エージェンティックAIと生成AIの台頭は、従来型のネットワーキング基盤の限界を試している。大規模・小規模言語モデルの推論と学習に用いられるデータ量は膨大であり、最高レベルの可用性、レジリエンス、スループット、そして超低遅延が求められる。AIアプリケーションとワークロードが電力を大量に消費する性質を踏まえると、消費電力も懸念事項である。
光ネットワーキングはこれらの課題に対処し得るが、現代のAI利用を大規模に実現するために必要な要件は、半導体企業、インフラ企業、サービスプロバイダーが提供している。ここでの意図は勝者を挙げることではない。むしろ、筆者が魅力的だと感じる点と、改善が必要な点を示す。
半導体プロバイダー
Broadcom、Marvell、NTT、AMDといった半導体プロバイダーは、光ネットワーキングの実現において重要な役割を担っている。高性能なシリコンを求めるニーズと、効率的な消費電力の両立が要諦である。
Broadcomは、技術と規模の観点から光ネットワーキング向けシリコンの有力企業である。同社の高速デジタル信号処理（DSP）物理層ポートフォリオは、効率的な消費電力のバランスを取りながら高性能と低遅延を提供できる能力を実証している。さらに同社は、高帯域の光接続を可能にするうえで不可欠なレーザー技術の分野でも、確立されたリーダーである。コパッケージド・オプティクスは、従来のプラガブル光学と比べて大幅な電力削減をもたらす可能性があり、Broadcomは早期の商用展開に注力している。また同社は、TomahawkおよびJerichoのマーチャントシリコン製品におけるスイッチシリコンと光エンジンの統合も進め、極めて大きなスケールで競争力のあるソリューションを提供している。
多くの強みを持つ一方で、Broadcomには改善の余地もある。従来の信号方式に比べてデータレートを2倍にし、4値パルス振幅変調（PAM4）DSPで強みを持つMarvellとの差別化を明確にするため、引き続きイノベーションを継続しなければならない。また、ベンダーロックインとマルチベンダー相互運用性に関する認識といった、より広範な懸念への対応も求められる。
Marvellも、光シリコンの極めて有能な供給企業であり、コヒーレント分野のリーダーとして認知されている。同社はDSPを3nmの先端プロセスノードへ積極的に移行し、性能の大幅な向上と消費電力の低減を実現した。結果として同社のロードマップは、長距離およびメトロ伝送、データセンター相互接続、短距離までをカバーする。さらに、イーサネットスイッチシリコン、PCIeリタイマー、カスタムASIC設計も提供しており、クラウドベースのAIインフラをサービスとして提供するハイパースケーラーやネオクラウドの固有ニーズに対応する。
強力なIPポートフォリオと強みを持ちながらも、Marvellはレーザーやトランシーバーの領域に厚みがないため、サプライチェーンの観点で一定のリスクを抱える。しかし、光DSPが大容量ファイバーリンクの中核に位置するという事実により、Marvellは同分野のリーダーとして位置づけられる。
NTTは、グローバルなシステムインテグレーション、ドコモのモバイルネットワークサービス、拡大するデータセンターインフラ事業を超えて展開する、光ネットワーキング領域でも屈指の野心的な取り組みに着手しているのかもしれない。同社のInnovative Optical and Wireless Network（IOWN）プラットフォームは、電気ベースの信号ではなく光を用いることで、消費電力を大幅に低減し、遅延を改善する形で接続インフラを再構想することを約束する。フォトニクスとエレクトロニクスを、フォトニック集積回路、光スイッチング、コンバージドデバイスを含むインフラスタックのあらゆる層で融合させることで、垂直統合を通じて従来のデータ制約を克服することを目指している。
これは非常に重い取り組みであり、採用を促進するためには巨大なエコシステムが必要になる。IOWN Global Forumの設立は、複数年にわたるロードマップを加速するための合理的な一手であり、150社超がコンソーシアムに参加していることには大きな可能性がある。筆者自身、東京での同社のR&DフォーラムやサンフランシスコでのUpgradeイベントでNTTの経営幹部と時間を過ごし理解を深めてきたが、2030年に全面的な商用化を目指す同社の動きがどのように展開するのかは興味深い。
最後に、AMDは光ネットワーキングの伝統的プレーヤーではないが、急速に存在感を確立しつつある。2022年のXilinx買収により、光伝送、コヒーレントプラガブルのコントロールプレーン、そしてフロントホール、ミッドホール、バックホールの集約に関する厚みを獲得した。さらに昨年のEnosemi買収を通じて、AMDは同社のシリコンフォトニクスおよびフォトニック集積回路における深みを活用し、コパッケージド・オプティクスの将来的な利点を引き出したい考えである。
これは、ZT Systemsの買収や、Ayer Labsへの共同投資といった他の取り組みの延長線上にある。これらは、高性能GPUとDPUを含むHeliosラックスケールAIプラットフォームを光ネットワークへ統合するAMDの能力を強化することを目的としている。光ネットワーキングとインターコネクト領域におけるAMDはまだ初期段階だが、コンピュートアーキテクチャ、チップレット設計、高帯域メモリ統合という同社の中核的強みは、光ネットワーキング分野における有意義な半導体プロバイダーとなる可能性を秘めている。
インフラプロバイダー
インフラプロバイダーは光ネットワーキングを動かすハードウェアとソフトウェアのスタックを提供しており、Cisco、Ciena、Nokia、Ribbon Communications、AOIは検討に値する。
Ciscoは、光ネットワーキングインフラにおける最有力企業の1社である。同社のルーテッド・オプティカル・ネットワーキング・プラットフォームは、IP層と光層の融合を通じて運用管理とネットワーク効率の改善を実現し、プラガブル光学を通じてコヒーレント波長をサポートするとしている。差別化の源泉は、光学、ルーティング、カスタムシリコン、自動化ソフトウェアを単一プラットフォームへ統合する能力にある。競合の多くと同様、CiscoはAcacia Communicationsなどの買収と、輸送を超えたライフサイクル自動化を実現するオーガニックなロードマップ開発の双方を通じて能力を拡大してきた。その後、強力なR&D予算に加え、堅牢なサプライチェーンとチャネルプレゼンスを背景に、メトロのデータセンター相互接続でリーダーシップを確立した。Ciscoは、他社が優位に立つ超長距離のコヒーレント伝送や海底ケーブルシステムの支援能力において、改善の余地がある。
カスタムシリコンは高いハードルであり、CiscoのSilicon Oneは同社が光ネットワーキングで成功を継続するうえで重要な役割を果たしている。サプライチェーン制約の影響を受け得るマーチャントシリコンに依存する他のインフラプロバイダーに対し、意味のある差別化をもたらす。これが同社の800G ZR/ZR+コヒーレントDSP光学モジュールと組み合わさることで、インフラ全体のフットプリントは削減され、資本支出と運用支出の構造が低下し、ネットワークアーキテクチャの簡素化にもつながり得る。その結果として短期的な性能制約が生じる可能性はあるが、Silicon Oneの高いプログラマビリティは将来の投資保護の観点で有望である。
Cienaは、メトロ、地域、長距離ネットワークにおける到達距離と容量のベンチマークとなることも多い、最強クラスのDSPポートフォリオを誇る。同社が強みとする変調、誤り訂正、フォトニック統合、ソフトウェア定義の制御も競争優位である。Cienaの強みは、研究開発への深い投資に支えられており、数多くの競合を上回る広範な特許ポートフォリオを形成してきた。特許件数は常に市場での成功を測る尺度ではないが、Cienaは直近の四半期売上高の記録と照らしても、その技術的厚みを生かしている。
同社は多角化の恩恵を受け得る。利益率の低い輸送インフラへの依存が大きく、顧客基盤も少数の大口顧客に集中しているためだ。ルーティングやスイッチングを含む隣接領域へ拡大することは、これらの課題への対応につながる可能性があるが、Ciscoなどのより確立した既存勢力との競争は激しい。
Nokiaも、光ネットワーキングインフラにおける伝統的に強いプロバイダーである。コア伝送、メトロ、データセンター相互接続にまたがる、広く深いポートフォリオを提供する。同社は昨年のInfinera買収によってフォトニック集積回路を通じた能力も強化し、Photonic Service Engineは利用可能なDSPの中でも最も強力な部類に入る。Nokiaは現在、共有するシリコンとソフトウェア基盤の上で、無線アクセス、IPルーティング、光伝送を横断して事業を展開している。そのアーキテクチャの一貫性は、開発コストの低減とドメイン横断の最適化の向上をもたらし得る。これは、新たな最高経営責任者のもとで、携帯インフラにおける歴史的強みを超えた成功を見据えて自律型ネットワークプラットフォームを位置づけ、プライベート5Gネットワーキングの展開から後退しつつあるNokiaが、自らを再生しようとするうえで不可欠な要素である。
Nokiaの財務安定性がジェットコースターのように上下してきた点は、引き続き多くにとって懸念材料である。しかし、光事業部門が直近で2桁成長を示したことからも分かるように、同社は光ネットワーキングで堅実に実行を続けている。
Ribbon Communicationsは、コミュニケーションソフトウェア、IPネットワーキングソリューション、光ネットワーキング、輸送インフラを含む幅広いソリューション群を提供する。同社の競争優位の1つは、光ネットワーキングをIPルーティングスタックと緊密に統合できる点にある。その結果、サイロ化した層が削減され、運用管理の簡素化、効率向上、コスト低下につながる可能性がある。同社のコンバージド・パケットオプティカル・プラットフォームとソフトウェア主導の制御は、サービスプロバイダーによるレガシーネットワークの近代化を加速することも狙う。Ribbonは特定領域での効率を武器に競争しており、リアルタイムシグナリング、セッションボーダーコントローラー、輸送制御全般における強みは大きい。統合、マルチベンダー相互運用性、管理の簡素さには大きな価値がある一方で、最先端のフォトニクス提供を犠牲にする可能性もある。
とはいえ、Ribbonのコヒーレント波長ソリューションは堅牢であり、メトロ、地域、長距離、バックボーンネットワークをサポートする。筆者は同社のサービスアウェアな輸送と、ローコード自動化の組み込みも評価している。スループットと遅延の要件に基づいて、手動介入なしにインフラ資源を動的に適応させる能力は強力であり、とりわけ電力を大量に消費するAIワークロードの要求が高く予測困難であることを踏まえると、その価値は大きい。
最後に、Applied Optoelectronics, Incは、これまで他のインフラプロバイダーに対して自社製品をホワイトラベルで提供してきた経緯から、耳にしたことがない人も多いだろう。しかし状況は間もなく変わるかもしれない。AOIは、NASAジョンソン宇宙センターが宇宙環境における高純度半導体材料の耐久性を評価するのを支援したことにルーツを持つ。
同社は垂直統合型の光モジュールサプライヤーであり、レーザーダイオード製造、光サブアセンブリ、トランシーバーに従事する専門インフラソリューションプロバイダーでもある。また、データセンター、ケーブルおよび通信サービスプロバイダー向けのターンキー機器、さらに高速ブロードバンド展開を支えるラストマイルのFTTHソリューションも提供する。特筆すべきは、同社がヒューストンでの生産拡大に注力しており、1億5000万ドルの投資と、昨年付与されたテキサス州政府の200万ドルのインセンティブパッケージを背景にしている点である。半導体とAIインフラに紐づくサプライチェーンの国内回帰を米国の州政府および連邦政府が働きかけるなか、これは同社にとって追い風になり得る。
筆者は今後数カ月、ヒューストン郊外シュガーランドにある製造施設の視察を含め、同社の経営陣と時間を過ごしながら、AOIに関する追加の見解を提供する予定である。
サービスプロバイダー
サービスプロバイダーは光ネットワークを展開・運用しており、Cogent Communications、Lumen、Zayoは検討に値する。
Cogent Communicationsは、世界200超の市場で通信事業者と企業のニーズに応える、オール・オプティカルIPネットワークを運用する。同社のバックボーンは、運用の簡素さとコスト効率の高いサービスを提供するために、高密度のピアリングを前提として設計されている。Cogentの競争優位は、ルート密度、ピアリング関係、リーンな運用モデルによって実現される、IPトランジットにおける価格リーダーシップである。しかし、価値に基づく価格設定に注力する姿勢は、ソフトウェア定義輸送やマネージド波長サービスが欠けていることによるサービスの厚み不足という代償を伴う。
Lumenは、約50万のファイバールートマイルに及ぶ光ネットワークを基盤に、60カ国にわたって顧客へサービスを提供する。サービスのポートフォリオは多様で、企業、政府、卸売顧客に向けた波長サービスなどのファイバーベースのソリューションを提供している。その中には、同社のプライベート・コネクティビティ・ファブリックも含まれ、光損失を抑えつつ容量を高めることで、新たなAIワークロードを支える専用AIネットワークとして位置づけられている。クラウドホストおよびネットワークエッジでのモデル学習に伴うデータ伝送のオーバーヘッドを支えるため、従来のネットワークアーキテクチャを再構想する必要があるという観点からも、この焦点設定は評価できる。
最後に、Zayoは、世界400超の市場にまたがる最大級の独立系ファイバーネットワークの1つを保有し、企業、ハイパースケーラー、通信事業者のニーズに対応している。メトロおよび長距離における同社の厚みは、ダークファイバー、波長サービス、プライベートのマネージドネットワーキングサービスの提供を可能にする。これらは、専用ファイバー、ハードウェア、そしてコンシェルジュレベルのサポートを組み合わせ、特定ユースケースに向けた高度に最適化されたソリューションを提供する。筆者は特に、自動化ツールへの投資を通じ、サービスを迅速かつ容易に立ち上げられる迅速なプロビジョニングに注力している点を評価している。DDoSを含むセキュリティ機能への投資は、高頻度取引や金融取引処理を超えて、厳格な規制産業に関わる組織がコンプライアンス要件を満たすことも担保する。
妥協のない光ネットワーキングを実現する
光ネットワーキングは、台頭する現代のAIワークロードとアプリケーションを支えるうえで不可欠である。シリコン、インフラ、サービス提供のいずれも、ルート多様性に必要な帯域と遅延を支えるために、精緻に調整され、目的特化で構築されなければならない。消費電力は引き続き課題であるが、性能とのトレードオフであってはならない。これは、800G、1.6T、そしてそれ以上の容量を支える形で光ネットワークが進化するにつれ、特に重要になる。さらに、運用コスト抑制とマージン強化という利点を提供するディスアグリゲーテッド（分離）アーキテクチャは魅力的だが、統合の複雑性と、新サービスを迅速かつ簡便にプロビジョニングする必要性を理解しなければならない。
良い知らせは、光ネットワーキングのエコシステムがこれらの課題に応えつつある点である。現在の光ロードマップ、将来を見据えた研究開発、サービス提供への投資は、AIデータセンターの急速な増加に歩調を合わせている。
