垂直共振器面発光レーザー（VCSEL）市場 サイズと展望 2025-2033

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市場成長要因

データセンターにおけるVCSELの採用拡大

ここ数年、データセンターの光インターコネクトインフラは、100Gbit/sから次世代の400Gbit/sデータレートへと進化しました。AI、VR/AR、IoT（モノのインターネット）といった新興技術の急速な市場成長と、5Gモバイルネットワークシステムの導入により、データトラフィックは増加の一途を辿っており、これがデータセンターにおける成長を牽引しています。

さらに、波長分割多重と空間分割多重の両方を活用することで、単一トランシーバのデータレートは25Gbpsのラインレートで100Gbpsを超えています。次のステップは、400Gbpsを超えるトランシーバデータレートを実現し、ラインレートを50Gbps以上に押し上げることです。この点において、50Gbps/チャネルデータリンク向けVCSELとフォトダイオードの進歩により、PAM4とNRZの両方の変調方式が採用されています。PAM-4変調方式は、データ伝送ビット数を倍増させることができる多値変調方式です。そのため、VCSELをPAM-4で変調することは最適な選択肢と考えられており、市場の成長を促進しています。

データセンターでは、特に膨大な量のデータをネットワーク経由で伝送する必要があるアプリケーションにおいて、850nm発光VCSELが広く使用されています。そのため、世界中のデータセンターの導入増加に伴い、VCSEL技術の導入需要が高まると予想されます。データセンターアプリケーションでは、処理と結果取得のための高速伝送を可能にする高データ転送レートの需要が高まり、VCSEL市場の需要が急増すると予想されています。

スマートフォンにおける3Dセンシングアプリケーションの需要拡大

スマートフォンや監視システムにおける3Dセンシングの利用拡大に伴い、この技術は今後大きな注目を集めると予想されています。この技術の需要拡大は、機能拡張と精度向上に加え、アクセス制御や認証への採用拡大によっても推進されています。

Face IDは、iPhoneに搭載されて以来、3Dセンシングの発展に大きく貢献しました。それ以来、3Dセンシングは飛躍的な進歩を遂げてきました。3Dセンシングは、前面のFace IDモジュールから、写真撮影アプリケーション用の背面へと徐々に移行しました。そして、3Dセンシングモジュールを搭載した携帯電話は、時とともに大幅に増加しています。 ARアプリケーションの影響により、スマートフォンの未来的な用途に対応しつつ高画質画像を提供できる3Dセンシングモジュールの需要も高まっています。そのため、スマートフォンメーカーによる3Dセンシングや近接センシング用途へのVCSELの採用増加は、市場成長を牽引する主な要因の一つとなっています。

市場の制約

InPベースVCSELの低い浸透率とデータ伝送距離の制限

InPベースVCSELは、低分散性と低ファイバー損失のため、光通信などの用途で一般的に好まれています。しかし、InPベースVCSELは反射率が高く浸透深度が浅いため、大きなΔn DBRミラーを提供できません。実効共振器長は、チューニング範囲と閉じ込め係数を制限します。

さらに、データ伝送距離の制限と拡張性の問題は、VCSEL市場の成長を阻害するいくつかの問題です。地点間の距離が長くなると、データ伝送速度は大幅に低下します。VCSELは100メートル以上のデータ伝送しかできないため、光データ通信、LAN、システム内リンク、イーサネットなどの短距離アプリケーションのみがVCSELの恩恵を受けると考えられています。そのため、長距離間のデータ転送は困難です。さらに、これらのデバイスの光出力が制限されているため、センサーは長距離にデータを送信できません。これらの要因は、予測期間中の市場拡大を制限する可能性があります。

市場機会

先進センサーの採用拡大

多くのアプリケーション、特に光学センサーにおける先進センサーの採用拡大も、調査対象の市場成長を後押ししています。高密度トラフィックと高速伝送は、データ通信や車載アプリケーションにおける高度なセンサーアプリケーションにとって不可欠な要件であり、小型で高速なVCSELによってこれらが実現されます。したがって、これらのアプリケーションは市場成長の大きな機会を提供します。

セグメント分析

波長タイプ分析

波長別に見ると、世界のVCSEL市場は近赤外（750～1400 nm）、赤色（650～750 nm）、短波赤外（1400～3000 nm）に分類されます。近赤外（750～1400 nm）セグメントが最大の市場シェアを占め、予測期間中に18.5%のCAGRで成長すると予測されています。本調査で対象とする近赤外VCSELの用途としては、データ通信、3Dセンシング、ジェスチャー認識、レーザーオートフォーカス、近接センシング、虹彩スキャン、深度カメラ、ADAS、LiDAR、ドライバーモニタリング、インフォテインメント制御、大気質モニタリング、防衛監視カメラなどが挙げられます。 VCSELのほとんどは850nmで動作し、月間数百万個が生産されており、最も大きな市場規模を占めています。これらのデバイスの主な用途は、短距離光データリンク（データセンターやコンピュータクラスターにおけるマルチモード光ファイバー）（最大300m）、高速大容量、リモートコントロール、セキュリティカメラ、光ファイバー通信などであり、これらのアプリケーションがセグメントの成長を牽引しています。

ダイサイズに関する考察

ダイサイズ別に見ると、世界のVCSEL市場は0.06～0.4 mm²、0.02～0.06 mm²、0.4～1.3 mm²、10～75 mm²に分類されます。 0.02～0.06 mm²セグメントが最大の市場シェアを占め、予測期間中に15.7%のCAGRで成長すると予測されています。0.02～0.06 mm²のダイには、シングルモードとマルチモードのオプションがあり、出力は3～40 mWです。VCSELダイメーカーであるVicarは、最大ピーク出力が0.2 mW～10 mWのシングルモードからマルチモードまでの低電力ダイを提供しています。これらのダイは、提供されるピーク出力に応じて用途が異なります。 0.02～0.06 mm²のダイは、小型でキャビティ数が少ないため製造が容易であり、高出力といった利点が市場の成長を牽引しています。

エンドユーザー業界分析

エンドユーザー業界別に見ると、世界のVCSEL市場は、通信、モバイル・コンシューマー、自動車、医療、産業、航空宇宙・防衛に分類されます。モバイル・コンシューマー分野が最大の市場シェアを占め、予測期間中に20.2%のCAGR（年平均成長率）を記録すると予測されています。スマートフォンの利用とデータ通信アプリケーションの増加が、VCSEL市場に影響を与える主な要因です。データセンター、クラウドコンピューティング、エッジコンピューティングなどの市場の成長、そしてスマートフォンやIoTデバイスの加入者数の増加により、通信業界はハイエンドの光学・光デバイスへの投資を迫られており、これも調査対象市場の範囲を拡大させています。

アプリケーションタイプ別インサイト

アプリケーション別に見ると、世界のVCSEL市場は、データ通信、光学式マウス、ジェスチャー認識、顔認識および深度カメラ、レーザーオートフォーカス、近接センシング、虹彩スキャン、医療、ADAS LiDAR、産業用アプリケーション、その他のアプリケーションに分類されます。近接センシングセグメントは最大の市場シェアを占め、予測期間中に17.3%のCAGRで成長すると予測されています。レーザーオートフォーカスと同様に、近接センシングはスマートフォンにおける物体検出、位置決め、カウントなどの用途で利用が増加しています。近接センサーは、民生用電子機器以外にも、産業用コンベアシステムや衝突検知ロボットにも使用されています。

地域分析

アジア太平洋：主要地域

アジア太平洋地域は市場を支配し、予測期間中に20.2%の年平均成長率（CAGR）で成長すると予測されています。中国は、経済成長と世界的な電子機器市場シェアの拡大により、アジア太平洋諸国の中で力強い成長率を示しました。中国は、電子機器の生産国および消費国として有力な国の一つです。この地域では製造業が急速に成長しており、様々な製造技術および通信技術の導入が継続的に進められており、市場の成長を後押しすると期待されています。中国では、世界中から多様な電子機器が中国に継続的に移転しているため、半導体の消費量が他国と比較して急増しています。半導体は不可欠な部品です。中国は世界的に著名なスマートフォン企業の本拠地であり、半導体の採用機会は莫大にあります。14億人の人口を追跡・管理するため、中国政府はセンサーと人工知能を活用した技術独裁国家の樹立を試みています。これらのプログラムが拡大するにつれ、調査対象市場における中国の需要は増加すると予想されます。さらに、中国政府の「メイド・イン・チャイナ2025」構想は、2030年までに半導体産業の生産高を3,050億米ドルに引き上げ、国内需要の80%を満たすことを目指しています。こうした取り組みは、中国の市場成長を後押しすると予想されます。

北米：成長地域

北米は2番目に大きな地域です。2030年までに9億9,000万米ドルに達すると予測されており、年平均成長率（CAGR）は18%です。北米は、半導体産業における製造、設計、研究において、新技術の早期導入国です。この地域の存在感は、家電製品や自動車産業など、半導体の主要消費者であるエンドユーザー産業の成長に伴い、電子機器の輸出需要を促進しています。さらに、北米地域には多くのVCSELメーカーが拠点を置いており、市場全体の拡大を支えています。主要メーカーには、II-VI Inc.、Lasertel、Lumentumなどが含まれます。データ通信用VCSELは、テレビやコンピューターディスプレイの高解像度化、大型化、薄型化にも貢献し、民生用電子機器における光高精細マルチメディアインターフェース（HDMI）ケーブルの需要を満たすでしょう。この技術により、画面と遠隔地の駆動回路を接続する高速データラインが可能になります。その結果、市場参入企業は市場への投資を行っています。

ヨーロッパは3番目に大きな地域です。ヨーロッパ地域は、世界で最も重要な技術拠点のいくつかを擁し、最新技術の重要な推進力と採用力を持っています。先進技術の普及と、様々な業界における半導体の採用増加が、VCSEL市場の成長を牽引しています。VCSELは、急成長を遂げる多くのデジタル技術市場の発展を牽引し、実現する重要なコンポーネントです。したがって、地域政府がこの技術と主要プレーヤーの促進に積極的に関与することで、市場の成長がさらに加速するでしょう。さらに、自動車における電装システムの使用率の増加も、VCSELの成長を後押しする要因となっています。この技術は、自動車分野において、ジェスチャー認識、ドライバーモニタリング、自動運転センサーなどの用途への活用が期待されています。この地域では自動車分野が着実に成長しており、カスタマイズされた半導体やセンサーの需要が増加しています。そのため、VCSEL技術はこの地域で重要な役割を果たすことが期待されています。

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垂直共振器面発光レーザー（VCSEL）市場のトップ競合他社

1. II-VI Incorporated
2. Lumentum Operations LLC
3. AMS AG
4. Vixar Inc (OSRAM AG)
5. TRUMPF Group
6. HLJ Technology Co. Ltd
7. FLIR Systems Inc.
8. Vertilite Inc.
9. Alight Technologies
10. Hamamatsu Photonics KK
11. Vertilas GmbH
12. Leanardo Electronics US (Lasertel)
13. Broadcom Inc.
14. Santec Corporation

最近の開発状況

• 2022年9月 - 光通信トランシーバーのリーダーであるCoherent Corp.（Nasdaq: COHR）は、同社の400G ZR+ QSFP-DD-DCOトランシーバーが2022年ECOC Exhibition Industry Award（光インテグレーション部門）を受賞したことを発表しました。
• 2022年9月 - 光通信技術のリーダーであるCoherent Corp.（Nasdaq: COHR）は、最大800G以上の伝送速度を持つ光伝送システムの組み込みパフォーマンス監視用として、超高解像度テレメトリモジュール（光チャネルモニター：UHR-OCM）の導入を発表しました。