Murataシリコンキャパシタ:AI光モジュールの電源

Murata Silicon Capacitors and the Race to 3.2T Optical Modules

Murataシリコンキャパシタ:AI光モジュールの電源

TL;DR
  • イーサネット速度は2000年の10Gから今日の主流である1.6Tへと向上し、業界は2028年頃の3.2T光モジュール— わずか20年足らずで3桁の飛躍。
  • Murataを位置づけている広帯域シリコンキャパシタその高速化を実現する鍵として、160Gで挿入損失0.5 dB未満ながら220 GHzでも性能を発揮するデバイスを提供している。
  • 光モジュールはプラガブル型から非プラガブル型(NPOおよびCPO)へ移行しており、およそ1.6Tおよび3.2Tモジュールの20%は、ハイパースケールネットワーキングを背景に、非プラガブルアーキテクチャを採用すると見込まれている。
  • 部品購入者にとって実用的なシグナルは、光モジュールが小型化する中でも光モジュール内部の受動部品が増えていることだ — これにより埋め込みキャパシタおよびカスタムシリコン基板のアプローチが設計判断の前面に押し出されている。
  • Murataは6インチと8インチのシリコンキャパシタラインの両方を運営しており、現在、生産能力のボトルネックはないと述べている。これは複数年にわたる光モジュール構築を計画する購入者にとって重要だ。

1. 何が起きたか

イーサネットの速度向上はいくら強調してもしすぎることはない。2000年には10ギガビット毎秒が最先端だった。今日では、1.6テラビット毎秒(1.6T)は光モジュールの主流ハイエンドであり、業界はすでに3.2T(2028年頃)への移行を描いており、一部の観測筋は2030年を指摘している。これは約20年間で3桁の速度向上であり、あらゆる光モジュール内の受動部品を設計の戦場に変えた。

その戦場の中心にあるのは、地味なコンデンサ—具体的には、シリコンコンデンサ. 数十年にわたりエレクトロニクスを支配してきたセラミックコンデンサとは異なり、シリコンコンデンサは半導体プロセスを用いて製造されるため、本質的により広く平坦な周波数応答を実現する。光モジュールが単一レーン200G、そして最終的には400Gや800Gへと進むにつれ、信号を結合・デカップリングするコンデンサは、ますます広がる帯域幅全体で追随しなければならない。まさにそれは、Murata販売しているものだ。

2026年中国国際光電子博覧会で、Murataのシリコンコンデンサ製品ラインは、AIデータセンター向け光インターコネクトを対象としたフルポートフォリオを展示した。Murataのシリコンコンデンサ担当シニア製品ライン・マネージャーであるOlivier Gaborieau氏は、立ち上がりを牽引しているものについて率直に語った。「私の見解では、AIが最大の要因だ。2014年や2016年には、現在見られるものの多くは単純に存在しなかった。なぜなら、AIの到来が、モジュール業界全体をより高速へと押し上げる最大の原動力になってきたからだ。」

Murataが展示した製品ラインナップは、セラミックコンデンサ、シリコンキャパシタ、パワーIC、水晶発振器およびサーミスタ、インダクタ、フィルタ、薄膜ニオブ酸リチウム(TFLN)変調器、ならびにLTCCおよびLCP基板に及び、次世代のプラガブル光モジュールを明確に狙った広範なポートフォリオである。しかし、そのストーリーの中でシリコンキャパシタは、業界で最も困難な技術課題、すなわち高速化が進む中で信号インテグリティを維持することに直接つながる要素である。

2. なぜ重要なのか

光インターコネクト向けに部品を調達する人々にとって、シリコンキャパシタのストーリーが重要であるのは、データセンターのサプライチェーン全体を再形成しつつある3つの力が交差する位置にあるからである:高速化、統合、小型化。光モジュールは高速化する一方で、小型化と複雑化が進んでおり、内部の受動部品にはより狭いスペースでより多くの役割が求められている。これはサプライチェーンに緊張をもたらす要因であり、単一の部品カテゴリーであるコンデンサーが戦略的な議論の的になっている理由でもある。

高速化の力は最も明白だ。光モジュールがレーン当たり100Gからレーン当たり200G、さらにそれを超える領域へ移行するにつれて、コンデンサーが処理しなければならない帯域幅は広がり続けている。100Gで問題なく動作したコンデンサーが、200Gでは信号インテグリティのボトルネックになり得る。その結果、モジュールメーカーは長年使用してきた受動部品を再評価せざるを得なくなり、適切な高周波性能を備えたサプライヤーは価格決定力と設計上の影響力を得る。

統合の力はより微妙だが、おそらくより重要だ。光モジュールは、モジュールがスイッチに差し込まれる別個の箱であるプラガブルフォームファクターから、次のような非プラガブルアーキテクチャへ移行している:NPO(パッケージ近接光学)およびCPO(co-packaged optics). CPOでは、光学部品がスイッチシリコンと直接コパッケージされ、電気経路を短縮し、DSPの多くを取り除き、消費電力を低減する。Murataは、3.2T CPOオンボード光モジュールが4×OSFP800プラガブルモジュールと比較して100倍超の体積削減を実現するという比較を挙げている。この種の密度は、どの部品をどこに搭載できるかを変える。

小型化の原動力はその帰結である。モジュールが小型化し、プロトコルがより多くの機能を要求するにつれて、各モジュール内のパッシブ部品の数は実際には減少せず増加している。これは物理的な矛盾を生む。すなわち、パッシブ部品は増えるがスペースは減る。Murataの答えは埋め込みコンデンサ— 上に半田付けするのではなく基板自体に作り込まれたパッシブ部品 — およびカスタムシリコン基板。バイヤーにとって、これは当社がチップサプライチェーン全体で追跡してきたより広範な変化の最先端である。今日は遠い将来のように見える生産能力と統合の制約は、予想よりも早く到来する傾向があり、これは当社が次の点を考察したテーマである:AI光モジュールのボトルネック.

この需要を大局的に捉えるために、AIクラスターがネットワーク層でどのような姿になるかを考えてみよう。単一のハイパースケール訓練クラスターは、スイッチと光リンクの階層を通じて数万基のアクセラレータを接続でき、それらのリンクを担う光モジュールは、1回の配備全体で数十万個単位で数えられる。そうしたモジュールはすべて同じ経済性を備えている。すなわち、モジュールあたりの帯域幅はより大きく、ビットあたりの消費電力はより少なく、ラックあたりの占有スペースはより小さい。モジュールあたりで部品の変更がわずかな電力やスペースを節約するだけでも、クラスター全体での節約量は膨大になる。だからこそ、モジュール内のパッシブ部品、とりわけコンデンサは、後回しにされるものではなく、真剣なエンジニアリング上の注目を集める対象となっているのであり、また当社が以下に関する報道でサプライチェーン全体へのより広い影響を追跡してきた理由でもある:2026年のチップサプライチェーンを形作るシグナル.

3. 技術的背景

3.1 高速化の進展を文脈から理解する

コンデンサがなぜ重要になるのかを理解するには、「1.6T」と「3.2T」が部品レベルで実際に何を意味するのかを理解すると役立つ。1.6T光モジュールは通常、複数のレーンを組み合わせており、たとえばそれぞれ200Gの8レーン、またはそれぞれ100Gの16レーンである。各レーンは高速シリアル信号を伝送し、各レーンの信号経路には、DCを遮断しつつAC信号を通過させる結合コンデンサと、電源を平滑化するデカップリングコンデンサが含まれる。レーンあたりのレートが上がるにつれて、これらのコンデンサが通過させる必要のある周波数も上がり、コンデンサ自体の寄生インダクタンスと寄生抵抗が信号品質を損ない始める。

ここで、セラミックコンデンサとシリコンコンデンサの違いが決定的になる。セラミックコンデンサは周波数応答が限られたディスクリート部品であり、ある点を超えると寄生インダクタンスのため、コンデンサとしてよりもインダクタとして振る舞うようになり、これは高速信号経路がまさに望まないことである。対照的に、シリコンコンデンサは寸法制御が非常に厳密な半導体ウェハー上に作製されるため、数十ギガヘルツ、さらには数百ギガヘルツに至るまで平坦で広帯域な応答を維持できる。これが、広帯域シリコンコンデンサにおける「広帯域」の意味である。

Murata wideband silicon capacitor product for high-speed optical modules.
Murataの広帯域シリコンコンデンサは、次世代光モジュールのAC結合およびDCデカップリングのニーズを狙ったものです。(出典:Murata)

光モジュール自体も、速度の向上と並行する進化を遂げています。2000年代初頭、標準的なフォームファクタはGBICやSFPのような比較的大型のプラガブルモジュールで、それぞれが単一レーンを担っていました。速度が上がるにつれて、業界はQSFP、次いでQSFP-DDやOSFPへと移行し、これらは複数レーンを1つのモジュールに詰め込むことで400G、800G、そして現在は1.6Tに到達しています。フォームファクタの各世代は、より小さなパッケージにより多くの帯域幅を押し込み、そのたびにコンデンサを含む周辺部品は、より高い周波数で性能を発揮しながら小型化を迫られてきました。シリコンコンデンサは、そうした要求への直接的な応答です。

この話の技術的な核心は、半導体プロセスとセラミック積層の違いにあります。セラミックコンデンサはセラミック誘電体と金属電極の多層積層構造であり、その実用周波数範囲はこの構造のインダクタンスによって制限されます。シリコンコンデンサはチップと同じように製造され、リソグラフィで定義されたフィーチャははるかに小さく、より均一に形成できます。その結果、セラミック部品では到達できない周波数までインピーダンスが低く平坦なままのコンデンサが実現します。まさにこれが、Murataが挙げる220 GHzという数値がそもそも可能である理由です。

3.2 プラガブル、NPO、CPO:光学系を実装する3つの方法

話のもう半分は、光モジュール自体の物理的アーキテクチャです。従来のプラガブルモジュールでは、光学部品は交換可能な別個のボックス内にあり、比較的長い電気経路を介してスイッチ ASIC に接続されています。速度が上がるにつれて、その長い経路は電力と信号品質の面でコストが高くなるため、業界はより緊密な統合へと移行しています。

NPO、すなわちパッケージ近接光学、光学部品をスイッチパッケージの近くに配置することでその経路を短縮し、一部の DSP 機能の必要性を減らして消費電力を削減します。CPO、すなわちコパッケージ光学、さらに進んで、光学部品をスイッチシリコンと直接統合する。2.5D構成 — 光学ダイと電気ダイが共通基板上に並んで配置される — か、それらを積層する3D構成のいずれかである。CPOは光学統合の最終形と広く言われており、100分の1の体積削減が実現する形態である。

Murataの予測では、およそ1.6Tおよび3.2Tモジュールの20%は、最大規模のAIクラスタのスケールネットワーキング要件に牽引され、非プラガブルアーキテクチャを採用するだろう。それはニッチではなく、数十億ドル規模の市場の重要な一部分であり、部品サイズと統合が最も重要になる部分である。

Evolution of optical module integration from pluggable to NPO to CPO.
光モジュールの統合は、プラガブルからNPO、最終的にはCPOへと移行しており、電気経路とモジュール自体を縮小している。(出典:Murata)

3.3 TFLNと変調器側

シリコンキャパシタは、光モジュールの部品表(BOM)の一部にすぎない。変調器側では、薄膜ニオブ酸リチウム(TFLN)は、2T以上のプラガブルモジュールに使用される電気光学変調器の主要技術として浮上しており、CPOおよびNPOアーキテクチャもサポートする。Murataは、シリコンキャパシタと並べてTFLN変調器を展示し、高速光リンクの信号結合機能と変調機能の両方をカバーする戦略を反映していた。

バイヤーにとっての関連性は、最高速の光モジュールが現在、広帯域パッシブ、TFLN変調器、高周波基板といった専門技術のクラスターを結集しており、それを提供できるサプライヤーはごく一握りであるという点にある。この集中はひいては、光モジュールプログラムの初期に行われる設計上の選択が特定のサプライヤーと特定の部品を固定化しやすくなることを意味し、パッシブ部品の選定を最初から正しく行うことの重要性を高める。

Murata thin-film lithium niobate modulator and silicon capacitor portfolio for optical interconnect.
Murataの光インターコネクトポートフォリオは、シリコンキャパシタ、TFLN変調器、およびLTCC基板とLCP基板に及ぶ。(出典:Murata)

市場アナリストも同じ移行を捉えている。Yoleや他の調査会社は、光インターコネクトがより高速化し、より緊密な統合へ向かうシフトを明らかにしてきており、シリコンキャパシタの機会はまさにその予測の中に位置している。バイヤーにとって重要なのは正確な市場規模の数字ではなく、方向性である。次の速度階層を可能にする部品は、初期の設計採用が重要になるほど専門化してきており、後発の参入者は認定済みの選択肢がより少ないことに直面する。

3.4 なぜ埋め込み型キャパシタが次の一手なのか

Murataの提案の中で最も先見性のある部分は、埋め込みコンデンサです。従来の設計では、コンデンサはモジュール基板にはんだ付けされる個別部品です。埋め込み設計では、静電容量が基板自体に作り込まれ、基板スペースを節約し、電気経路をさらに短縮します。モジュールサイズが縮小する一方で部品数が増えるにつれ、埋め込み容量はニッチな手法から主流の選択肢へと移行しています。

Murataは、カスタムシリコン基板と、NPOおよびCPO 2.5Dパッケージ向けのプリソルダ済みボールソリューションで、この移行を支援しています。同社はまた、顧客が設計段階の早い時期に埋め込みコンデンサの性能を評価できるモデリングツールも構築しています。調達チームにとっての要点は、次世代光モジュールの部品表(BOM)が、個別部品の購入から、統合されたカスタムソリューションの指定へと移りつつあることです。これにより、セカンドソーシングやサプライヤー関係のあり方が変わります。

Murata embedded capacitor and custom silicon substrate for CPO and NPO optical modules.
埋め込みコンデンサとカスタムシリコン基板により、モジュールメーカーは受動部品を基板自体に組み込むことができます。(出典:Murata)

これがなぜ重要かを理解するには、反実仮想を検討する価値があります。コンデンサが純粋に個別部品のままであれば、CPOおよびNPOモジュール内部のスペース縮小により、最終的にモジュールメーカーは部品数を減らすか性能を犠牲にするかの選択を迫られるでしょう。それは誰も望まないトレードオフです。埋め込みコンデンサの道は、受動部品を基板に移すことでその緊張を解消しますが、同時に、コンデンサがサプライヤー間で自由に交換できるコモディティではなくなることも意味します。設計がカスタムシリコン基板を採用すると、サプライヤー関係は深まり、切り替えコストは上昇します。これは単なる技術アップグレードではなく、光モジュールの受動部品の調達方法における構造的変化です。

4. 数値

次の表は、Murataがシリコンキャパシタポートフォリオについて共有した主要な性能および市場の数値をまとめたものです。これらの数値が重要なのは、キャパシタが実際に200Gまたは400Gレーンに追随できるかどうかを決めるパラメータだからです。

パラメータ 値 備考
イーサネット速度の推移 10G → 1.6T → 3.2T 2000 → 現在 → ~2028/2030
非プラガブルシェア(1.6T/3.2T) ≈20% NPOおよびCPOアーキテクチャ
広帯域コンデンサ周波数 220 GHz この周波数でも良好に動作
160Gでの挿入損失 <0.5 dB コンデンサを通る信号経路の損失
リターンロス >20 dB 反射信号抑圧
周波数当たり損失 0.005 dB/GHz 平坦な広帯域特性
省スペース(AC結合) 最大70% ディスクリート代替品と比較して
省電力 ~80% ディスクリート代替品と比較して
シリコンキャパシタの寿命 >20年 電圧、温度、経時変化に対して安定した静電容量
生産ライン 6インチ + 8インチ 生産能力のボトルネックは報告されていない

220 GHzという数値が最大の注目点だ。これは、セラミック部品が到達できる周波数をはるかに超える周波数でも、このコンデンサがコンデンサとして動作することを意味する。これはまさに、1レーンあたり200Gの信号が必要とする特性である。挿入損失とリターンロスの数値は、信号経路においてコンデンサがどれだけ透明に振る舞うかを示す — 挿入損失が低いほど、またリターンロスが高いほど、モジュールが伝送しようとする超高速信号の劣化が少ないことを意味する。0.005 dB/GHzという数値は、動作帯域全体で応答がピークを持たずフラットであることを表す方法だ。

スペースと電力の数値 — 最大70%のスペース削減と約80%の電力削減 — は、設計エンジニアの注目を集める商業的アピールである。CPOモジュールでは、1立方ミリメートル、1ワットのすべてが重要であり、スペースと電力を両方削減できる部品にはプレミアム価値がある。だからこそMurataはシリコンコンデンサをコモディティ以上のものとして位置付けられる。20年の寿命という数値は、光機器が長期にわたり稼働し続けることを期待するインフラ購入者にとって重要である。

5. 影響を受けるのは誰か

光モジュールメーカーは最も直接的な対象読者です。800G、1.6T、最終的には3.2Tモジュールを開発する企業は、セラミックコンデンサとシリコンコンデンサのどちらを選ぶか、またディスクリート受動部品と埋め込み型受動部品のどちらを選ぶかを決める当事者です。彼らの設計判断は、どの部品が設計に採用されるかを左右し、そうした判断は製品世代をまたいで固定化されやすい傾向があります。

データセンター事業者とハイパースケーラーは間接的ではあるものの、最終的な受益者です。AIクラスターは高速化を牽引する需要エンジンであり、そうしたクラスターを構築する事業者は電力、密度、信頼性を重視します。これらはいずれもシリコンコンデンサの話に関係します。すべてのモジュールで電力とスペースを節約する部品は、数十万のモジュールを抱えるデータセンター全体で積み重なって効果を発揮します。

部品購買担当者と調達チームはこれを先行指標として読むべきです。Murataのようなサプライヤーが、小型化するモジュール内の受動部品点数が増えており、埋め込み型受動部品が答えだと述べる場合、光モジュールの部品表(BOM)がまさに変わろうとしていることを示します。長年ディスクリートコンデンサを調達してきた購買担当者は、次の設計でカスタム基板や統合ソリューションが求められることに気づくかもしれません。それは調達の進め方を変えるものです。

競合する受動部品サプライヤー— 特にセラミックコンデンサの大手は — 技術転換に直面している。セラミックコンデンサがなくなるわけではないが、最高速でスペース制約が最も厳しい光モジュールこそ、シリコンコンデンサと埋め込み受動部品が進出している領域である。この圧力が、今後数年間の受動部品市場を形作るだろう。

理解しておく価値のある企業コンテキストもある。Murataは、世界最大のセラミックコンデンサメーカーとして最もよく知られている — 事実上すべての電子機器に搭載されるコモディティ受動部品である — そして、そのシリコンコンデンサラインは、セラミック積層ではなく半導体製造に基づく、より専門的で高付加価値な階層への意図的な一歩である。Murataにとって、それはセラミックコンデンサ競合との差別化を図り、光モジュール市場のプレミアム領域を獲得する方法である。購買担当者にとっては、エレクトロニクス業界全体で既に深い関係を持つサプライヤーが、次世代光モジュールが必要とする特定の高周波受動部品に今押し進んでいることを意味する — これは調達オプションを広げると同時に、受動部品サプライチェーンの多くを既にカバーする企業に専門知識を集中させることになる。

6. シナリオ

シナリオA — 着実な採用: シリコンコンデンサが1.6Tの波に乗る

基本ケースは、業界が1.6Tの立ち上げを進め3.2Tへ向かう中で、シリコンコンデンサが最高速モジュールで引き続きソケットを獲得するというものである。セラミックコンデンサは低速でコスト重視の設計で引き続き支配的であり、シリコンおよび埋め込み受動部品がプレミアムでスペース制約のある階層を担う。購買担当者にとって、これは突然の混乱を伴わない漸進的な移行である — ただし、シリコンコンデンサのサプライヤーに早くから慣れておくことが有利に働く。

シナリオB — 埋め込み受動部品が主流化する

より積極的なシナリオは、縮小するモジュールにより多くの個別部品を詰め込む物理的限界に後押しされ、CPOおよびNPOモジュールで埋め込み容量が予想より早く標準になるというものだ。そうなれば、最高速モジュール向けの個別パッシブ事業はカスタム基板へと置き換わる形で縮小し、基板と部品の両方を手がけるサプライヤーへ力関係が移る。バイヤーは部品調達から統合ソリューションの指定へと移行する必要があるだろう。

シナリオC — 生産能力の逼迫が後から発生する

リスクシナリオは、3.2Tへのランプアップが生産能力の制約と衝突することだ。Murataは現時点でボトルネックはないと述べており、6インチと8インチの両ラインが稼働していることを踏まえるとそれは信憑性がある。しかしシリコンコンデンサは半導体製品であり、半導体の生産能力は需要が加速すると逼迫しがちだ。AI主導の光需要がシリコンコンデンサの生産能力を上回れば、まさに最高速モジュールが必要とする部品のリードタイムが延びるだろう。早い段階で供給を確保するバイヤーは影響を免れるが、シリコンコンデンサを後回しに扱うバイヤーはそうならない。

実際には、結果は複合的なものになるだろう。現時点では着実な採用が進み、埋め込みパッシブへの移行が徐々に進み、3.2Tが近づくにつれて注視に値する生産能力の問題が浮上する。共通するのは、ほとんどのバイヤーがこれまで意識してこなかった部品カテゴリーであるコンデンサが、AIネットワーキング構築における戦略的インプットになりつつあるということだ。

Murata silicon capacitor array and differential-pair products for high-density optical modules.
差動ペア向け製品とコンデンサアレイは、Murataが進める高集積化への取り組みの一部だ。(出典:Murata)

より広い教訓はサプライヤー戦略にある。Murataは単に部品を売っているのではなく、アーキテクチャを売っている。すなわち、モジュールが縮小し続け、レーン数が増え続けられるように、パッシブを基板へ、そしてカスタムソリューションへと移行させる方法だ。これはAIサプライチェーンの他の場面で見られるのと同じプレイブックであり、勝ち残るサプライヤーはソリューションをより多く束ねられる企業である。バイヤーにとっての意味は、パッシブ部品の決定が設計上の決定になりつつあり、設計上の決定は早期に行われ、覆すのが難しいということだ。

7. バイヤーが行うべきこと

まず、光モジュール内のパッシブ部品が変化していることを認識してください。光モジュールまたはその内部部品がBOMに含まれている場合、コンデンサはもはや後回しにされるコモディティではありません。最高速の設計はシリコンおよび埋め込みパッシブへ移行しており、この変化は時間とともにより多くの設計に波及するでしょう。

第二に、モジュールサプライヤーにパッシブ部品戦略について尋ねてください. 1.6Tまたは3.2Tモジュールについて、シリコンキャパシタを使用しているか、埋め込み容量へ移行する計画があるか、そしてNPOとCPOのスペース制約をどのように管理しているかを確認する。その会話により設計リスクが早い段階で明らかになる。

第3に、シリコンキャパシタの供給基盤を追跡する. Murataはリーダーだが、シリコンキャパシタ領域で唯一の存在ではない。また、このカテゴリは小さいため、AI需要が加速すると供給能力が急速に逼迫し得る。認定サプライヤが誰であるかを把握すること、そしてセカンドソースを持つことは、汎用品よりも専用部品にとって重要である。

第4に、3.2Tへの移行をタイミングのシグナルとして注視する. 2028年頃の3.2Tへの移行は次の大きな転換点であり、光サプライチェーン全体に設計変更の波を引き起こすでしょう。その移行に今から備えるバイヤー — サプライヤーと関わり、代替品を認定し、リードタイムが長期化し得る領域でバッファを積む — は、他社より優位に立てます。

第五に、コンデンサの決定を他人事だと考えないでください. 従来の部品表では、コンデンサはモジュールサプライヤーや契約製造業者に選定を任されることが多く、バイヤーが目にすることはありません。しかし1.6Tまたは3.2Tモジュールでは、コンデンサの選択 — セラミックかシリコンか、ディスクリートか埋め込みか — がモジュールの消費電力、サイズ、信頼性に直接影響し、それはまさにバイヤーが気にする事項です。「どのパッシブ部品を使っていますか、セカンドソースは認定済みですか?」という簡単な質問をするだけで、設計リスクが供給問題になる前に浮き彫りになります。

光モジュール、シリコンコンデンサ、またはその周辺のパッシブ部品およびアクティブ部品を調達しているなら、当チームがサプライヤーの整理と、部品表に照らした供給可否の確認をお手伝いします。

8. タイムライン

  • 2000— Ethernetの速度は10ギガビット毎秒に達する。
  • 2014–2016— AI時代初期の光学技術。現在の高速モジュールが備える多くの機能はまだ存在していなかった。
  • 2026— 800Gおよび1.6Tモジュールの出荷量が拡大。MurataはAI光インターコネクト向けのシリコンキャパシタポートフォリオを展示している。
  • 2028— 3.2T光モジュールが市場投入されると予想される。
  • 2028–2030— 非プラガブルアーキテクチャ(NPO/CPO)がシェアを拡大。埋め込み型キャパシタが主流化へ向かう。

9. FAQ

Q: シリコンキャパシタとは何ですか。また、セラミックキャパシタとはどう異なりますか?
A: シリコンキャパシタは半導体プロセスを用いて製造されるため、ディスクリートのセラミックキャパシタよりも広帯域で平坦な周波数応答が得られます。そのため、1レーンあたり200Gおよび400Gの光信号の非常に高い周波数に適しています。

Q: 光モジュールに広帯域キャパシタが必要なのはなぜですか?
A: 各高速レーンには、AC信号を通過させる結合キャパシタと、電源を平滑化するデカップリングキャパシタがあります。レーンあたりの速度が上がるにつれて、キャパシタは信号を劣化させずにより広い帯域幅で動作する必要があります。

Q: NPOとCPOとは何ですか?
A: NPO(near-package optics)とCPO(co-packaged optics)は、光学系をスイッチシリコンと統合する非プラガブルな方式です。CPOはこれらを直接統合し、プラガブルモジュールと比較してサイズと消費電力を大幅に削減します。

Q: TFLNとは何ですか?
A: 薄膜リチウムニオベートは、高速光モジュール向けの電気光学変調器に使用される材料で、2T以上のプラガブル設計やCPOおよびNPOアーキテクチャを含みます。

Q: 埋め込みコンデンサとは何ですか?
A: 埋め込みコンデンサは、個別部品としてはんだ付けされるのではなく、基板に作り込まれます。基板スペースを節約し、電気経路を短縮します。これは、部品点数が増える一方でモジュールが小型化するにつれて、ますます重要になっています。

Q: シリコンコンデンサには供給リスクがありますか?
A: Murataは、現在6インチと8インチの両ラインを稼働しており、生産能力のボトルネックはないと報告しています。ただし、半導体製品であるため、AI駆動の光需要が加速すればシリコンコンデンサの生産能力が逼迫する可能性があり、注視する価値があります。

Q: 3.2Tへの移行は部品調達にどのような影響を与えますか?
A: 2028年頃の3.2Tへの移行は、光モジュールの再設計の波を引き起こし、各再設計でパッシブ部品の選定が再び行われるようになります。買い手は、サプライヤーがシリコンコンデンサと埋め込み型コンデンサをそうした設計に投入してくることを想定すべきであり、移行によって供給能力が逼迫する前に、認定済みの供給を確保するため早期に関与すべきです。

Q: シリコンコンデンサはセラミックコンデンサをそのまま置き換えられる代替品ですか?
A: 一般にはそうではありません。シリコンキャパシタは、高周波・スペースに制約のある用途向けの専門的で高性能な選択肢です。セラミックコンデンサは、多くの低速かつコスト重視の設計では依然として適切な選択です。この2つの技術は相互に置き換え可能というより相補的であり、そのため設計上の選択が重要です。

10. 用語集

光モジュール
電気信号を光信号に変換し、またその逆に変換するトランシーバーで、データセンター内でスイッチとサーバーを接続するために使用される。
1.6T / 3.2T
光モジュールのデータレートは毎秒1.6テラビットおよび3.2テラビット。
シリコンキャパシタ
半導体プロセスで作製されたキャパシタで、広帯域の高周波性能を提供する。
AC結合
通常は直列コンデンサによって、DCを遮断しながらAC信号を通過させること。
DCデカップリング
電源レール間にコンデンサを配置して電源を平滑化すること。
NPO
パッケージ近接光学。プラガブルモジュールと完全なコパッケージングの中間段階。
CPO
スイッチシリコンと光学素子を直接統合するコパッケージド光学(Co-packaged optics)。
TFLN
高速電気光学変調器に用いられる薄膜ニオブ酸リチウム。
埋め込みコンデンサ
個別部品として実装されるのではなく、基板に作り込まれたコンデンサ。
挿入損失 / 反射損失
部品がどれだけ信号を吸収または反射するかを示す指標。挿入損失は低いほど、反射損失は高いほど良好です。
セラミックコンデンサ
セラミック層を積層して構成されたコンデンサで、エレクトロニクスにおける主要なディスクリート受動部品です。
QSFP-DD / OSFP
400G、800G、1.6Tリンクに使用されるマルチレーンのプラガブル光モジュールフォームファクタ。
プラガブルモジュール
スイッチやサーバーに挿し込む着脱可能な光トランシーバーで、コパッケージド光学(co-packaged optics)とは対照的なもの。

11. 出典

  • Murata Manufacturing — シリコンキャパシタ製品ラインの資料および2026 China International Optoelectronic Expositionでの発言。
  • Murataのシニアプロダクトラインマネージャー、Olivier Gaborieau氏へのインタビュー(International Electronic Business(ESMC)による報道)。
  • Yole Group — 光モジュールおよびRF市場データ。

シリコンキャパシタは小さな部品だが、光ネットワーキングの次なる展開において極めて大きな役割を担う。イーサネットが1.6Tから3.2Tへと進み、AIクラスターが帯域幅をますます要求し続けるなか、それらの信号をクリーンに保つパッシブ部品は、脇役から設計議論の中心へと移りつつある。購買担当者にとっての教訓は、半導体サプライチェーン全体に当てはまるものと同じだ。すなわち、これまで意識する必要がなかった部品こそが、最初に制約となることが多い。そうした意味で、Murataのシリコンキャパシタへの賭けは、次のボトルネックがどこで形成されるかへの賭けであり、今日静かに基板へと溶け込んでいく部品が、次の速度段階が到来したときに最も重要になることを思い起こさせる。調達チームにとって、これは物語の縮図そのものである。誰も注視していなかった部品こそが、製品が予定どおり出荷できるかどうかを左右することが多く、早くから注視し始めたチームが制約を先回りできるのだ。

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