AI networking scale-across and scale-in optical interconnect infrastructure：スケールアクロスAIネットワークはコヒーレント光学、ホローコアファイバー、OCS需要を大きく押し上げる可能性

概要

本業界レポートは、AIインフラが単一データセンター・クラスターを超えてどのように進化し得るかを検討する。Nomuraは、複数のデータセンターを一つのコンピューティングプールとして接続するスケールアクロスネットワークと、NVIDIAのスケールイン・アーキテクチャが、先進的な光ネットワーク・ハードウェアおよび関連インフラへの需要を高めると論じている。

主要見解

Nomuraの中心的な見解は、数兆パラメーターを超えるAI学習モデルと急速に拡大する推論ワークロードが、単一クラスターまたはデータセンター内の従来のスケールアップおよびスケールアウト構成における電力、冷却、土地、トポロジーの制約を顕在化させているというものだ。NVIDIAが2025年に提唱したスケールアクロスは、地理的に分散したデータセンターを統合AIコンピューティングプールとして接続し、単一のAIタスクを実行できるようにする。これは、ノードまたはラック内でGPUを接続するスケールアップや、1つのデータセンター内でキャビネットを増やすスケールアウトとは異なる。Nomuraは、AIクラスターが単一キャンパスの物理的限界を超えると、スケールアクロスの必要性が高まるとみている。 この移行は、従来のデータセンター相互接続を上回るネットワーク要件を生む。従来のDCIは一般に100G-400Gで同期、バックアップ、コンテンツ配信を支えるが、分散AI学習にはより高い帯域幅、低レイテンシー、低パケット損失、高信頼性が必要となる。Ciscoは、スケールアクロスで1mn XPUsを接続するにはWAN/DCIネットワークの約14倍の帯域幅が必要と見積もる。Nomuraは、800Gおよび1.6Tのコヒーレントトランシーバー、ホローコアファイバー、OCS、DCI/WAN/メトロ向けルーターとスイッチを拠点間バックボーンの要素として挙げる。スケールアクロスの距離は500m超で、同期学習では20km、非同期用途では100km以上に及び得る。これに対し、スケールアップは通常4m未満、スケールアウトは100m-2kmである。 レポートは複数の実現技術を特定している。IM-DDモジュールの伝送距離は2km未満なのに対し、コヒーレントモジュールは80-120kmまで延ばせるため、長距離リンクでは後者がより適する。Googleが2021年に最初に提唱したcoherent-liteは、簡素化したDSPを用いてコストと消費電力を抑え、2-20kmのリンクを提供する。Nomuraは、これがスケールアウト、スケールアクロス、DCIで利用されると予想する。ホローコアファイバーは、空気、不活性ガス、または真空をガラスに代わる伝送媒体に用い、レイテンシーと損失を低減する。FiberHomeは、従来のソリッドコアファイバーより伝送レイテンシーが31%低いとしている。OCSは高帯域幅で柔軟な全光スイッチングを提供し、NomuraはOCSとcoherent-liteの組み合わせが2.4T/3.2Tモジュール時代への拡張を支え得るとみる。 Nomuraはまた、数百本のファイバーペアでtens of petabits per secondに達し得るスケールアクロス容量を、拠点、電力、スペースの非現実的な増加なしに収容する手段として、多レール光子回線システムを説明する。Cienaは、多レール技術により単一ラックのファイバーペア数を32倍にでき、コヒーレントトランシーバーと高密度アンプへの需要を支えると見積もる。NVIDIAのSpectrum-XGSソリューションはスケールアクロス向けにソフトウェアとハードウェアを組み合わせ、800Gb/sを支えるConnectX-8およびBlueField-3 SuperNIC、1.6T光モジュール、地理的に分散したデータセンター向けコヒーレントトランシーバーを含む。 スケールインはレポートの第2の主要なアーキテクチャテーマである。NVIDIAはこれを、企業データとAIコンピューティングをつなぐノースサウス境界層と位置付け、DPUとEthernetによってユーザーアクセス、データ処理、ストレージ、隔離、セキュリティ作業をCPUやGPUからオフロードする。Nomuraは、複数ラウンドのエージェント対話により転送・ストレージの複雑性が高まり、金融やヘルスケアなどではデータがコンピューティングクラスターに入る前の暗号化と隔離が必要になるため、Agentic AI時代に重要性が高まるとみる。NVIDIA BlueField-4は、ハードウェアレベルのZero Trust隔離とマルチテナント・ストレージオフロードを提供し、18XのAI Factoryサービス帯域幅と2Xのストレージ加速性能を備えるものとして説明されている。 市場データは、Nomuraの見解では急速に拡大する機会を支える。Cienaは、ネットワーク、DCI、スケールアクロス・ファブリックを含むAI-WANが2026-29EにUSD7bnからUSD14bnへ、約30% CAGRで成長し、スケールアクロスは2029EにUSD8-10bnに達すると予想している。500,000-GPUクラスター向け80km区間では、CienaはスケールアクロスTAMを約USD500mn、すなわちアンプを除きGPU当たりUSD1,000と見積もる。インラインアンプを要する1,000kmではUSD1bnへ、ZR/ZR+プラガブルから高性能モデムへ移る2,000kmではUSD2bnへ上昇する可能性がある。Cignal AIは800G ZR/ZR+市場の2025年から2029EのCAGRを145%と予想する。OCS市場は2025年の約USD400mnから2029EのUSD2.5bn超へ拡大し、約58%の4年CAGRとなる予想だ。Coherentは、2030年の世界OCS市場規模ガイダンスをUSD2bnからUSD4bnへ引き上げた。 光ファイバー需要も論点の重要な部分を占める。CRUは、AIワークロード向け光ファイバーケーブル需要が2025Eに前年比77%増加し、2025-29Eには26% CAGRになると予想している。Nomuraは、単一GWのデータセンターで数百万から10mn fkmの光ファイバーが必要になり得ると指摘する。北米CSPは既にホローコアファイバーの導入または試験を開始しており、AWSは2026年までに10の中核データセンターに導入し、Microsoftは2026年末までにAzureのグローバルネットワークで15,000kmを展開する計画で、GoogleとMetaも関連技術の試験を始めている。中国では、スケールアクロスは海外市場に比べてまだ小さい比率であり、大規模需要の転換点には達していないとレポートは述べるが、China MobileとZTEは関連技術を発表し、商用検証を完了している。 競争環境は光DSP、トランシーバー、OCS、光ファイバーにまたがる。MarvellとAcaciaはコヒーレント400G+市場を主導し、Ciena、Nokia、Huaweiが続く。垂直統合企業であるCiena、Infinera/Nokia、Huaweiは自社利用向けDSPを開発している。レポートはGoogle、Coherent、Lumentumを現在の主要OCSプレーヤーとしている。ホローコアファイバーでは、NomuraはYOFC、Hengtong Optoelectronics、Lightera、Relativity Networksを主要サプライヤーと特定する。Nomuraは、YOFCがホローコアファイバーの商用化から、Zhongji InnoLightとAccelinkが高速コヒーレントトランシーバー需要の増加から恩恵を受けると予想している。

分析フレームワーク

Nomuraはまず、スケールアップ、スケールアウト、スケールアクロス、スケールインのネットワークアーキテクチャを区別し、AIクラスターの制約を必要なネットワーク性能に結び付ける。技術スタック、市場規模推定、導入事例、バリューチェーン、競争上の位置付けを評価し、潜在的な受益者を特定している。

手法メモ

• 業界・産業分析フレームワーク需給フレームワーク

  AIネットワーキングの需給分析

  レポートは、分散AIコンピューティング要件の拡大を、光モジュール、光ファイバー、スイッチ、OCS、関連ネットワーク機器への需要と結び付けている。

• 業界・産業分析フレームワーク産業チェーンの上流・中流・下流波及

  スケールアクロスのバリューチェーン分析

  レポートは、CSP、IDCプロバイダー、通信事業者からの需要を、ネットワーク機器と光システムを経て、チップ、部品、トランシーバー、光ファイバーのサプライヤーまで追跡している。

• 業界・産業分析フレームワーク数量・価格分解

  TAMおよび容量に基づく市場規模推定

  レポートは、GPUクラスター規模、距離、帯域幅要件、ファイバーペア、市場予測を用いて、スケールアクロス機器の機会を説明している。

資産マッピングと比較

投資テーゼから固有資産への構造化マッピング（強み、弱み、同業、リスク）。

• YOFC (6869 HK)

  Nomuraは、同社がスケールアクロスネットワーク向けホローコアファイバーの商用化から恩恵を受けると予想している。

  強み

  ホローコアファイバーを量産しており、3つの通信事業者に納入したと報告されている。

  比較

  CRUによると、YOFCは2025年の世界光ファイバーケーブル市場で約14.57%のシェアを持ち、約19.52%のCorningに次ぐ第2位だった。

  リスク

  中国の通信向け光ファイバー需要の下振れ、AIネットワーキング事業の拡大鈍化または海外展開の下振れ、ホローコアファイバー浸透の鈍化は、目標株価の達成を妨げる可能性がある。

• Zhongji InnoLight (300308 CH)

  Nomuraは、同社が高速コヒーレント光トランシーバー需要の増加から恩恵を受けると予想している。

  リスク

  高性能光モジュール需要の下振れ、400Gおよび800Gモジュールでの競争、800Gおよび1.6Tへの製品更新の遅れ、または価格競争は、目標株価の達成を妨げる可能性がある。

• Accelink (002281 CH)

  Nomuraは、同社が高速コヒーレント光トランシーバー需要から恩恵を受けると予想している。

  強み

  Marvell DSPを使用する1.6T coherent-liteトランシーバーで、最大20kmの相互接続距離を提供する。

  リスク

  データ通信および通信市場からの光部品需要の下振れ、光チップセットの研究開発進捗の遅れ、価格競争と利益率の低下、またはテクノロジー分野の制裁悪化は、目標株価の達成を妨げる可能性がある。

• NVIDIA (NVDA US)

  NVIDIAはスケールアクロスとスケールインの概念を導入し、レポートで議論されるBlueFieldおよびSpectrum-X Ethernetプラットフォームを提供している。

  強み

  同社のアーキテクチャは、DPUとEthernetをAIファクトリー・ネットワーキングの中核要素として位置付けている。

主要データ

• AI-WAN TAMUSD7bn to USD14bnCienaの2026-29E予測で、約30% CAGR。
• スケールアクロス市場TAMUSD8-10bnCiena経営陣の2029E予想。
• スケールアクロスの帯域幅要件About 14x WAN/DCI1mn XPUsを接続する場合のCiscoによる推定。
• コヒーレントトランシーバーの到達距離80-120kmIM-DD光トランシーバーの2km未満に対する値。
• 800G ZR/ZR+市場CAGR145%Cignal AIによる2025-29Eの推定。
• OCS市場規模About USD400mn in 2025 to over USD2.5bn in 2029ECignal AIの予測で、約58%の4年CAGRを意味する。
• AIワークロード向け光ファイバー需要の伸び77% y-y in 2025E; 26% CAGR in 2025-29ECRUの推定。
• ホローコアファイバーのレイテンシー31% lower than traditional solid-core fiberFiberHomeによる新世代の超低損失ファイバーの数値。

影響と示唆

Nomuraは、分散AIインフラがネットワーク支出を長距離、高帯域幅、低レイテンシーの光システムへ移行させるとみる。レポートは、コヒーレントトランシーバー、OCS、ホローコアファイバーのサプライヤーに機会があると強調する一方、中国は海外市場より導入初期段階にあると指摘する。

注目点

• 北米CSPによるスケールアクロスネットワークの商用展開と、ホローコアファイバー敷設の進展。
• AIデータセンター相互接続における800Gおよび1.6Tコヒーレント光学、coherent-lite、OCSの採用。
• 中国で大規模なスケールアクロス需要が転換点に達するかどうか。