データセンター向け光ファイバー：2025年の最新技術動向

2025年12月11日更新

2025年12月更新： データコム光学市場は2025年に60%以上成長し、160億ドルを超える見込み。800Gトランシーバー出荷は前年比100%増を達成。1.6TトランシーバーがNVIDIAおよびハイパースケール向けに量産開始。NVIDIAがシリコンフォトニクスを用いたコパッケージドオプティクス搭載スイッチを発表。Googleが光回路スイッチングで40%の省電力化を実証。OSFP-XDが主要1.6Tキャリアとして標準化（ハイパースケール契約の92%が採用）。

データコム光学部品市場は、400Gおよび800G出荷の継続的な成長を主な要因として、2025年に60%以上成長し、売上高160億ドルを超える見込みである。¹ 800G光トランシーバーの出荷は2025年に前年比100%増を達成する見通しだ。² NVIDIAは、プラガブルトランシーバーモジュールを完全に不要にするシリコンフォトニクスベースのコパッケージドオプティクス搭載スイッチを発表した。³ Googleは光回路スイッチングの導入により40%の省電力化を実証した。⁴ 光ファイバー技術は複数の分野で同時に進歩しており、AI時代に向けてデータセンター相互接続アーキテクチャを再構築している。

AIの学習と推論による帯域幅需要は、光インターコネクトを従来の限界を超えて押し上げている。GPUクラスターは最小限のレイテンシで毎秒テラビット級の総合帯域幅を必要とする。ハイパースケーラーが既存の容量を使い果たす中、400Gから800G、そして1.6Tトランシーバーへの移行が加速している。リニアプラガブルオプティクス、コパッケージドオプティクス、光回路スイッチングを含む新しいアーキテクチャは、過去10年間を定義してきた従来のプラガブルトランシーバーモデルに挑戦している。

800Gが主流規格に

2025年までに、800G光モジュールはもはや将来の技術ではなく、AIデータセンターやハイパースケールクラウドネットワークの新規構築におけるデフォルトの選択肢となった。⁵ 爆発的なAIワークロード、数兆パラメータの大規模言語モデル、高密度GPUクラスターが、従来の100G、200G、400Gネットワークを限界まで押し上げている。⁶ 業界調査とベンダーのロードマップは、800Gオプティクスが特にOSFPおよびQSFP-DDフォームファクターにおいて、AIクラスターや大規模データセンターの新規導入を支配することを示している。⁷

800GbEオプティクスの出荷は2025年に60%成長する見込みである。⁸ この成長は、2024年の400G以上の高速光トランシーバーの前年比250%の導入増加に続くものだ。⁹ この加速は、インフラ拡張と、事業者が老朽化した100Gおよび200G機器を更新する技術リフレッシュサイクルの両方を反映している。

2024年から2026年の期間は、800Gの大規模導入フェーズとなる。¹⁰ この技術は、データセンターネットワークのアップグレードにおいて400Gを優先選択肢から置き換えている。¹¹ インフラ投資を計画している組織は、新規導入のベースラインとして800Gを想定すべきである。

1.6Tトランシーバーが量産開始

1.6Tデータコムオプティクスへの移行は2025年に始まるが、量産は一部のNVIDIAおよびハイパースケールアプリケーションに限定されている。¹² 年間出荷数は100万台未満にとどまる見込みだ。¹³ 1.6T世代は2026年まで400Gおよび800Gの成長率に大きな影響を与えることはない。¹⁴

Accelink Technologiesは、8×200Gレートをサポートする1.6T OSFP224 DR8モジュールを発売した。¹⁵ CoherentのOSFPパッケージングを使用した1.6T-DR8モジュールは、AIネットワーク要件を満たすためにNVIDIA DSPを統合している。¹⁶ これらの初期製品は、量産が徐々に拡大する中で生産準備が整っていることを示している。

Open Compute Projectが主導する業界標準化の取り組みは、現在OSFP-XDを主要1.6Tキャリアとして優先している。¹⁷ 2025年のハイパースケールデータセンター契約の92%が、224G SerDes対応のためにこのフォームファクターを指定している。¹⁸ この標準化は、複数年にわたるインフラプログラムを計画している組織に調達の明確性を提供する。

将来を見据えると、3.2テラビットトランシーバーは2026年までに登場すると予想されている。¹⁹ 業界はより高いデータレートへ移行しており、チャネルあたり200Gリンクが2026年と2027年に主流になり、そのチャネルレートでの800Gおよび1600Gトランシーバーへの道を開くと予想されている。²⁰

フォームファクターと電力の考慮事項

OSFPフォームファクターは、8×100Gレーンを使用して毎秒800ギガビットの総合スループットを提供する。²¹ QSFP-DDと比較して大型のフォームファクターは、統合ヒートシンクを収容し、約15ワットまでの消費電力をサポートする。²² トランシーバーの電力要件が増加する中、熱エンベロープは不可欠である。

800Gオプティクスは新たなインフラ課題をもたらす。²³ モジュールは14〜20ワット以上を消費し、スイッチの冷却設計とラックの電力バジェットに負担をかける。²⁴ OSFPの大型フォームファクターは熱管理に役立つが、慎重な計画が依然として必要である。²⁵

800Gへの移行には、より多くのファイバー本数、MTPケーブリング、より厳格な極性とクリーンリネス要件が必要となることが多い。²⁶ インフラ投資は、トランシーバー自体を超えてパッシブケーブリングプラントにまで及ぶ。

主要サプライヤーには、完成モジュールのInnolight（現TeraHop）、Coherent、Eptolinkが含まれる。²⁷ Coherent、Broadcom、Lumentumは、レーザーやフォトディテクターを含む重要な光学部品を提供している。²⁸

リニアプラガブルオプティクスが電力を削減

リニアプラガブルオプティクス（LPO）技術は、トランシーバーモジュールからデジタル信号プロセッサ（DSP）チップを除去する。²⁹ モジュールは代わりにホストプラットフォームのDSPに依存し、優れた線形性と等化能力を維持するトランスインピーダンスアンプとドライバーチップを備えたリニアドライブ回路を使用する。³⁰

省電力効果は大きい。従来のDSP駆動400GbEトランシーバーは7〜9ワットを消費する。³¹ 400GbE LPOトランシーバーは一般的に2〜4ワットしか必要としない。³² DSPはプラガブルモジュール電力の約50%を占めるため、効率向上の主なターゲットとなる。³³

LPO技術は最大90%のレイテンシ削減を実現する。³⁴ DSPがないことで、データ伝送経路から処理ステップが削除される。³⁵ レイテンシ削減は、機械学習やハイパフォーマンスコンピューティング向けのスイッチ間、スイッチ-サーバー間、GPU-GPU間接続におけるLPO採用の主要な推進力となっている。³⁶

コスト面での利点は、電力とレイテンシの利点を複合的に高める。DSPチップは従来のオプティクスで最も高価な部品である。³⁷ これを除去することで、大規模導入時に大幅なコスト削減が可能になる。

LPOは、短いリンクとリニアドライブ用に設計されたホスト機器を持つ環境で優れた性能を発揮する。³⁸ トップオブラック-リーフスイッチ間接続は通常100メートル未満、多くの場合5メートル未満で、主要なアプリケーションとなる。³⁹ 単一ラック内または隣接ラック内のGPUを接続するAIおよびHPCファブリック内クラスターは、LPOの特性から恩恵を受ける。⁴⁰

LPOマルチソースアグリーメントには、相互運用性テストで協力する50社のネットワーキング、半導体、インターコネクト、オプティクス企業が参加している。⁴¹ しかし、データセンターの電力消費削減への圧力が高まっているにもかかわらず、光モジュール接続の完全な標準がないことが採用を遅らせている。⁴²

コパッケージドオプティクスがアーキテクチャを変革

コパッケージドオプティクス（CPO）は、光エンジンをスイッチASICまたはプロセッサと共通基板上に直接統合する。⁴³ このアプローチはプラガブルトランシーバーモジュールを完全に不要にし、従来のアーキテクチャと比較して電力効率を3.5倍向上させ、信頼性を10倍高める。⁴⁴ プラガブルトランシーバーと比較して、CPOは消費電力を50%削減し、帯域幅密度を3倍に増加させる。⁴⁵

NVIDIAはGTC 2025でCPO統合を発表した。ジェンスン・フアンは、高性能と効率を実現するためにフォトニクスとエレクトロニクスを単一パッケージに統合したコパッケージドオプティクスを組み込んだネットワークスイッチを公開した。⁴⁶ 2025年下半期に利用可能なQuantum-Xスイッチと、2026年下半期に計画されているSpectrum-Xスイッチは、1.6Tおよび3.2Tのシリコンフォトニクスコパッケージドオプティクスチップを搭載する。⁴⁷

Quantum-Xフォトニックスイッチは、2つのCPOモジュールを使用して毎秒115.2テラビットの総スループットを提供する。⁴⁸ 各モジュールには、TSMCの4Nプロセスで製造された1070億トランジスタのQuantum-X800 ASICと、18個のシリコンフォトニックエンジンを含む6つの光学部品が収容されている。⁴⁹ 毎秒200ギガビットのマイクロリング変調器が3.5倍の電力削減を実現する。⁵⁰

エネルギー制約がCPO採用を推進している。ジェンスン・フアンによれば、エネルギーはAIインフラにとって最も重要なコモディティである。⁵¹ 各GPUは6つのプラガブル電気-ファイバートランシーバーを必要とし、それぞれが30ワットを消費する。⁵² 100万GPUにスケールすると約180メガワットを消費することになり、大規模システムにとって持続不可能な数字である。⁵³

Deltaは、進化するAIネットワーキング需要に対応するため、BroadcomのTomahawk 5-Baillyソリューションをベースにした51.2T CPO Ethernetスイッチを発表した。⁵⁴ Ayar LabsとAlchip Technologiesは、TSMCの先進パッケージングを使用したCPO技術によりAIスケールアップインフラを加速するための戦略的パートナーシップを発表した。⁵⁵

大規模CPO導入は2028年から2030年の間に予測されている。⁵⁶ Broadcomからの初期製品は2024年と2025年に出荷されたが、採用には新しいスイッチアーキテクチャ、ケーブリング、標準が必要である。⁵⁷ 業界予測では、CPOポートの出荷が現在の最小量から2029年までに数千万に増加すると予測している。⁵⁸

シリコンフォトニクス市場が加速

シリコンフォトニクス市場は2025年に31.1億ドルを生み出し、年平均成長率27.21%で成長し、2030年までに103.6億ドルに達すると予測されている。⁵⁹ AI、クラウドコンピューティング、量子技術における高速データ伝送への需要増加が力強い成長をもたらしている。⁶⁰

AIはフォトニック集積回路トランシーバー開発の最大の推進力である。⁶¹ より高性能なAIアクセラレーターはより高性能なトランシーバーを必要とし、毎秒3.2テラビットのトランシーバーが2026年までに登場すると予想されている。⁶² この技術は、AIシステムのスケーリングに不可欠な高帯域幅でエネルギー効率の高いインターコネクトを可能にする。⁶³

光エンジンをスイッチASICの隣に埋め込むことで、電気-光変換が削減され、ラックレベルの消費電力が最大40%削減される。⁶⁴ Googleの光回路スイッチング試験がレイテンシ向上を検証している。⁶⁵ NVIDIAとMarvellの両社が、AIクラスター向けのボードレイアウトを効率化する独自のコパッケージドモジュールのサンプル出荷を開始している。⁶⁶

産業エコシステムは、TeraHop（旧InnoLight）、Cisco、Broadcom、Marvellを含む垂直統合リーダーと、Ayar Labs、Lightmatter、Celestial AI、Nubis Communicationsを含む革新的なスタートアップを組み合わせている。⁶⁷ TeraHop、Hisense、Accezlinkを含む中国企業は、AIインターコネクトに電力を供給する数百万のモジュールを出荷している。⁶⁸

マルチコアファイバーが密度を向上

マルチコアファイバー（MCF）は、単一のファイバーストランド内に複数の独立した導光コアを含む。⁶⁹ 1つのコアを持つ従来のシングルモードまたはマルチモードファイバーとは異なり、MCFは多車線の高速道路のように機能し、各コアが同時に別々のデータチャネルを伝送する。⁷⁰ この設計により、ケーブルの物理的サイズを増やすことなく、ファイバー容量と空間密度が劇的に向上する。

4コアMCFは、同じフットプリント内で帯域幅容量を4倍に増加できる。⁷¹ 7コアファイバーは7本のシングルコアファイバーを置き換えることができ、スペース利用率を大幅に向上させる。⁷² 単一のファイバーを通じてより多くのデータを伝送することは、複数の別々のファイバーとそれに関連する電子機器に電力を供給するよりも本質的にエネルギー効率が高い。⁷³

OFC 2025で、Eptolinkはマルチコアファイバー向けの業界初の800G光トランシーバーを実演した。⁷⁴ HYCはMCFパッシブサブアセンブリの完全なシリーズを披露した。⁷⁵ LINK-PPは、4コアMCFを使用して毎秒400ギガビットの速度向けに設計された400G QSFP-DDトランシーバーを提供している。⁷⁶

MCFは、現在の光通信システムのシャノン容量限界を克服し、帯域幅容量の大幅な指数関数的増加を可能にする効果的なソリューションと考えられている。⁷⁷ しかし、クロストークを測定するための標準はまだなく、いくつかの提案された方法が標準化団体でまだ合意されていない。⁷⁸

MCFは2025年までに運用開始されると予測されており、最近の発表により、この技術が現在商用化されていることが確認された。⁷⁹

中空コアファイバーがレイテンシを削減

中空コアファイバー（HCF）は、固体ガラスコアではなく中空空間を通じて光を伝送する。⁸⁰ 光は

[翻訳のため内容省略]