世界のナノフォトニクス市場規模は、2023年に151億米ドルと評価され、 2032年までに338億米ドルに達すると予測されており、予測期間（2024年～2032年）中に9.3%のCAGRを記録します。エレクトロニクス、通信、バイオテクノロジー、防衛、太陽光発電変換アプリケーションにおけるナノフォトニクスの使用増加により、世界のナノフォトニクス市場シェアが拡大しています。
ナノフォトニクスは、ナノスケールでの光の操作と制御を研究する科学技術分野です。光の波長よりもはるかに小さいスケールでの光学現象とプロセスの研究と応用を伴います。ナノフォトニクスでは、光をその波長と同等かそれより小さいサイズに閉じ込めることで予期せぬ特性や効果が生じるナノスケールで、光が材料や構造とどのように相互作用するかを研究します。
エレクトロニクス、通信、バイオテクノロジー、防衛、太陽光発電変換アプリケーションにおけるナノフォトニクスの使用の増加は、世界のナノフォトニクス市場を前進させます。市場は、消費者向けガジェットでの LED の使用の増加により成長しています。ナノフォトニクスは、高い熱伝導性と変調率を備えた固体照明を提供し、デバイスの効率と照明品質を向上させます。さらに、ナノフォトニクスデバイスメーカーは、小規模なパワーエレクトロニクスとトランジスタを 1 つのチップに統合して、帯域幅とデータ伝送速度を向上させます。これにより、ナノフォトニック集積回路 (IC) は光を使用して他のデバイスと直接通信できるようになります。
| レポート指標 | 詳細 |
|---|---|
| 基準年 | 2023 |
| 研究期間 | 2020-2032 |
| 予想期間 | 2024-2032 |
| 年平均成長率 | 9.3% |
| 市場規模 | |
| 急成長市場 | ヨーロッパ |
| 最大市場 | アジア太平洋地域 |
| レポート範囲 | 収益予測、競合環境、成長要因、環境＆ランプ、規制情勢と動向 |
| 対象地域 |
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ビデオストリーミング、クラウドコンピューティング、IoT アプリケーションなどのトレンドに支えられたデジタルデータトラフィックの急激な発展により、高速かつ大容量のデータ伝送技術に対する需要が高まっています。従来の電子通信システムには容量、速度、電力効率の限界があるため、研究者はナノフォトニックベースの光通信ソリューションを研究するようになりました。
Ericsson によると、世界のモバイル データ トラフィックは、2023 年末までに月間 130 EB、2029 年までに月間 403 EB になると予測されています。これには、AR、VR、複合現実 (MR) などの XR タイプのサービスが予測期間の終わりに向けて採用されるという想定が含まれています。さらに、Cisco の Annual Internet Report によると、IP ネットワークに接続されるデバイスの数は、2023 年までに世界人口の 3 倍を超え、1 人あたり 3.6 台のネットワーク デバイスになります。これは、2018 年の 1 人あたり 2.4 台のネットワーク デバイスと 2018 年の 184 億台のネットワーク デバイスから増加しており、2023 年には 293 億台になります。
さらに、フォトニクス技術は、インターネット接続を提供する高速光ファイバーネットワークでのデータ伝送に使用されています。導波管や変調器などのナノフォトニックコンポーネントは、データ転送速度の高速化に貢献します。Statistaによると、光ファイバーコンポーネントの世界市場は2025年までに86億ドルに近づき、高速データ伝送ネットワークの継続的な成長を示しています。データ量が増加するにつれて、より高速で効率的なデータ伝送技術の必要性が高まり、ナノフォトニクスソリューションの開発と応用がさらに促進されます。その結果、ナノフォトニクス市場のトレンドが影響を受けます。
ナノファブリケーション装置、特定の材料、および研究開発費の高コストにより、特に中小企業や新興市場にとって、ナノフォトニック技術は手頃で利用しにくいものになる可能性があります。この障壁を克服し、市場浸透を高めるには、費用対効果の高い製造技術と材料の革新が必要です。たとえば、ナノファブリケーション装置の価格は、施設と装置によって異なりますが、1時間あたり2,600～150米ドルです。たとえば、ICFOナノファブリケーションラボでは、電子ビームリソグラフィー装置に73.30～96.60ユーロ、薄膜堆積装置に41.60～46.40ユーロを請求しています。Singh Centre for NanotechnologyのQuattroneナノファブリケーション施設では、装置に1時間あたり0～150米ドルを請求しています。
さらに、ナノフォトニクスの重要なサブフィールドであるシリコンフォトニクスは、データセンター、通信、高性能コンピューティングで使用するために、シリコンチップ上にフォトニックコンポーネントを統合するための実行可能なプラットフォームを提供します。シリコンフォトニクスは、光学機能と電気機能を1つのチップにコスト効率よく統合することを可能にしますが、シリコンフォトニクス製造施設（ファウンドリ）の初期セットアップ費用が高額になる可能性があります。2024年3月現在、インドのシリコンフォトニクス（SiPh）製造施設には、最低10億インドルピーの資本投資が必要です。より少ない投資である化合物半導体の製造には、通常、約4,000万米ドルの費用がかかり、ウェーハの成長、チップの製造、パッケージングの3つの段階で構成されます。
ナノフォトニクスは、微小な光学現象を利用してこれまで達成できなかった性能や機能を実現する、多様な新しい技術やアプリケーションに適用されます。これらの技術は、通信、コンピューター、ヘルスケア、エネルギー、環境センシングなど、さまざまな業界を変革することができます。量子フォトニクスは、量子力学とフォトニクスのアイデアを利用して、計算、通信、センシングのための高度な量子技術を生み出します。量子フォトニクスは、個々の光子と量子状態の作成、操作、検出を可能にし、量子コンピューター、暗号化、通信ネットワークの基礎となります。たとえば、IBM によると、量子コンピューティングは急速に進歩しています。
さらに、2023年には、オランダの量子コンピューティング企業QphoXが800万ユーロ（870万米ドル）の投資ラウンドを獲得しました。報道によると、これはオランダの量子スタートアップへの最も重要な投資です。QPhoxは、量子コンピュータが光ネットワークを介して通信するために必要な重要なハードウェアを作成しています。これにより、データセンター内の大規模な量子コンピューティングシステムのスケーラビリティが可能になり、最終的には将来の量子インターネットの基盤が形成されます。さらに、IBMによると、量子コンピューティングは2024年に米国で進歩し、年末までに5,000ゲートに到達します。IBMの新しいロードマップによると、Blue Jay CPUは2033年までに2,000量子ビットを超える10億ゲートを持つと予想されています。このブレークスルーは、ナノフォトニクスが量子コンピューティングハードウェアの作成に役立つ道を開きます。
さらに、ナノフォトニクスによって可能になった量子センサーは、非常に正確な測定を実現します。これらのセンサーは、計測学、地球物理学、医療診断に応用されています。欧州宇宙機関 (ESA) は、重力波検出を含むさまざまなアプリケーションでの量子センサーの使用を積極的に研究しています。量子センサーは、基礎物理学と応用分野における大きな進歩を可能にします。
世界のナノフォトニクス市場は、製品タイプ、ナノフォトニクス材料、最終用途に基づいてセグメント化されています。
市場は、製品タイプ別に、LED、OLED、近接場光学、太陽電池、光増幅器、光スイッチにさらに細分化されています。
LED は、民生用電子機器やその他の用途で人気が高まっているため、近い将来、世界のビジネスをリードすると予想されています。LED は、電流が流れると光を生成する半導体です。エネルギー効率が高く、長寿命であるため、一般照明、車両照明、ディスプレイなど、さまざまな照明用途に便利です。LED は、サイズが小さく、消費電力が少なく、効率的に有色の光を生成できるという特徴があります。
さらに、ハイビーム LED はナノフォトニクス LED 業界を支配しており、UV LED がそれに続きます。業界によると、照明、交通信号、電子ディスプレイのバックライト、人工光合成、医療技術、UV 硬化、偽造品検出は、これらのコンポーネントの重要な用途です。
OLED は、電流が供給されると光を生成するタイプの LED です。OLED ディスプレイは、標準的な LED ディスプレイに比べて、コントラスト比が高く、視野角が広く、フォーム ファクタがスリムであるなどの利点があります。スマートフォン、テレビ、ウェアラブル ガジェットはすべて OLED テクノロジを使用しており、鮮やかな色と深い黒で優れた視覚体験を実現します。
ナノフォトニック材料に基づいて、市場はプラズモニクス、フォトニック結晶、ナノチューブ、ナノリボン、量子ドットに細分化されています。
量子ドットは、そのユニークな特性により、単一電子トランジスタ、太陽電池、第二高調波発生、LED、レーザー、単一光子源、量子コンピュータ、細胞生物学研究、顕微鏡検査、医療用画像など、幅広い用途に使用できます。これらのナノメートルサイズの半導体粒子は、カドミウム、インジウム、鉛などの材料でできており、エネルギーを与えられると、特定の波長で光を発します。量子ドットは、そのサイズが興味深いものです。
さらに、量子ドットなどのナノ材料はナノフォトニクスで人気を集めています。量子ドットは、調査と検出、データ転送、画像キャプチャと表示、医療機器、照明、計測、研究などの用途に利用されています。この要素は最近、世界のナノフォトニクス事業を後押ししています。量子ドットは、イメージング、センシング、太陽光発電の用途向けの低ノイズ光検出器として、また光学、相互接続、データ通信/電気通信、照明、データストレージ向けの効率的な光源として広く認識されています。光通信、データストレージ、写真、太陽光発電セルではナノ材料が使用されています。
一方、プラズモニクスは、電子の集合振動である表面プラズモンのナノスケール操作に関係しています。プラズモニック材料は、多くの場合、金や銀などの金属で、光の固体閉じ込めや増強などの明確な光学特性があり、表面増強分光法、バイオセンシング、ナノフォトニック回路アプリケーションを可能にします。プラズモニクスは、光と物質の相互作用を改善し、通信、イメージング、センシングにおけるサブ波長光学デバイスを実現するために不可欠です。
市場は、最終用途によってさらに通信、民生用電子機器およびエンターテイメント、デジタルサイネージ、照明、バイオイメージングに分割できます。
民生用電子機器とエンターテインメントが、市場で最大のシェアを占めています。ナノフォトニクスは、ディスプレイ技術、イメージング システム、オーディオビジュアル体験を改善することで、民生用電子機器とエンターテインメント製品の強化に貢献します。民生用電子機器におけるナノフォトニクスの用途には、高解像度ディスプレイ (OLED や量子ドット ディスプレイなど)、小型光センサー、スマートフォン、タブレット、テレビ用の小型イメージング モジュールなどがあります。
近年、新しいタイプのセンサー、低電力センサー、プロセッサ、通信回路、およびポータブル デバイスの使用と多様化により、個人用バイオメディカル デバイスが劇的に増加しています。1971 年以来使用され、世界中の人々の生活の質を向上させてきた電子個人用グルコース メーターは、非常に効果的です。ナノ粒子は、グルコースの吸収と電子輸送速度を高めることで、電気化学センサーの選択性、安定性、および感度を向上させることができます。このような研究で最も頻繁に利用されているのは金ナノ粒子であり、蛍光消光剤として機能することで光学グルコース センサーの感度を向上させることも示されています。
通信業界では、ナノフォトニクスは高速データ伝送、光ネットワーク、信号処理に不可欠です。ナノフォトニクスは、フォトニック集積回路 (PIC)、光増幅器、波長分割多重 (WDM) システム、光ファイバー通信ネットワークなどの通信アプリケーションで使用されています。ナノフォトニクス技術は、通信インフラストラクチャのパフォーマンス、帯域幅、効率を向上させ、ブロードバンド インターネット、モバイル通信、クラウド サービスに対する高まる需要を満たすのに役立ちます。
世界的なナノフォトニクス市場分析は、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、中東、アフリカ、ラテンアメリカで実施されています。
アジア太平洋地域は、世界のナノフォトニクス市場において最も重要なシェアを占めており、予測期間中に年平均成長率 9.8% で成長すると予測されています。アジア太平洋地域は、すでに電子機器と半導体の製造拠点としての地位を確立しています。この地域の産業は、消費者向け電子機器、ヘルスケア、自動車の大きな発展により急速に発展しています。日本と韓国の市場は、研究開発に重点が置かれているため、急速に拡大しています。
さらに、文部科学省は、日本におけるナノテクノロジー研究に主に資金を提供しています。京都大学の野田グループや横浜国立大学の馬場グループなどの日本の研究者は、低損失導波路、低閾値レーザー発振などの用途向けのフォトニック結晶デバイスを開発しました。第23回国際ナノテクノロジー総合展・会議であるnanotech 2024では、ナノテクノロジー集約型産業のリーダーたちが最新のブレークスルーについて議論する機会が与えられました。さらに、日本政府は2024年までに研究開発に30兆円、民間部門と合わせて120兆円を投資したいと考えています。2024年の政府の研究技術予算要求総額は5兆4,889億円で、前年度比14.7%増となっています。
同様に、日本の筑波大学では、フォトニック結晶デバイスを使用した高速スイッチングアプリケーションを研究しています。さらに、大津研究グループは、ナノ材料との光近接場相互作用の理論を策定し、これらの概念に基づいてプロトタイプのナノフォトニックデバイスを開発しています。さらに、中国は、ナノフォトニクスに大きく依存する家電製品と半導体産業が盛んなため、世界のナノフォトニクス市場で最大のシェアを占めています。これと、ナノテクノロジーとフォトニクスの研究開発に対する政府の多額の資金提供により、通信、ヘルスケア、エネルギーの分野で新しいアプリケーションが促進されています。
ヨーロッパ市場は最も速いペースで成長しています。ヨーロッパ市場は、この地域のナノフォトニックデバイスの巨大な顧客基盤により急速に拡大しています。さらに、ナノフォトニックの応用分野が拡大するにつれて、ヨーロッパ市場は研究開発への多額の投資の恩恵を受けています。ドイツ経済は、大規模な科学研究開発の取り組みから大きな恩恵を受けています。たとえば、ナノテクノロジーは莫大な経済的可能性を秘めており、多くのドイツ企業がナノテクノロジーベースの製品の開発、製造、実装に取り組んでいます。
さらに、PhOREMOST によって設立された EU Network of Excellence のメンバーである Nanophotonics Europe Association (NEA) は、ナノフォトニクスの研究、技術移転、イノベーションを推進しています。
ナノフォトニクス業界の調査によると、北米市場は急速に成長しており、米国は通信、家電製品、太陽光発電システムなどの最終用途産業への投資増加を通じて、この地域の市場成長を牽引しています。技術の進歩に伴い、スマートホームやスマートオフィスのトレンドが高まり、スマートテレビ、エアコン、冷蔵庫などの消費財の需要が高まっています。さらに、家電製品の消費者の可処分所得の増加と、スマートホームやスマート作業環境に対する好みの変化が、米国での市場拡大を牽引しています。
