리 및 HPC 상호 연결)
  • 5.4.3 생체 의학 및 생명 과학
  • 5.4.4 광학 센서 및 LiDAR
  • 5.4.5 계측 및 테스트/측정
  • 5.4.6 양자 컴퓨팅 및 양자 포토닉스
• 5.5 최종 사용자 산업별
  • 5.5.1 통신 서비스 제공업체
  • 5.5.2 클라우드 및 하이퍼스케일 데이터 센터 운영업체
  • 5.5.3 의료 및 진단 회사
  • 5.5.4 자동차 및 모빌리티 OEM
  • 5.5.5 산업 및 제조
  • 5.5.6 국방 및 항공우주
  • 5.5.7 연구 및 학계
• 5.6 지역별
  • 5.6.1 북미
  • 5.6.1.1 미국
  • 5.6.1.2 캐나다
  • 5.6.1.3 멕시코
  • 5.6.2 유럽
  • 5.6.2.1 독일
  • 5.6.2.2 프랑스
  • 5.6.2.3 영국
  • 5.6.2.4 북유럽
  • 5.6.2.5 기타 유럽
  • 5.6.3 아시아 태평양
  • 5.6.3.1 중국
  • 5.6.3.2 대만
  • 5.6.3.3 대한민국
  • 5.6.3.4 일본
  • 5.6.3.5 인도
  • 5.6.3.6 기타 아시아 태평양
  • 5.6.4 남미
  • 5.6.4.1 브라질
  • 5.6.4.2 멕시코
  • 5.6.4.3 아르헨티나
  • 5.6.4.4 기타 남미
  • 5.6.5 중동 및 아프리카
  • 5.6.5.1 중동
  • 5.6.5.1.1 사우디아라비아
  • 5.6.5.1.2 아랍에미리트
  • 5.6.5.1.3 터키
  • 5.6.5.1.4 기타 중동
  • 5.6.5.2 아프리카
  • 5.6.5.2.1 남아프리카 공화국
  • 5.6.5.2.2 기타 아프리카

6. 경쟁 환경

• 6.1 시장 집중도
• 6.2 전략적 움직임 및 거래 흐름
• 6.3 시장 점유율 분석
• 6.4 기업 프로필 (글로벌 개요, 시장 개요, 핵심 부문, 재무, 전략 정보, 시장 순위/점유율, 제품 및 서비스, 최근 개발 포함)
  • 6.4.1 Infinera Corporation
  • 6.4.2 Lumentum Holdings Inc.
  • 6.4.3 Intel Corporation
  • 6.4.4 Coherent Corp. (II-VI)
  • 6.4.5 Cisco Systems Inc. (Acacia)
  • 6.4.6 NeoPhotonics Corporation
  • 6.4.7 POET Technologies Inc.
  • 6.4.8 EFFECT Photonics
  • 6.4.9 Celestial AI
  • 6.4.10 Source Photonics Inc.
  • 6.4.11 Sicoya GmbH
  • 6.4.12 HyperLight Corp
  • 6.4.13 Ayar Labs Inc.
  • 6.4.14 Lightmatter Inc.
  • 6.4.15 Marvell Technology
  • 6.4.16 Ligentec SA
  • 6.4.17 Xanadu Quantum Tech. Inc.
  • 6.4.18 Ciena Corporation
  • 6.4.19 OpenLight Photonic Inc.
  • 6.4.20 Juniper Networks (Aurrion IP)

7. 시장 기회 및 미래 전망