コパッケージド・オプティクス市場の概要と将来展望（2025年～2030年）
本レポートは、コパッケージド・オプティクス（CPO）市場の現状と将来予測について詳細に分析したものです。CPO市場は、従来のプラガブル型からスイッチシリコンの隣に光学エンジンを配置する方式への急速な転換を背景に、著しい成長を遂げています。シリコンフォトニクス統合の進展と高度なパッケージング技術により、ハイパースケールオペレーターは51.2 Tbpsスイッチシリコンに見合う帯域幅密度を達成しつつ、消費電力を削減できるようになっています。
# 市場規模と成長予測
コパッケージド・オプティクス市場は、2025年には1億1,876万米ドルに達し、2030年までに37.49%の年平均成長率（CAGR）で拡大し、5億8,345万米ドルに達すると予測されています。この成長は、AIトレーニングクラスターにおける高密度帯域幅の需要、北米およびEUにおけるエネルギー効率化の義務化、そしてTSMCなどのファウンドリの参入によるコスト削減と歩留まり改善という3つの主要なトレンドによって牽引されています。市場の集中度は中程度であり、アジア太平洋地域が最大の市場であり、かつ最も急速に成長する地域となる見込みです。
# 主要な市場トレンドと推進要因
CPO市場の成長を促進する主な要因は以下の通りです。
1. 51.2Tスイッチシリコンの普及と1.6T CPOの必要性: BroadcomのBaillyプラットフォームは、51.2 Tbpsスイッチと8つの6.4 Tbps光学エンジンを統合することで、プラガブルトランシーバーと比較して70%低い消費電力を実現しました。レガシーな電気トレースでは51.2 Tbps ASICの信号完全性を維持できないため、CPOは不可欠な技術となっています。第3世代CPO（200 Gbit/sレーン）の生産開始は、2026年から2028年のスイッチシリコン更新サイクルと一致し、中期的には需要を確実なものにしています。
2. ハイパースケールデータセンターのエネルギー効率化要件: 主要なクラウドプロバイダーが掲げるネットゼロ目標により、ワット/ギガビットの指標が厳しく評価されています。ASEによる5 pJ/bit未満の光学エンジンの実証は、スイッチパッケージ内での光学統合がDSP電力の削減と銅トレース損失の排除に貢献することを示しました。EUの炭素価格設定やデータセンター建設の一時停止といった規制圧力も、電力削減を経営上の課題とし、CPOがラック密度向上と電力消費抑制の手段として位置づけられています。
3. AI/MLクラスターの帯域幅需要の急増: 大規模言語モデルのトレーニングは数千のGPUで同期的に行われ、ネットワーク競合はトレーニングコストに直結します。NVIDIAはSpectrum-XおよびQuantum-XスイッチングファミリーにCPOを統合し、1.6 Tbps/ポートを実現しつつ、従来の光学系と比較して消費電力を3.5倍削減しました。CiscoのSilicon Oneロードマップも、光ファイバーネットワークに最適化された輻輳認識スケジューリングを導入しています。これらの動きは、AIワークロードにおけるCPOアーキテクチャの有効性を裏付け、ハイパースケールGPUファームからの短期的な需要を牽引しています。
4. 800G/1.6Tプラガブルの熱限界への移行: 800G/1.6Tプラガブルの熱限界が実用的な天井に達したことで、CPOへの移行が加速しています。これは、高密度・高帯域幅の要求を満たす上で、CPOが熱管理と電力効率の面で優位性を持つためです。
5. ファウンドリの参入による量産経済性の実現: TSMCのCompact Universal Photonic Engineは、65nmエレクトロニクスとフォトニックICを単一のSoIC-Xスタックに統合し、12.8 Tbpsの帯域幅を実現することで、ディスクリート光学系と比較してギガビットあたりのコストを大幅に削減しました。GlobalFoundriesもシリコンフォトニクス生産能力に投資し、供給の地理的冗長性を確保しています。ファウンドリの関与は、システムOEMが複数年のウェハー容量を確保し、コスト削減を促進する上で重要です。
6. Open ComputeによるCPOコラボレーション: Open Compute Projectのコミュニティがインターフェース仕様を洗練させることで、ベンダーロックインが低減され、CPO市場は初期採用段階から主流のデータセンターインフラへと移行する位置付けにあります。
# 市場の阻害要因
一方で、CPO市場の成長を抑制する要因も存在します。
1. 製造の複雑性とヘテロジニアス統合の歩留まり: シリコンフォトニクス、III-Vレーザー、高度な基板をミリメートルスケールのエンベロープに統合する製造プロセスは非常に複雑です。光導波路を数十ナノメートルの精度で位置合わせし、高出力スイッチダイを接続することで、複数のプロセスステップで歩留まりが低下する課題があります。学習曲線が成熟するまで、量産供給は制約され、リードタイムが長期化する可能性があります。
2. 相互運用性と標準化の未熟さ: Open Compute Projectのワーキンググループが機械的・熱的仕様のドラフトを公開しているものの、ファームウェア、光テスト仕様、コネクタピンアウトなどのフルスタック標準はまだ発展途上にあります。マルチベンダー調達に依存する企業は統合リスクに直面し、相互運用性の保証がないため、通信事業者や企業はレガシーなプラガブルを好み、ハイパースケール以外の普及を遅らせる要因となっています。
3. 光モジュール所有権のスイッチASICベンダーへの移行: 光モジュールの所有権がスイッチASICベンダーに移行する傾向があり、BroadcomやIntelのような半導体大手はスイッチASICと統合フォトニクスをバンドルすることで、システム設計の優位性を確保しています。これは、従来の光コンポーネントサプライヤーに影響を与える可能性があります。
4. フォトニックパッケージングのスキルギャップ: フォトニックパッケージングの専門知識を持つ労働力の不足も、市場の成長を長期的に制約する要因の一つです。
# 主要なレポートのポイント（セグメント別）
* エンドユースアプリケーション: ハイパースケールクラウドデータセンターが2024年に47.3%の市場シェアでリードしていますが、HPCおよびAI/MLクラスターは2030年まで58.4%のCAGRで最も急速に成長すると予測されています。
* データレート: 3.2Tクラスが2024年に38.3%の収益シェアを占めましたが、≥6.4Tセグメントは2030年まで61.4%のCAGRで成長する見込みです。
* コンポーネント: 光学エンジンが2024年に41.8%の収益を占めましたが、レーザー光源は2030年まで45.3%のCAGRで最速の成長を遂げると予測されています。
* 統合アプローチ: オンボード光学が2024年に64.4%のシェアを占めましたが、コパッケージド光学は2030年まで54.4%のCAGRで成長し、予測期間後半にはオンボードソリューションを上回ると見られています。
* 地域: アジア太平洋地域が2024年に33.2%の収益を占め、2030年まで43.3%のCAGRで成長すると予測されています。
# セグメント分析の詳細
データレート別：3.2Tを超える帯域幅スケーリング
3.2 Tbpsセグメントは2024年にCPO市場収益の38.3%を占め、Tomahawk 4クラスのスイッチの導入基盤を反映しています。しかし、AIクラスターが高ラディックスファブリックを求めるにつれて、≥6.4 Tbpsデバイスは2030年まで61.4%のCAGRで成長すると予測されています。51.2 Tbps ASICと6.4 Tbpsエンジンを組み合わせることで、スイッチからモジュールへの電力予算が半減し、リタイマー段階が不要になります。ファウンドリのロードマップは12.8 Tbpsエンジンを予測しており、ハイパースケールでは200G/レーン信号パスがベースラインとなっています。この移行が進むにつれて、≥6.4 TbpsデバイスのCPO市場規模は2029年までに低速クラスの合計値を上回ると見込まれています。
コンポーネント別：レーザー光源のシェア拡大
光学エンジンは2024年の収益の41.8%を占めましたが、レーザー光源はベンダーがオンチップ光生成を習得するにつれて45.3%のCAGRで成長しています。中国の統合インジウムリンレーザーアレイは、外部ポンプレーザーの必要性を排除し、パッケージ高さを削減することで、材料コストを削減し信頼性を向上させました。電子ICは安定した需要を維持していますが、付加価値はレーザー革新に移行しています。統合された光源がファイバーピグテールを不要にすることで、システムアーキテクトはよりスリムなトップオブラック（ToR）スイッチを設計し、フロントパネルのスペースを解放できます。
統合アプローチ別：チップレベルパッケージングの勢い
オンボード光学は、レガシーなスイッチPCBレイアウトがボードエッジに光学エンジンを収容できたため、2024年に64.4%の収益を占めました。しかし、コパッケージド光学は54.4%のCAGRを記録し、予測期間後半にはオンボードソリューションを上回ると予測されています。NVIDIAがGPUネットワーキングスタック内にCPOを統合したことは、ボードレベルのインターポーザーが次世代の低遅延目標を満たさないことをOEMに示唆しました。チップレベル統合はチャネル長を短縮し、ホストカードの電気コネクタを排除することで、レーンレートが224G PAM4に上昇しても信号完全性マージンを向上させます。熱設計の課題は残るものの、組み込みマイクロ熱電クーラーやガラスコア基板などの進歩がホットスポットのリスクを軽減しています。
エンドユースアプリケーション別：AIクラスターが需要を再形成
ハイパースケールクラウド施設は、2年ごとにスイッチファブリックを更新するため、2024年に47.3%の収益でリードしました。しかし、HPCおよびAI/MLクラスターは、同期的な低遅延帯域幅の必要性から、58.4%のCAGRで成長すると予測されています。RanovusとCerebrasは、コパッケージド光学ファブリックを介して数兆のパラメータを接続するウェハー規模エンジンで協力しました。企業データセンターと通信事業者は、標準化の未熟さやマルチベンダー認定要件により、より慎重な採用姿勢ですが、ハードウェアリファレンスデザインが成熟し、運用コスト削減が定量化されるにつれて、小規模な導入が進むでしょう。30～50%のエネルギー削減が実証されれば、企業からの需要が拡大し、CPO市場はAIの主要拠点を超えて広がる見込みです。
# 地域分析
アジア太平洋
アジア太平洋地域は2024年に33.2%の収益を占め、政府補助金と垂直統合に支えられ、43.3%のCAGRで成長しています。中国の82億人民元の補助金は、8インチシリコンフォトニクスウェハー生産とレーザー統合を可能にし、部品コストを圧縮しました。日本の経済産業省は、NTT、Intel、SK Hynixに3億500万米ドルを拠出し、光チップの共同開発を支援し、地域の設計エコシステムを強化しています。韓国は、高帯域幅メモリのロードマップを光インターフェースと連携させています。
北米
北米は、ハイパースケールオペレーターを通じてエンドユーザー需要の大部分を供給しています。Broadcom、Intel、NVIDIAが地域の技術スタックを支え、TSMCのアリゾナ工場は国内パッケージング能力を導入し、米国のクラウド顧客のリードタイムを短縮しています。これにより、チップ設計から消費までのクローズドループが形成され、生産が世界的に多様化しても地域のシェアが強化されています。
ヨーロッパ
ヨーロッパは、相互運用性と持続可能性を優先しています。EUに本部を置くOpen Compute Project支部はインターフェース設計図を作成し、世界の展開慣行を形成しています。炭素価格設定法制は採用をさらに推進し、オペレーターはプラガブル光学からコパッケージドレーンへの移行で30～50%の電力削減を記録しています。NokiaによるInfineraの23億米ドルの買収に代表されるM&A活動は、独自の光IPを確保し、バリューチェーンを向上させる地域の意図を示しています。
# 競争環境
CPO市場は断片化していますが、専門化のクラスターが出現しています。LumentumやCoherentなどの光コンポーネント大手はレーザーと検出器を供給し続けており、BroadcomやIntelなどの半導体大手はスイッチASICと統合フォトニクスをバンドルしています。Ayar Labsなどのベンチャー支援企業は、ヘテロジニアスパッケージに組み込む光I/Oチップレットをターゲットにしています。
垂直統合が加速しており、Broadcomは光学エンジンとTomahawk ASICを組み合わせてシステム設計の優位性を確保し、IntelはフォトニクスIPをXeonおよびFPGAロードマップと連携させています。同時に、AMD、Intel、NVIDIAがAyar Labsに共同投資するなど、エコシステムパートナーシップも増殖しており、単一ベンダー制約を回避しつつ共通の光ロードマップを推進しています。熱材料やガラス基板におけるサプライチェーンの空白は専門企業を誘致していますが、高い設備投資が参入障壁となっています。
M&Aは競争境界を再形成しています。NokiaによるInfineraの買収は、光部門を75%拡大し、コパッケージド製品を補完するコヒーレントDSP技術へのアクセスを可能にしました。ファウンドリ戦略も構造に影響を与えており、GlobalFoundriesの7億米ドルのフォトニクス工場は米国内の供給オプションを確保し、台湾のTSMCはハイエンドパッケージングスタックを支配しています。結果として、製造規模と光IPを組み合わせた企業に交渉力が集中し、小規模なモジュールベンダーはニッチなアプリケーションを追求するか、ASICハウスと提携する傾向にあります。
# 最近の業界動向
* 2025年6月: TSMCは、AIおよび5Gシリコンフォトニクス製品を対象としたCoPoSパイロットライン計画を発表し、2028年までに量産を開始する予定です。
* 2025年5月: Broadcomは、第3世代200G/レーンCPOを発表し、AIスケールアウトネットワーク向けに熱管理とOSAT歩留まりを向上させました。
* 2025年4月: ASEは、AIクラスターの効率目標達成のため、5 pJ/bit未満の基板レベルCPOデバイスを実証しました。
* 2025年3月: Lumentumは、R300 300×300ポート光回路スイッチを発表し、AIファブリック向けに65%低い消費電力とサブナノ秒の遅延を謳っています。
# まとめ
コパッケージド・オプティクス市場は、AI/MLクラスターの爆発的な成長、データセンターのエネルギー効率化要件、そして半導体ファウンドリの積極的な参入によって、今後数年間で劇的な成長を遂げると予測されています。製造の複雑さや標準化の課題は残るものの、技術革新と業界内の協力体制の強化により、これらの課題は克服され、CPOはデータセンターインフラの主流となるでしょう。特にアジア太平洋地域が、この技術革新と市場拡大の主要な牽引役となることが期待されます。
このレポートは、Co-packaged Optics（CPO）市場の詳細な分析を提供しており、市場の定義、調査範囲、および主要な仮定について説明しています。
CPO市場は、AI/MLトレーニングクラスターからの需要急増、データセンターのエネルギー効率目標の厳格化、および51.2 Tbpsスイッチシリコンのアップグレードといった要因に牽引され、2030年までに年平均成長率（CAGR）37.49%で急速な成長を遂げると予測されています。CPOは、プラグインモジュールと比較して30〜50%の消費電力削減と5 pJ/bit未満のエネルギー使用量を示し、ラック帯域幅を増加させつつ、ネットゼロ目標達成に貢献する可能性を秘めています。
市場の成長を促進する主な要因としては、1.6 T CPOを必要とする51.2 Tスイッチシリコンの普及、ハイパースケールデータセンターにおけるエネルギー効率の義務化、AI/MLクラスターにおける帯域幅需要の急増が挙げられます。また、800 G/1.6 Tプラグインモジュールが熱限界に達しCPOへの移行が加速していること、TSMC COUPEのようなファウンドリの参入が量産経済性を可能にしていること、Open Compute主導のCPOコラボレーションがベンダーロックインのリスクを低減していることも重要な推進力となっています。
一方で、市場の成長を抑制する要因も存在します。具体的には、製造の複雑さとヘテロジニアス統合の歩留まり問題、相互運用性と標準化の未熟さ、光モジュールの所有権がスイッチASICベンダーへ移行する可能性、フォトニックパッケージング分野における熟練労働者の不足などが挙げられます。これらの課題は、初期のハイパースケールユーザー以外での幅広い導入を遅らせる可能性があります。
市場は、データレート（1.6 T未満、1.6 T、3.2 T、6.4 T以上）、コンポーネント（光エンジン、電気IC、レーザー光源、コネクタおよびパッケージングなど）、統合アプローチ（オンボードオプティクス、コパッケージドオプティクス）、エンドユースアプリケーション（ハイパースケールクラウドデータセンター、エンタープライズデータセンター、通信事業者中央局、HPCおよびAI/MLクラスターなど）、および地域（北米、南米、ヨーロッパ、アジア太平洋、中東およびアフリカ）によって詳細にセグメント化されています。
特に、レーザー光源は、インジウムリンレーザーのシリコンウェハーへの統合における画期的な進歩により、外部ポンプレーザーが不要となり、コスト削減と信頼性向上を実現し、コンポーネントセグメントの中で最も速い年平均成長率45.3%を記録すると予測されています。また、チップレベルのコパッケージドソリューションは、熱設計の成熟と標準化の進展に伴い、今世紀末までにボードレベルの実装（オンボードオプティクス）を収益面で上回ると予測されています。地域別では、アジア太平洋地域が2024年の収益の33.2%を占め、政府の多額の補助金、垂直統合型製造、国内企業とグローバルテクノロジーリーダーとの戦略的パートナーシップにより、市場を牽引しています。
競争環境については、市場集中度、戦略的動向、市場シェア分析、およびAyar Labs Inc.、Broadcom Inc.、Intel Corporation、TSMC、NVIDIA Corporationなどを含む主要ベンダー25社の企業プロファイルが詳細に分析されています。
レポートでは、市場機会と将来の展望、特に未開拓分野や満たされていないニーズの評価についても言及されており、CPO市場の包括的な理解を提供しています。
Read More