미국 광자공학 사설 바카라 규모 및 점유율 분석 - 성장 추세 및 예측(2025~2030년)

미국 광자 사설 바카라 동향 및 통찰력

AI 기반 데이터센터 광 I/O 붐

2024년 광 트랜시버 출하량이 60%라는 기록적인 증가를 보인 것은 하이퍼스케일 사업자가 400G에서 800G 링크로 전환하고 있음을 반영하며, 1.6T 모듈에 대한 시험이 진행 중입니다.^{[1]LightCounting, "광 트랜시버 사설 바카라 성장 2024", lightcounting.com} 실리콘 포토닉스는 집적 전기광학 다이가 비트당 전력을 줄이고 공동 패키징된 광학 장치를 간소화하기 때문에 이러한 볼륨의 35%를 차지했습니다. 인텔과 아야르 랩스는 2026년까지 패키지당 3.2T 용량 달성을 위한 로드맵을 제시하여 집적 광 회로의 다년간의 성장을 보장했습니다. 에너지부의 엑사스케일 프로그램은 슈퍼컴퓨터가 에너지 효율적인 확장을 위해 광 상호연결로 전환함에 따라 이러한 추세를 더욱 강화하고 있습니다.

CHIPS법 국내 제조 인센티브

CHIPS 및 과학법은 2024년 광자공학 프로젝트에 2억 8천만 달러를 배정했으며, Coherent는 인듐-인화물 및 실리콘 카바이드 생산 능력 확대를 위해 1억 1,200만 달러를, GlobalFoundries는 실리콘 광자공학 분야에서 7,500만 달러를 확보했습니다. AIM Photonics의 다중 프로젝트 웨이퍼 서비스는 마스크 세트와 팹 시간을 공유하여 스타트업의 진입 비용을 낮추고, 더욱 풍부한 국내 공급 기반을 구축하는 데 기여합니다.^{[2]AIM Photonics, "다중 프로젝트 웨이퍼 서비스", aimphotonics.com} 이러한 인센티브는 리드 타임을 단축하고, 신뢰할 수 있는 공급업체의 의무를 지원하며, 해외 공급 중단에 대한 노출을 완화합니다.

방위 레이저 및 지향성 에너지 자금 증가

국방부는 2024년 지향성 에너지 프로그램에 약 10억 달러를 배정했고, 그중 9,500만 달러를 육군 레이저 프로토타입과 해군의 함상 시스템 가속화에 투자했습니다. nLIGHT는 메가와트급 광섬유 레이저에 대해 1억 7,100만 달러 규모의 계약을 체결했는데, 이는 현재까지 단일 광자 방위 계약으로는 최대 규모입니다.^{[3]nLIGHT Corporation, “nLIGHT, 1억 7,100만 달러 규모 방위 계약 체결” nlight.net} 혹독한 군사 환경에서의 기술 검증은 이후 통신 및 산업 제품에 적용되는 신뢰성 기준을 한 단계 높입니다.

최소 침습적 생체의학 영상 도입

FDA는 2024년 루미테라(LumiThera)의 발레다(Valeda) 시스템을 지도형 위축 치료용으로 승인하여 광생물조절(PBM)에 대한 보험급여를 개시했습니다. 근적외선 영상 분야 매출은 수술 내비게이션 및 종양 진단에 힘입어 2032년까지 연평균 14.7% 성장하여 36억 2천만 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 로체스터 대학교와 Eoptic이 공동 개발한 상처 평가 플랫폼과 같은 공동 연구는 장기적인 채택을 뒷받침하는 임상적 근거를 제시합니다.^{[4]로체스터 대학교 의료 센터, "광자 영상 파트너십 2024", urmc.rochester.edu}

Cap 집약형 광자 제조 인프라

수동 소자의 경우 10등급, 능동 소자의 경우 1등급의 청정실 요건을 충족해야 하므로 건설 비용이 기존 반도체 라인보다 훨씬 높아집니다.^{[5]IEEE 광자학회, "광자 소자 제조 표준", ieee.org} AIM Photonics는 풀 캐파스 포토닉스 팹의 경우 100억~500억 달러가 소요될 것으로 추산하고 있으며, 계측 장비는 전자 장비의 2~3배에 달하는 비용이 듭니다. 국내 팹 수가 제한되어 있어 인듐-인화물이나 질화규소 플랫폼 수요가 급증할 경우 생산 능력에 병목 현상이 발생합니다.

희토류 및 III-V 공급망 위험

중국의 2024년 수출 규제로 게르마늄 가격이 75% 상승하여 광섬유 프리폼과 적외선 감지기 생산에 제약이 발생했습니다. 전 세계 갈륨 공급량의 98%가 중국에서 생산되는 상황에서 통신 및 방위 산업 OEM 업체들은 원자재 가격 변동성에 직면하고 있습니다.^{[6]미국 지질조사국, "2024년 주요 광물 목록", usgs.gov} 국방생산법에 따라 자금이 지원되는 국내 가공 시설은 2027년까지 의미 있는 생산량을 추가하지 못할 것이며, 이로 인해 중기적으로 취약성이 발생할 가능성이 있습니다.

세그먼트 분석

응용 분야별: 의료 기술이 차세대 성장을 주도합니다

의료 기술은 임상 효능이 입증되면 조달 예산을 확정하는 규제 승인을 반영하여 연평균 5.94%의 성장률을 기록했습니다. 데이터 통신은 800G 광학으로의 초대규모 트래픽 이동에 힘입어 미국 광자공학 시장 점유율 28.90%로 여전히 가장 큰 비중을 차지하고 있습니다. 측량 및 탐지는 자율주행차 LiDAR와 스마트 인프라 모니터링을 통해 점진적으로 성장하고 있으며, 생산 기술은 적층 제조 라인에 고출력 레이저를 활용하고 있습니다. 

영상 유도 수술 및 광역학 치료 분야의 성장세는 거시경제 변동에도 탄력적인 수요를 유지합니다. 조명 및 디스플레이 부문은 성숙 단계에 접어들었지만, 원예 및 자외선 살균 분야는 목표 성장을 견인하고 있습니다. 양자 컴퓨팅, 환경 센싱, 우주 플랫폼 등 신흥 분야는 검증된 기술을 새로운 산업으로 확장할 수 있는 공급업체에게 선택의 가치를 제공합니다.

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구성 요소 유형별: 집적 회로가 혁신을 선도합니다

집적 광 회로(IPC)는 고객들이 단일 다이에 소스, 변조기, 검출기를 내장한 칩 스케일 모듈로 전환함에 따라 연평균 6.14% 성장할 것으로 예상됩니다. 레이저와 소스는 24.50%의 점유율을 차지하지만, 꾸준한 상품화로 인해 공급업체들은 제어 전자 장치와 소프트웨어를 함께 제공해야 합니다. 검출기와 센서는 자동차 ADAS 및 현장 진단 기술의 발전으로 수혜를 입으며, 이는 애벌랜치 광 다이오드와 단일 광자 계수기의 감도 향상을 뒷받침합니다. 

광섬유와 도파관은 농촌 지역 광대역 구축으로 인한 기본 수요를 유지하는 반면, 변조기는 클라우드 백본의 동적 파장 스위칭으로 인해 수요 증가를 경험합니다. 수동 광학 공급업체들은 가격 결정력이 더 강한 가혹한 환경의 우주선 및 해저 시스템으로 사업 영역을 재편하고 있습니다. 고객들은 개별 부품보다 완전한 서브시스템을 제공하는 공급업체를 점점 더 선호하며, 이로 인해 공급업체 목록이 더욱 공고해지고 있습니다.

최종 사용자 산업별: 의료 분야가 기존 리더를 앞지르다

의료 및 생명 과학 분야는 상처 치료를 위한 다중 스펙트럼 영상과 같은 광자 기반 진단 기술의 수용 증가로 7.54%의 연평균 성장률(CAGR)을 기록하며 가장 빠른 성장세를 보였습니다. 통신 및 데이터센터는 클라우드 및 AI 클러스터의 성장으로 용량이 증가함에 따라 미국 광자 시장 규모에서 31.20%의 점유율을 기록하며 여전히 양적 성장의 중심축을 유지하고 있습니다. 산업 제조는 정밀 용접 및 품질 검사 분야에서 레이저 활용을 확대하는 반면, 방위 및 항공우주는 레이저 무기 및 자유 공간 광통신 프로젝트에서 꾸준한 성장세를 보이고 있습니다. 

스마트폰 혁신이 정체됨에 따라 가전제품 성장은 둔화되지만, 증강 현실 헤드셋과 3D 센싱은 선택적 상승세를 제공합니다. 에너지 및 환경 부문은 태양광 발전 연구와 탄소 포집 시설을 위한 분산형 광 모니터링을 활용합니다. 예를 들어, 산업 간 플랫폼인 광학 AI 가속기는 공급업체가 여러 고객층에 걸쳐 R&D 비용을 상각하는 데 도움을 줍니다.

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기술별: 실리콘 광자공학이 추진력을 얻다

실리콘 포토닉스는 2030년까지 연평균 7.15% 성장할 것으로 예상되는데, 이는 기존 CMOS 팹과의 호환성과 글로벌파운드리(GlobalFoundries)를 비롯한 여러 업체의 CHIPS 투자 확대를 반영합니다. 광섬유 포토닉스는 여전히 3분의 1의 점유율을 유지하지만, 메트로 및 장거리 구축이 정체됨에 따라 성장세가 둔화될 것으로 예상됩니다. 자유 공간 및 회절 광학은 정밀한 빔 형성이 필요한 LiDAR 및 홀로그램 디스플레이 프로젝트로 인해 성장세가 확대될 것입니다. 

양자 및 비선형 광자공학(Quantum and Nonlinear Photonics)은 에너지부와 벤처 투자 유치를 모두 받았습니다. PsiQuantum의 7억 5천만 달러 투자 유치는 광자 큐비트에 대한 민간 부문의 신뢰를 보여줍니다. 실리콘 수동층과 III-V 이득 매체를 결합한 하이브리드 스택은 비용과 성능의 균형을 맞추기 위해 등장했습니다.

지리 분석

캘리포니아의 실리콘 밸리와 오리건의 실리콘 포레스트는 실리콘 포토닉스 설계 및 소비자 가전 통합의 중심지로서 꾸준히 성장하고 있습니다. 인텔의 산타클라라와 힐스보로 캠퍼스는 포토닉스 소자 생산을 기존 웨이퍼 라인에 통합하여 증분 자본 지출을 줄이고 시제품 제작 주기를 단축합니다. 보스턴에서 노스캐롤라이나로 이어지는 회랑 지역에는 대학의 인재 파이프라인과 연방 조달 기관과의 근접성을 바탕으로 의료 및 국방 포토닉스 기업들이 밀집되어 있습니다.

애리조나와 텍사스는 CHIPS 법(CHIPS Act)의 인센티브 덕분에 새로운 제조업 중심지로 부상하고 있으며, 코히런트(Coherent)를 비롯한 여러 양자 칩 스타트업들이 지역 고용을 확대하는 팹(fab) 설립을 발표했습니다. 피닉스의 양자 중심 파운드리는 투산의 항공우주 광학 기업을 보완하며 사막 남서부 지역의 기술 지대를 형성합니다. 중서부 지역은 자동차 제조업체들이 솔리드 스테이트 LiDAR와 차량 내 모니터링 센서를 시범 운영하면서 자동차 공급망을 활용하고 있으며, 이를 통해 지역 공급업체들이 10년 후반기에 양산을 시작할 수 있는 기반을 마련하고 있습니다.

연방 정책은 단일 지점 장애를 완화하기 위해 의도적으로 자금을 배분하고 있으며, 그 결과 뉴욕주와 오하이오주와 같은 주에서는 현재 실리콘 질화물과 인듐 인화물의 그린필드 라인을 운영하고 있습니다. 지방세 감면과 인력 지원은 2차 공급업체들의 공동 입지를 더욱 촉진하여 수직 통합 클러스터를 형성합니다. 지리적 다각화는 또한 자연재해와 지정학적 충격에 대한 회복력을 강화하는데, 이는 최근 팬데믹 시대의 혼란을 통해 더욱 두드러진 이점입니다.