ハイパフォーマンス・コンピューティングの世界市場

世界のハイパフォーマンスコンピューティング市場は2030年までに666億米ドルに達する見込み

2024年に489億米ドルと推定される世界のハイパフォーマンスコンピューティング市場は、2024年から2030年の分析期間においてCAGR 5.3％で成長し、2030年までに666億米ドルに達すると予測されています。本レポートで分析対象となったセグメントの一つであるソリューション部門は、4.8%のCAGRを記録し、分析期間終了時までに432億米ドルに達すると予測されています。サービス部門の成長率は、分析期間において6.3%のCAGRと推定されています。

米国市場は134億米ドルと推定される一方、中国は5.1%のCAGRで成長すると予測されています

米国のハイパフォーマンスコンピューティング市場は、2024年に134億米ドルと推定されています。世界第2位の経済大国である中国は、2024年から2030年の分析期間においてCAGR 5.1％で推移し、2030年までに105億米ドルの市場規模に達すると予測されています。その他の注目すべき地域別市場分析としては、日本とカナダが挙げられ、それぞれ分析期間中に5.2％、4.2％のCAGRで成長すると予測されています。欧州では、ドイツが約4.5％のCAGRで成長すると予測されています。

世界の高性能コンピューティング市場- 主な動向と促進要因の要約

高性能コンピューティング（HPC）は、次世代技術革新の原動力となるのでしょうか？

高性能コンピューティング（HPC）は産業と科学研究に革命をもたらしていますが、なぜ現代社会においてこれほど重要なのでしょうか。HPCとは、強力なコンピュータと並列処理技術を用いて、複雑な計算問題を驚異的な速度で解決することを指します。これらのシステムは通常、スーパーコンピュータまたは相互接続された大規模サーバークラスターを基盤としており、膨大な量のデータを処理し、毎秒数兆回の計算を実行することが可能です。気候モデリング、医薬品研究、航空宇宙工学、金融リスク分析など、複雑なシミュレーション、データ分析、機械学習が不可欠な分野において、HPCは極めて重要です。

HPCの魅力は、標準的なコンピューティングシステムでは大きすぎる、あるいは複雑すぎる問題を解決できる点にあります。地球の気候シミュレーション、医薬品開発における分子相互作用のモデリング、人工知能（AI）のための大規模データセットの分析など、HPCは研究者や産業が新たな発見を解き明かし、従来のコンピューティングでは不可能であった、あるいは何年もかかるであろう革新を開発することを可能にします。技術的課題がより複雑化し、生成されるデータ量が指数関数的に増え続ける中、HPCは現代のイノベーションの基盤としてますます重要視され、医療から自動車設計に至るまで、様々な分野における進歩を推進しています。

技術はどのように高性能コンピューティングを進化させたのでしょうか？

技術的進歩により、高性能コンピューティング（HPC）の能力、拡張性、効率性が劇的に向上し、より強力かつ利用しやすくなりました。HPCにおける最も重要な発展の一つは、並列処理アーキテクチャの登場です。これにより、複数のプロセッサやコアが問題の異なる部分を同時に処理できるようになりました。マルチコアプロセッサ、汎用グラフィックスプロセッシングユニット（GPU）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）などの技術は、HPCシステムの並列性を高め、より短時間でより多くの計算を実行可能にしました。特にGPUは、AI、機械学習、深層学習などの分野における計算を加速することでHPCに革命をもたらし、データ集約型タスクに不可欠な存在となっています。

HPCにおけるもう一つの大きな技術的進歩は、クラウドベースのHPCサービスの台頭です。従来、HPCには専用のオンプレミス型スーパーコンピューティングクラスターが必要であり、その維持には多額の費用がかかり、大規模なインフラ投資が求められていました。クラウドコンピューティングは、Amazon Web Services（AWS）、Microsoft Azure、Google Cloudなどのプロバイダーからオンデマンドで計算能力をレンタルできるようにすることで、HPCへのアクセスを民主化しました。この変化により、HPCはよりスケーラブルで柔軟、かつ費用対効果の高いものとなり、あらゆる規模の企業や研究機関が、専門的なハードウェアや社内の専門知識を必要とせずにその力を活用できるようになりました。

また、先進的な相互接続技術の発展もHPCシステムの性能と効率性を向上させています。InfiniBandやIntel Omni-Pathといった高速相互接続技術により、HPCクラスター内のノード間でデータを迅速に移動させることが可能となり、遅延を最小限に抑え、全体的な計算スループットを向上させています。これらの技術は、プロセッサがボトルネックなく通信しデータを共有できることを保証することで、大規模なシミュレーションや計算の効率的な実行を実現します。その結果、HPCシステムはヒトゲノムのモデリングから核反応の詳細なシミュレーション実行に至るまで、ますます複雑化するワークロードに対応できるようになりました。

さらに、AIおよび機械学習技術のHPCへの統合は、これらのシステムが達成可能な限界を押し広げています。AIアルゴリズムはHPCシステムの性能最適化に活用され、エネルギー効率の向上と計算時間の短縮を実現しています。さらに、HPC自体がAIの飛躍的進歩を牽引しており、大規模なニューラルネットワークの訓練や膨大なデータセットの分析に必要な計算能力を提供しています。AIとHPCのこの共生関係は、医療などの産業を変革しつつあります。HPCシステムで訓練されたAIモデルは、新薬候補の特定や患者の予後予測を、これまで以上に正確に行うのに役立っています。技術の進歩が続く中、HPCはさらに強力で汎用性が高く、世界が直面する最も複雑な問題の解決に不可欠なものとなりつつあります。

現代産業と科学研究において、ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）がなぜ重要なのでしょうか？

高性能計算（HPC）が現代産業と科学研究において極めて重要である理由は、複雑な問題の解決、詳細なシミュレーションの実行、標準的な計算システムでは処理不可能な大規模データセットの分析に必要な計算能力を提供するからです。航空宇宙、自動車、エネルギーなどの産業では、HPCを用いて新たな設計、材料、プロセスをテストするシミュレーションを実行し、高価な物理的な試作モデルを必要とせずに済みます。これにより開発期間が短縮され、コスト削減が図られ、製品の性能と安全性が向上します。例えば、航空宇宙エンジニアはHPCを用いて航空機の翼にかかる気流をシミュレートし、自動車メーカーは衝突安全性のテストや車両設計における燃費効率の最適化にHPCを活用しています。

医療分野では、HPCが疾患の理解・診断・治療の方法を変革しています。例えばゲノミクス分野では、ヒトゲノムの解読により膨大なデータが生成され、その処理・分析にHPCが不可欠です。HPCを活用することで、研究者は疾患の遺伝子マーカーをより迅速に特定し、個人の遺伝子構成に合わせた個別化治療法を開発できます。創薬分野では、分子間相互作用のHPCシミュレーションにより、科学者は候補薬が標的タンパク質とどのように作用するかをモデル化でき、新治療法の開発を加速させています。COVID-19パンデミック時には、HPCがウイルス伝播のモデリングやワクチン開発の加速に重要な役割を果たし、研究者が前例のない速度で複雑な計算を実行することを可能にしました。

気候科学においては、地球の気候システムをモデル化するためにHPCが不可欠です。大気・海洋・陸地の長期にわたる相互作用をシミュレートするには膨大な計算能力が必要です。HPCにより科学者は詳細な気候モデルを構築し、気候変動が地球規模および地域規模で及ぼす影響を予測できます。これにより政策立案者は緩和策や適応策について情報に基づいた意思決定が可能となります。HPCは自然災害モデリングにおいても重要な役割を担い、ハリケーン・地震・山火事のシミュレーションに必要な計算能力を提供することで予測精度を向上させ、人命救助に貢献しています。

金融サービスやリスク管理分野においても、アルゴリズム取引、不正検知、複雑なリスク分析などの業務にHPCが活用されています。金融機関はHPCにより、膨大なデータセットをリアルタイムで処理し、市場動向を分析し、投資戦略を最適化することが可能となります。エネルギー分野では、石油・ガスの採掘シミュレーション、風力・太陽光発電所などの再生可能エネルギーシステムの最適化、原子炉などの複雑なシステムの挙動モデリングにHPCが活用されています。これらのシステムを詳細にモデル化・シミュレートする能力は、資源管理の改善、コスト削減、エネルギー効率の向上につながります。幅広い産業分野や科学分野において、HPCはイノベーションの推進、プロセスの最適化、そして世界が直面する最も複雑な課題への対応に不可欠な存在です。

高性能コンピューティング（HPC）市場の成長を牽引する要因は何でしょうか？

ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）市場の成長は、データ処理需要の増加、人工知能（AI）と機械学習の台頭、HPCハードウェア・ソフトウェアの進歩、クラウドベースHPCソリューションの利用拡大など、いくつかの主要な要因によって推進されています。主要な促進要因の一つは、あらゆる産業分野におけるデータ生成量の急激な増加です。医療や金融から製造、ソーシャルメディアに至るまで、企業は膨大な量のデータを生成しており、これらを迅速に処理・分析する必要があります。HPCシステムはこうした大規模データセットを扱うのに特に適しており、組織が実用的な知見を抽出し、業務を最適化し、競争力を維持することを可能にします。

AIと機械学習の台頭も、HPC需要を後押しする重要な要素です。AIモデル、特に深層学習アルゴリズムは、効果的なトレーニングと運用に膨大な計算能力を必要とします。HPCは大規模データセット上でこれらのモデルをトレーニングするために必要な並列処理能力を提供し、自動運転車、医療診断、自然言語処理、不正検知などの分野における高度なAIアプリケーションの開発を可能にしています。また、AIとHPCの統合は、AI駆動の最適化によりエネルギー消費の削減や計算タスクの高速化を実現し、システム効率を向上させることで、市場のさらなる成長を促進しています。

HPCハードウェアおよびソフトウェアの進歩も市場拡大に寄与しています。GPUや専用AIチップを含む高性能プロセッサの開発により、HPCシステムの性能は大幅に向上しました。現代のスーパーコンピュータはエクサスケールレベル（毎秒100京回以上の演算処理）での動作が可能となり、調査や産業応用において前例のない進歩を実現しています。同時に、より効率的なアルゴリズムや並列処理技術の向上といったソフトウェアの革新により、HPCシステムはよりアクセスしやすく、扱いやすいものとなりました。こうした改善により、HPCの採用範囲は従来の産業分野を超えて、メディア、エンターテインメント、さらには農業などの分野へと広がりつつあります。

クラウドベースのHPCサービスの普及拡大も、市場成長を牽引する主要な要因です。Amazon Web Services（AWS）、Microsoft Azure、Google Cloudなどのクラウドプロバイダーは、スケーラブルなオンデマンドHPCソリューションを提供しており、あらゆる規模の企業が自社でスーパーコンピュータを構築・維持するコストをかけずに、必要な計算能力を利用できるようになりました。この変化によりHPCは民主化され、より広範な組織にとって手頃な価格で利用しやすくなっています。クラウドベースのHPCは、短期間で計算リソースを拡張する必要がある業界にとって特に魅力的です。例えば、創薬シミュレーションを実行する製薬会社や、複雑な視覚効果をレンダリングする映画スタジオなどが該当します。

最後に、HPC市場の拡大は、政府主導の取り組みとスーパーコンピューティングインフラへの投資によって推進されています。世界各国の政府は、科学研究、防衛、サイバーセキュリティなどの分野で競争力を維持するため、HPCへの投資を進めています。気候変動モデリング、公衆衛生研究、国家安全保障シミュレーションといった課題に取り組むため、国立スーパーコンピューティングセンターが設立されています。産業界や政府がHPCの戦略的重要性をますます認識するにつれ、スーパーコンピューティングインフラと調査への投資は今後も拡大を続け、高性能コンピューティングシステムへの需要をさらに促進すると予想されます。

AI、クラウドコンピューティング、データ処理技術の継続的な進歩に伴い、高性能コンピューティング（HPC）市場は持続的な成長が見込まれます。産業や研究機関が可能性の限界を押し広げ続ける中、HPCは複雑な問題の解決、業務の最適化、そして世界のイノベーションの次なる波を推進する上で、今後も重要なツールであり続けるでしょう。

セグメント：

コンポーネント（ソリューション、サービス）、計算タイプ（並列計算、分散計算、エクサスケール計算）、エンドユース（BFSI、政府・防衛、教育・研究、製造、医療・ライフサイエンス、メディア・エンターテインメント、その他エンドユース）

調査対象企業の例

• Advanced Micro Devices, Inc.
• Atos SA
• Cisco Systems, Inc.
• Cray, Inc.
• Dell Technologies
• Fujitsu Ltd.
• Hewlett Packard Enterprise Development LP（HPE）
• IBM Corporation
• Intel Corporation
• Lenovo Group Ltd.
• NVIDIA Corporation

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目次

第1章 調査手法

第2章 エグゼクティブサマリー

• 市場概要
• 主要企業
• 市場動向と促進要因
• 世界市場の見通し

第3章 市場分析

• 米国
• カナダ
• 日本
• 中国
• 欧州
• フランス
• ドイツ
• イタリア
• 英国
• その他欧州
• アジア太平洋地域
• 世界のその他の地域

第4章 競合