コパッケージドオプティクス（CPO）の世界市場（2026年～2036年）

世界のコパッケージドオプティクス（CPO）市場は転換点に差し掛かっており、今後10年間でデータセンター相互接続アーキテクチャを根本的に変革する見込みです。主にAIワークロード、特に大規模言語モデルや生成AIの爆発的成長により、CPO技術は従来の抜き差し式の光学モジュールでは克服できない帯域幅、消費電力、遅延といった重大なボトルネックを解決します。

コパッケージドオプティクスは、光トランシーバーをスイッチASICやプロセッサーと同一パッケージ内に直接統合することで、コンピューティングシリコンと光変換の間の電気的経路を劇的に短縮します。このアーキテクチャの転換により、消費電力はプラグインモジュールの約15ピコジュール/ビットから約5ピコジュール/ビットへ削減され、将来的には1ピコジュール/ビット未満となる見通しです。また、この技術により、パッケージエッジでの帯域幅密度が大幅に向上します。これは、51.2テラビット/秒以上の速度で動作する次世代スイッチに不可欠な特性です。

市場は主に2つの用途セグメントに分かれます。スケールアウトネットワークとスケールアップネットワークです。スケールアウト用途は、イーサネットやInfiniBandプロトコルを使用した従来のデータセンタースイッチングファブリックを包含し、施設全体のラックやクラスターを接続します。スケールアップ用途は、AIトレーニングクラスター内のGPU間とアクセラレーター間の相互接続を対象とし、NVIDIAのNVLinkのような銅線ベースのソリューションを、優れた到達距離、帯域幅、電力効率を提供する光学の代替品に置き換えます。初期のCPOの展開は、広範なスケールアウトインフラへ拡大する前に、スケールアップAIネットワークをターゲットとすることが予測されます。

NVIDIAがGTC 2025で発表したSpectrum-X/Quantum-Xシリコンフォトニクススイッチは、業界にとって画期的な瞬間となりました。これは、主要なAIインフラプロバイダーがCPO技術に全面的に注力していることを示すものです。これらのスイッチは、TSMCのSystem on Integrated Chips（SoIC）技術と3Dハイブリッドボンディングを活用し、これまでにない集積密度を実現しています。主要なスイッチASICサプライヤーであるBroadcomは、複数のパッケージング・フォトニクスパートナーと連携するオープンなエコシステムアプローチを重視した、Bailly CPOプラットフォームによる補完的戦略を推進しています。

CPOのサプライチェーンは、半導体業界でもっとも複雑なエコシステムの1つであり、フォトニック集積回路設計、レーザー光源、電子インターフェース回路、先進パッケージング、光学アライメント、システム統合に及びます。TSMCは中核的な役割を担い、最先端の論理プロセスとCoWoSやCOUPEといった先進パッケージングプラットフォームを提供することで、フォトニックチップレットと電子チップレットの緊密な統合を実現しています。光学アセンブリおよびテストにおいては依然として重大なボトルネックが存在し、サブミクロン単位の位置決め公差と特殊装置が製造上の課題を生み出しています。業界はこれらの課題の解決に積極的に取り組んでいます。

業界が直面する主な技術的判断には、2.5Dと3D統合アプローチの選択、外部レーザー光源と組み込みレーザー光源の選択、ファイバー接続におけるエッジ結合とグレーティング結合の選択が含まれます。主な実装の多くは、温度に敏感なレーザーを熱を発生するASICから分離する外部レーザー光源アーキテクチャに収束しており、これにより信頼性が向上し冗長性が実現されています。次世代光学エンジンに求められる相互接続密度を達成するため、ハイブリッドボンディング技術がますます支持されています。

AWS、Microsoft Azure、Google、Metaといったハイパースケールクラウドプロバイダーが主な需要促進要因であり、その大規模なAIインフラ投資がCPOソリューションへの差し迫った要求を生み出しています。これらの企業はデータセンターインフラに年間数十億米ドルを投資しており、2026年～2027年の展開に向け、CPO技術の積極的な評価または開発を進めています。

当レポートでは、世界のコパッケージドオプティクス（CPO）市場について調査分析し、この変革的な技術がAIと機械学習ワークロードのかつてない帯域幅要求を満たすために、データセンター相互接続アーキテクチャをどのように再形成しているかを検証しています。

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目次

第1章 エグゼクティブサマリー

• レポートの概要と主な調査結果
• 市場の定義と範囲
• 主な市場の促進要因と抑制要因
• 最新の高性能AIデータセンターアーキテクチャ
• スイッチ：現代のデータセンターの主要コンポーネント
• スイッチIC帯域幅の進歩とCPO技術の必要性
• データセンターアーキテクチャにおける主な課題の概要
• ハイエンドデータセンターにおける光トランシーバーの主要動向
• 設計判断：CPOと抜き差し式の比較
• 光学エンジン（OE）とは
• 異種統合とコパッケージドオプティクス
• 半導体パッケージングにおける相互接続技術の概要
• 主なCPOの用途：ネットワークスイッチとコンピューティング光I/O
• 先進の相互接続技術によるEIC/PIC統合
• 2Dから3DへのEIC/PIC統合オプション
• EIC/PICに用いる各パッケージング技術のベンチマーク
• 3D光学エンジンとICのパッケージング例
• CPO+XPU/スイッチASICパッケージ構造のタイプ
• CPO技術の課題と将来の可能性
• NVIDIA vs. Broadcom：AIインフラとCPOにおける戦略の比較
• 現在のAIシステムアーキテクチャ
• 将来のAIアーキテクチャ
• 市場予測
• コパッケージドオプティクス（CPO）産業エコシステム

第2章 将来のAIシステムの課題とソリューション

• 大規模言語モデル（LLM）の台頭と課題
• スケールアップ、スケールアウト、スケールアクロスネットワーク
• ハイエンドデータセンター向けネットワークスイッチ相互接続の課題
• ハイエンドデータセンター向けコンピューティングスイッチ相互接続（光I/O）の課題
• ハイエンドデータセンターにおける将来のAIシステム

第3章 コパッケージドオプティクス（CPO）のイントロダクション

• フォトニック集積回路（PIC）の主な概念
• 光学エンジン（OE）
• コパッケージドオプティクス
• CPO規格

第4章 コパッケージドオプティクス（CPO）のパッケージング

• CPOパッケージングのイントロダクション
• 2.5Dと3D先進半導体パッケージング技術の概要と開発ロードマップ
• 2.5Dシリコンベースパッケージング技術
• 2.5D有機ベースパッケージング技術
• 2.5Dガラスベースパッケージング技術
• 3D先進半導体パッケージング技術
• CPOパッケージング：EICとPICの統合
• EIC/PIC統合向けTSV
• EIC/PIC統合向けファンアウト
• ガラスベースCPOパッケージング技術
• EIC/PIC統合向けハイブリッドボンディング
• 光学エンジンとASIC/XPUのシステム統合
• 将来の3D-CPO構造
• 光学アライメントとレーザー統合
• ファイバーアレイユニット（FAU）
• CPOにおけるその他の光学部品のサプライヤー
• レーザー統合

第5章 コパッケージドオプティクス市場の分析

• CPO市場の定義と範囲
• CPOの市場規模と成長予測
• スイッチCPO市場の分析
• XPU光I/O市場の分析
• CPOの価格設定とコストの分析
• 地域の市場力学
• 獲得可能な総市場規模（TAM）の分析
• 市場予測：コンポーネント別
• 市場予測：技術世代別
• 市場の抑制要因と障壁
• 採用曲線分析
• 採用の促進要因と抑制要因
• 競合情勢の進化
• シナリオ分析

第6章 データ通信における世界市場の動向

• データ通信の市場力学のイントロダクション
• 応用動向
• 技術動向

第7章 市場見通し

• スケールアウトの見通し
• スケールアップの見通し
• 高密度コネクター
• 新たなサプライチェーンの力学
• サードパーティサプライヤーとシステムインテグレーター

第8章 企業プロファイル（61社のプロファイル）

第9章 付録

第10章 参考文献