高帯域幅メモリ市場規模と展望、2023年～2031年

世界の**高帯域幅メモリ**市場は、2022年に16億4,110万米ドルと評価されました。この市場は、予測期間（2023年～2031年）中に年平均成長率（CAGR）25.60%で成長し、2031年には127億6,562万米ドルに達すると予測されています。

**高帯域幅メモリ（HBM）とは**
高帯域幅メモリ（HBM）は、3D積層型SDRAM向けの高速コンピューターメモリインターフェースです。主にネットワーク機器、スーパーコンピューター、高性能グラフィックアクセラレーターなどの分野で利用されています。HBMは2013年に初めて導入された比較的新しいメモリインターフェースであり、シリコンインターポーザーを介してプロセッサーに結合された積層型SDRAMを使用します。この2.5D統合と呼ばれる技術では、メモリダイが回路基板上に積層され、TSV（Through Silicon Via）を介して相互接続されます。これにより、最大8つのDRAMダイを積層し、大幅に高い帯域幅を提供しながら、消費電力を削減し、比較的小さなフォームファクターを実現します。

HBM標準が導入されてから10年間で、2.5世代の製品が市場に投入されました。Synopsysの報告によると、この期間中にデータの生成、取得、コピー、消費は2010年の2ゼタバイトから2020年には64.2ゼタバイトへと急増し、2025年にはさらに約3倍の181ゼタバイトに達すると予測されています。このようなデータ量の爆発的な増加が、HBMの需要を根底から支えています。技術の進化も目覚ましく、2016年にはHBM2が登場し、容量が256 GB/s、シグナリングレートが2 Gbpsに向上しました。さらに2年後にはHBM2Eが市場に投入され、最終的にデータレートは約3.6 Gbps、460 GB/sに達しています。より高いメモリ帯域幅は、コンピューティング性能を促進する上で現在も、そして今後も極めて重要な要素であり続けるでしょう。

**市場の需要促進要因**
**高まるコンピューティング性能への要求:**
先進的なアプリケーションの進化は、絶え間ない帯帯域幅ニーズを生み出しています。人工知能（AI）、機械学習（ML）、ビッグデータ解析、高性能コンピューティング（HPC）といった分野では、膨大なデータを高速で処理する必要があり、従来のメモリでは限界に達しつつあります。高帯域幅メモリは、これらのアプリケーションが要求する性能レベルを達成するための鍵となります。企業は、高帯域幅への需要を満たすために、10GbEから40GbEへのアップグレードを検討していますが、40GbEはより多くの電力と高価なケーブルを必要とします。この点において、25GbEは費用対効果の高いスループットを提供し、サーバー接続のための次世代イーサネット速度として優れていると認識されつつあります。このような帯域幅に対する飽くなき要求が、高帯域幅メモリの採用を強力に推進しています。

**電子機器およびコンポーネントの小型化トレンド:**
消費者向け電子機器業界では、より小さく、より軽く、より高性能な製品への需要が高まっています。これは「電子機器およびコンポーネントの小型化」として知られる主要なトレンドです。急速な技術進歩により、単一のプラットフォーム上で多様な機能を備えた製品が提供されるようになり、メモリチップも省スペース化とコンパクト化のために、より小さく、より薄いフォームファクターが求められています。自動運転車のような高度に統合された高速アプリケーションでは、優れた電気性能と省スペース化が不可欠です。高帯域幅メモリは、このような最終製品の設計において、先進的な電子システムを構築する上で重要な役割を果たします。垂直積層技術と2.5Dインターポーザー技術を用いることで、高帯域幅メモリは性能を犠牲にすることなく小型フォームファクターを実現し、フォームファクターの制約に直面している高コンピューティングニーズに対応する技術として開発が進められています。

**自動車の電化と自動運転システムの発展:**
近年、自動車の電化が急速に進み、ADAS（先進運転支援システム）のような自動運転システムの開発も加速しています。これにより、自動車には多様な電子機器が追加されていますが、コンポーネントはしばしば狭いスペースに収める必要があるため、小型化と同時に、より大きな帯域幅の確保が求められます。自動運転は、環境を処理・分析するために膨大なデータセットを使用する自動車産業の急成長分野であり、事故や予期せぬ事態を防ぐために、データ処理は非常に高速で行われる必要があります。高帯域幅メモリは、この分野の要求に応える高性能メモリとして、その採用が拡大しています。

**データセンターの拡大と「メモリウォール」問題の解決:**
データセンターの普及に伴い、サーバー間のデータ処理速度が重要な懸念事項となっています。サーバーは現在、低遅延に対する大きな需要を抱えています。サーバーが直面する典型的な問題の一つに「メモリウォール」があります。これは、プロセッサーとDRAM間のデータ移動が、高い消費電力と遅延問題を引き起こすことを指します。高帯域幅メモリのような高速DRAMを使用することで、このメモリウォール問題は解決可能です。高帯域幅メモリ技術の基盤は、メモリとロジックをより近づけることで速度を向上させ、メモリウォールを打破することにあります。この技術は、データセンターの拡大とデータ処理速度の要求に応える上で不可欠な要素となっています。

**ネットワークトラフィックの指数関数的増加:**
ネットワークトラフィックの指数関数的な増加と、DDRメモリの帯域幅可用性の制限が、ネットワーキングにおける高帯域幅メモリ技術の開発と導入を可能にしました。半導体業界では、TSV（Through Silicon Via）とファインピッチインターポーザー技術に基づく3D積層型高帯域幅メモリの急速な利用が特徴であり、これによりネットワーキングにおける高密度化と高帯域幅の課題に対処しています。高帯域幅メモリ技術の多様なアプリケーションと必要性により、バリューチェーン全体でステークホルダーを特定し、ネットワーキングの性能制約に対処する新しいソリューションを立ち上げることが可能です。

**市場の抑制要因**
**高コストと複雑性:**
高帯域幅メモリは、超帯域幅ソリューションとして強力ですが、製品の複雑性から比較的高価なソリューションでもあります。例えば、HBM2は高価であり、高歩留まりと20米ドルの調整を仮定しても、GDDR5のほぼ3倍のコストがかかるとAMD Inc.は指摘しています。高帯域幅と適用可能性においてHBMはGDDRを上回る一方で、コスト、容量、アプリケーションの複雑性といった点でいくつかの欠点も抱えています。このため、多くのグラフィックカードメーカーは、異なるアプリケーション領域でGDDRとHBMを使い分けています。チップメーカーは、HBM3が、チップセットベースのデザインのように既にシリコンインターポーザーをその目的で使用しているシステムで有効であることを明確にしています。

**代替技術との競争:**
上記のコスト要因に加え、GDDRのような代替メモリ技術が特定の市場セグメントで依然として競争力を持っていることが挙げられます。特にコストパフォーマンスを重視する製品においては、高帯域幅メモリの採用が限定される可能性があります。

**市場機会**
**HPC、AI、機械学習アプリケーションの拡大:**
クラウドコンピューティング、AI、機械学習といったHPCアプリケーションの急速な拡大は、高帯域幅メモリソリューションに対する需要を継続的に高めるでしょう。これらの分野における技術革新とサービス提供の拡大は、HBMの市場成長に直接的な機会をもたらします。

**自動車産業における規制強化と技術革新:**
欧州連合が2022年半ばからすべての新車に最先端の安全機能の搭載を義務付け、2025年までにすべての新車に自動運転システムの義務的要素の搭載を求めるという規制強化は、自動車産業における高帯域幅メモリの需要を増加させます。これにより、ADASや自動運転システム向けの高性能メモリソリューションの市場が拡大する見込みです。また、MipsologyのようなAI・機械学習ソフトウェア専門の欧州企業がXilinxのデータセンターアクセラレーターカードにそのソフトウェアを組み込むといった、新たな取引や投資も市場の成長を後押しすると期待されています。

**消費者向けデバイス市場での採用拡大:**
現代の消費者向けデバイスにおける高度なグラフィック要件が、高帯域幅メモリのニーズを牽引しています。人工知能や機械学習といった最先端技術の利用拡大と消費者向けデバイスへの統合も、高帯域幅メモリの普及を可能にしています。AMDやNvidiaのようなステークホルダーは、グラフィックカードの容量増加と高帯域幅メモリ技術の採用を優先しており、AMDは2015年6月にRadeon R9 Fury Xに高帯域幅メモリ技術を統合するなど、この分野に長年大規模な投資を行ってきました。予測期間中、この市場セグメントにおいて高帯域幅メモリの需要と利用が大幅に進展すると予測されています。

**セグメント分析**

**地域別分析**

* **北米（最大の収益貢献者）:**
北米は世界の高帯域幅メモリ市場において最大の収益貢献者であり、予測期間中にCAGR 24.80%で成長すると予想されています。この地域の高帯域幅メモリの高い採用率は、主に高性能コンピューティング（HPC）アプリケーションの急速な拡大に起因しており、これらは迅速なデータ処理のために高帯域幅メモリソリューションを必要とします。クラウドコンピューティング、AI、機械学習の市場拡大が、北米におけるHPC需要を押し上げています。さらに、HPC産業は米国経済に直接的に利益をもたらしており、HPCセクターは貿易収支の黒字を生み出しています。世界の主要なHPCマシンで使用されるマイクロプロセッサーのほとんどは米国で開発されており、Microsoft、Amazonなどの主要テクノロジー企業も米国に本社を置いています。

* **アジア太平洋（高成長）:**
アジア太平洋地域は、予測期間中にCAGR 25.60%で成長すると予想されています。日本ではコンピューティング能力の累積的成長が見られ、TOP500によると、2019年6月から2021年6月にかけてスーパーコンピューターの数は29台から34台に増加しました。日本のHPCシステムは通常データセンター全体に展開されますが、HPC Asia 2020プログラムでは、特に社会・科学的目標のためのHPC特化型システムの開発が強調されてきました。この目標は、クリーンエネルギーの維持、ヘルスケア、高齢化、地震や気候変動といった自然問題など、最も重要な問題への対応によって動機付けられています。中国の3つのエクサスケールシステムはすべて、国産CPUを中心に設計されています。これらの動きが、アジア太平洋地域における高帯域幅メモリ市場の成長を牽引しています。

* **ヨーロッパ:**
欧州連合は、2022年半ばからすべての新車に最先端の安全機能の設置を発表し、交通死亡者数の削減を目指しています。欧州連合による安全および環境上の理由による厳格な規制基準への需要の高まりにより、企業は2025年までにすべての新車に自動運転システムを搭載するための義務的な要素へのニーズが増加すると予想されます。さらに、HBM市場は新たな取引や投資によって成長すると期待されています。例えば、2020年6月には、AIおよび機械学習ソフトウェアを専門とする欧州企業Mipsologyが、XilinxのAlveo U50データセンターアクセラレーターカードの最新バージョンに同社のZebraニューラルネットワーク加速ソフトウェアを組み込むことで合意しました。

* **LAMEA:**
（本レポートでは詳細な記述なし）

**アプリケーション別分析**

* **サーバー（最大の貢献者）:**
サーバーセグメントは市場への最大の貢献者であり、予測期間中にCAGR 25.30%で成長すると推定されています。サーバーはハイエンド機器であり、現在、低遅延に対する相当な需要が存在します。サーバーが遭遇する一般的な問題の一つに「メモリウォール」があります。これは、プロセッサーとDRAM間のデータ移動が引き起こす高い消費電力と遅延問題を指します。高帯域幅メモリのような高速DRAMを使用することで、メモリウォール問題は解決可能です。高帯域幅メモリ技術の基盤は、メモリとロジックをより近接させることで速度を向上させ、メモリウォールを打破することにあります。データセンターにおけるサーバー間のデータ処理速度は、データの普及により重要な懸念事項となっており、データセンターの拡大も高帯域幅メモリの採用を促進する要因となっています。

* **ネットワーキング:**
半導体業界は、TSV（Through Silicon Via）とファインピッチインターポーザー技術に基づく3D積層型高帯域幅メモリの急速な利用が特徴であり、これによりネットワーキングにおける高密度化と高帯域幅の課題に対処しています。ネットワークトラフィックの指数関数的な増加とDDRメモリの帯域幅可用性の制限が、ネットワーキングにおける高帯域幅メモリ技術の開発と導入を可能にしました。ネットワーキングに最も適した積層技術は、高帯域幅メモリ技術の多くの特徴の一つとして依然として進化しています。高帯域幅メモリ技術の多くのアプリケーションと必要性により、バリューチェーン全体でステークホルダーを特定し、ネットワーキングの性能制約に対処する新しいソリューションを立ち上げることが可能です。

* **消費者向け:**
現代の消費者向けデバイスにおける高度なグラフィック要件が、調査セグメントにおける高帯域幅メモリのニーズを牽引しています。人工知能や機械学習といった最先端技術の利用拡大と消費者向けデバイスへの統合も、高帯域幅メモリの普及を可能にしています。高帯域幅メモリの開発者は、消費者向けビデオカードに細心の注意を払うべきです。AMDやNvidiaのようなステークホルダーは、グラフィックカードの容量増加と高帯域幅メモリ技術の採用を優先しています。AMDは、2015年6月にRadeon R9 Fury Xに統合するなど、ゲーミング製品を改善するために何年もの間、高帯域幅メモリ技術に多額の投資を行ってきました。予測期間中、需要と利用の増加という点で、高帯域幅メモリ市場は大幅に進展すると予測されています。

* **自動車:**
ADAS統合と自動運転車の拡大などにより、高帯域幅メモリのアプリケーションは自動車産業全体に拡大しています。自動車産業の発展は、高性能メモリの使用を拡大させ、高帯域幅メモリの拡大を促進しています。2.5D技術を用いる高帯域幅メモリは、通常のDRAMからより高いレベルに進化し、消費電力を削減し、RC遅延を低減しながらプロセッサーにより近い位置に配置できるようになりました。自動運転は、環境を処理・分析するために膨大なデータセットを使用する自動車産業の急成長分野であり、事故や差し迫った悲劇を防ぐために、データ処理は非常に高速で行われます。

* **その他:**
（本レポートでは詳細な記述なし）

**結論**
世界の高帯域幅メモリ市場は、データ量の爆発的な増加、高性能コンピューティングへの高まる需要、電子機器の小型化、自動車産業の革新といった複数の要因によって、今後も力強い成長が期待されます。高コストや複雑性といった課題は存在するものの、技術革新と新たなアプリケーション領域の開拓が市場の拡大を後押しするでしょう。北米が主要な収益貢献者であり続ける一方で、アジア太平洋地域は特に高い成長率を示すと予測されています。サーバー、ネットワーキング、消費者向けデバイス、自動車といった主要アプリケーション分野での高帯域幅メモリの採用拡大が、市場全体の成長を牽引していく見込みです。

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