ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) 市場はどのようにして分析、AI、科学研究の高速化を実現するのでしょうか?

最終更新日:2026年1月6日 21:30

データ集約型ワークロードが企業および研究インフラを再定義する中、高性能コンピューティング（HPC）市場が加速

組織が急増するデータ量とますます複雑化するコンピューティングニーズに直面する中、高性能コンピューティング（HPC）市場は、現代のデジタルインフラの中核を成す柱になりつつあります。現在、世界の研究機関の65%以上が、シミュレーション、モデリング、大規模分析にHPCシステムを活用しており、フォーチュン500企業の58%以上が、AIトレーニング、リスクモデリング、製品シミュレーションをサポートするためにHPCワークロードを導入しています。最新のHPCシステムは、1秒あたり1京回以上の計算を実行でき、気候科学、ゲノミクス、材料研究、金融サービスなど、さまざまな分野でより迅速な洞察を可能にします。 TOP500リストによると、世界最速のスーパーコンピュータの70%以上がアクセラレータベースのアーキテクチャを採用しており、GPUとヘテロジニアスコンピューティングへの明確なシフトを反映しています。データ生成は拡大を続け、世界のデータ量は2024年には120ゼタバイトを超えると予想されており、HPCはもはやニッチな技術ではなく、業界全体にとって戦略的な要件となっています。

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ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）市場の動向

ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）市場を形成するトレンドは、AIとクラウドコンピューティングとの柔軟性、効率性、そして融合の向上を指し示しています。大きなトレンドの一つはハイブリッドHPC環境の台頭で、2024年には組織の約52%がオンプレミスとクラウドベースのHPCリソースを組み合わせて使用すると予想されています。アクセラレータの導入は拡大を続けており、新規導入されたHPCシステムの75%以上にGPUとAIアクセラレータが搭載されています。エネルギー効率も大きなトレンドの一つで、最新のシステムは10年前のワットあたり10ギガフロップス未満から、ワットあたり60ギガフロップス以上を実現しています。ラックあたり50キロワットを超える電力密度に牽引され、新規導入における液冷システムの導入率は40%を超えています。AIワークロードはHPC環境への組み込みがますます進んでおり、研究および企業環境におけるHPCコンピューティング全体の約30%を占めています。同時に、ソフトウェア定義の HPC プラットフォームが普及しつつあり、プロビジョニングの高速化と、単一クラスター内で 25 種類を超える異なるワークロードタイプのサポートを可能にしています。

ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) 市場のダイナミクス

推進要因: AI、シミュレーション、データ集約型ワークロードの需要増加。

ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) 市場の主な推進要因は、従来の IT インフラストラクチャの能力を超える AI、シミュレーション、高度な分析ワークロードの急速な拡大です。単一の大規模な AI モデルをトレーニングするには、1,000 台を超える GPU を数週間にわたって継続的に実行し、ペタバイト規模のデータを消費する場合があります。ヘルスケアとライフサイエンスの分野では、ゲノムシーケンスワークフローでは通常、1 回の実行で 30 億を超える塩基対を処理し、創薬シミュレーションでは何百万もの分子相互作用が発生する可能性があります。金融機関は、規制と市場の需要を満たすため、HPC プラットフォームを使用して毎日 1,000 万件を超えるリスクおよび価格設定のシミュレーションを実行しています。製造業では、デジタルツインモデルは設計の反復ごとに数十億回の計算を実行し、物理的なプロトタイピングサイクルを 30% 近く削減します。これらのパフォーマンス集約型の要件により、組織は大規模な並列処理、低レイテンシ、および高い信頼性を大規模に提供できる HPC 環境への投資を迫られています。

制約: インフラストラクチャの複雑さと運用コストが高い。

強力な需要にもかかわらず、ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) 市場は、インフラストラクチャの複雑さと運用上の課題に関連する制約に直面しています。オンプレミスの HPC クラスターでは、電力、冷却、および物理的なスペースに多大な投資が必要になることが多く、エネルギーと冷却が総運用コストの 20% ～ 30% を占めています。大規模システムは 20 メガワットを超える電力を消費する可能性があり、これは 15,000 世帯以上の電力使用量に相当します。熟練した HPC 管理者は依然として限られており、世界中のエンタープライズ展開 50 件につき 1 人未満しか訓練を受けた専門家がいません。レガシー IT 環境との統合も難しい場合があります。特に、10 を超える異なるエンタープライズプラットフォームを実行している組織では困難です。ミッションクリティカルな HPC 環境でのシステムダウンタイムは 1 時間あたり 10 万ドル以上のコストがかかる可能性があり、信頼性と熟練した運用が不可欠となる一方で、コストもかかります。

機会: クラウドベースおよびオンデマンドの HPC サービスの拡張。

ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) 市場における大きな機会は、クラウドベースおよびオンデマンドの HPC サービスの拡張にあります。クラウド HPC プラットフォームは現在、10 万個を超えるコンピューティングコアと数千個の GPU に数分以内にアクセスできるようになり、導入のタイムラインが数か月から数時間に短縮されています。新しい HPC ユーザーの 45% 以上が、多額の先行資本投資を避けるためにクラウドファースト戦略を採用しています。従量課金制の価格モデルにより初期コストが約 40% 削減され、スタートアップ企業、研究グループ、中規模企業が HPC を利用できるようになります。クラウドプロバイダーは、AIトレーニング、計算流体力学、ゲノミクス、金融モデリング向けに最適化された、事前構成済みのHPC環境を25種類以上サポートしています。AIスタートアップの65%以上、ライフサイエンス企業の約50%が、ピーク時のワークロードに主にクラウドベースのHPCを利用しており、サービスプロバイダーとソフトウェアベンダーに大きな成長の機会が生まれています。

課題：増大する電力消費と持続可能性へのプレッシャー。

ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）市場における最も差し迫った課題の1つは、電力消費と環境への影響の管理です。HPCワークロードをサポートするデータセンターは、世界の電力需要の約2%を占めており、システム密度の増加に伴いこの数字は増加し続けています。多くの政府は、データセンターの電力使用量を5メガワット以上に制限する規制を導入しており、大規模なHPCの導入に直接影響を与えています。コンピューティング密度が高まるにつれて冷却要件が厳しくなり、一部のシステムではラックあたり80キロワットを超えています。エネルギー効率の高いプロセッサーと液体冷却により消費量は 15% ～ 25% 削減されますが、複数の HPC 施設を運用する組織にとって、持続可能性は依然として懸念事項です。パフォーマンスの向上と環境への責任のバランスを取ることは、システム設計者、オペレーター、および政策立案者にとって重要な課題になりつつあります。

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セグメンテーション分析

高性能コンピューティング (HPC) 市場は、多様な導入モデルとユースケースを反映し、タイプとアプリケーション別にセグメント化されています。オンプレミスシステムは引き続きミッションクリティカルでデータセンシティブなワークロードの大部分を占めていますが、クラウドベースの HPC は拡張性と柔軟性により急速に拡大しています。アプリケーション別では、政府および防衛、研究機関、BFSI、ヘルスケア、製造業が、世界全体の HPC 使用量の 70% 以上を占めています。

タイプ別

オンプレミス: オンプレミスの HPC システムは、世界全体の導入の約 55% を占めています。政府の研究所や防衛機関は、気候モデリング、核シミュレーション、国家安全保障のワークロードをサポートするために、サイトごとに 100 万以上のプロセッシングコアを備えたクラスターを運用しています。企業は、1 ミリ秒未満の応答時間を必要とする、レイテンシに敏感なアプリケーションにオンプレミスの HPC を好みます。使用率は 80% を超えることが多く、インフラストラクチャ投資の収益を最大化します。これらのシステムは、特に規制の厳しい業界において、厳格なデータ主権とコンプライアンスの要件もサポートしています。

クラウド: クラウドベースの HPC は、市場使用量の約 45% を占め、90 か国以上に拡大し続けています。クラウドプラットフォームは、ノードあたり最大 8 個の GPU を備えた GPU アクセラレーションインスタンスを提供し、大規模なシミュレーションや AI トレーニングをサポートします。クラウド HPC を使用している組織は、プロジェクトの開始が 35% 高速化し、インフラストラクチャのオーバーヘッドが 28% 削減されたと報告しています。クラウドの導入は、スタートアップ企業、研究コンソーシアム、変動的または季節的なコンピューティング需要を持つ企業の間で特に盛んです。

アプリケーション別

政府および防衛: 政府および防衛アプリケーションは、世界の HPC 使用量の約 22% を占めています。政府機関は、暗号化、インテリジェンス分析、天気予報、防衛シミュレーションをサポートするために、200 を超える大規模 HPC システムを運用しています。これらのワークロードでは、継続的な運用と非常に高い信頼性が求められることがよくあります。

教育および研究: 大学や研究機関は市場活動の約 18% を占め、大規模なクラスターごとに 10,000 人以上の同時ユーザーをサポートしています。 HPC は、物理学、化学、気候科学、天文学の高度な研究を可能にし、プロジェクトごとに 50 テラバイトを超えるデータセットを処理します。

BFSI: BFSI は、リスクモデリング、不正検出、アルゴリズム取引によって推進され、HPC 導入の約 12% を占めています。金融機関は毎日何百万ものシミュレーションを実行し、並列処理を使用してモデル実行時間を最大 40% 削減しています。

製造: 製造業は市場の約 11% を占めています。HPC を活用したシミュレーションにより、製品開発サイクルが 25%～35% 削減され、自動車、航空宇宙、産業機器分野の設計精度が向上します。

メディアとエンターテイメント: メディアとエンターテイメントは約 8% を占め、HPC クラスターは視覚効果とアニメーションのために 1 秒あたり数千フレームをレンダリングします。スタジオでは、制作期間が最大 30% 短縮されたと報告されています。

ヘルスケアとライフサイエンス: ヘルスケアとライフサイエンスは使用量の約 9% を占め、1 回の実行で数十億のデータポイントを処理するゲノミクス、医療用画像、創薬ワークフローをサポートしています。

エネルギーと公益事業: エネルギーと公益事業は 7% 近くのシェアを占め、50 テラバイトを超えるデータセットを伴う地震モデリング、貯留層シミュレーション、グリッド最適化に HPC を使用しています。

地球科学: 地球科学は約 6% を占め、気象モデルと気候モデルを 1 キロメートル未満の解像度で実行して予測精度を向上させています。

その他: 小売、旅行、ホスピタリティなどのその他のアプリケーションは約 7% を占め、HPC を活用した分析を使用して 1 億件を超える顧客インタラクションを処理し、需要を最適化しています。

地域別展望

北米: 北米は、ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) 市場で約 35% のシェアを占め、トップを走っています。この地域には、複数のエクサスケールクラスのシステムを含む、TOP500 スーパーコンピュータの 3 分の 1 以上が集中しています。連邦政府の研究資金と企業による積極的な導入が継続的な拡大を支えており、クラウド HPC の使用量は 29% 増加しています。

ヨーロッパ: ヨーロッパは、国境を越えた研究イニシアチブと国立スーパーコンピューティングセンターに支えられ、世界の活動の約 28% を占めています。30 か国以上が共有 HPC プログラムに参加しており、製造業とエネルギー部門での産業利用は 21% 増加しました。

アジア太平洋: アジア太平洋地域は約 25% のシェアを占め、システム量の増加でトップを走っています。中国、日本、韓国、インドでは、研究、電子機器製造、AI 開発が牽引し、新規導入の 40% 以上を占めています。

中東およびアフリカ: 中東およびアフリカは、エネルギー、気候研究、デジタル政府への投資が増加しており、市場の約 12% を占めています。湾岸諸国では、国家レベルの HPC イニシアチブが 22% 増加しました。

主要なハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) 市場企業のプロファイル

NVIDIA
Cisco Systems
DDN
Cray
HPE
Oracle
AWS
Microsoft
Dell
NetApp
AMD
IBM
Intel
NEC

シェアが最も高い上位企業

NVIDIA: 最大のシェアを占めており、TOP500 システムの 70% 以上に GPU が導入されています。同社のアクセラレータは、チップあたり 60 テラフロップス以上のパフォーマンスを実現し、AI 対応 HPC ワークロードの大部分をサポートしています。

HPE: 国立研究プログラムをサポートする複数のエクサスケールシステムを含む、世界中で 50 を超える大規模スーパーコンピュータの導入でリーダーの地位を維持しています。

レポート全文は、こちらでご覧いただけます。https://www.globalgrowthinsights.com/jp/market-reports/high-performance-computing-hpc-market-101150

投資分析と機会

政府機関や企業が高度なコンピューティング機能を優先するにつれて、ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) 市場への投資は拡大し続けています。国家研究プログラムでは、年間数十億時間のコンピューティング時間を割り当てており、民間企業は IT インフラストラクチャ予算の最大 30% を HPC および AI プラットフォームに充てています。データセンター事業者は、液体冷却とエネルギー効率の高い設計に多額の投資を行っており、電力使用量を 20% ～ 25% 削減しています。ベンチャー支援を受けた AI およびライフサイエンスの新興企業は、クラウド HPC の利用に初期資金を割り当てることが増えており、40% 以上がコンピューティングアクセスを最優先事項として挙げています。クラウド HPC サービス、アクセラレータテクノロジ、および導入とワークロード管理を簡素化するソフトウェアプラットフォームに、最も大きなビジネスチャンスがあります。

新製品開発

ハイパフォーマンスコンピューティング (HPC) 市場における新製品開発は、パフォーマンス密度、効率、および使いやすさに重点を置いています。次世代プロセッサは現在、ソケットあたり 128 を超えるコアをサポートし、新しい相互接続は 400 ギガビット/秒を超えているため、大規模クラスターのレイテンシが短縮されます。モジュラー HPC システムでは、大幅な再設計なしで 100 ノードから 10,000 ノードへの拡張が可能です。ソフトウェアのイノベーションには、自動化されたワークロードオーケストレーションと AI 支援によるシステムチューニングが含まれ、使用率が最大 35% 向上します。ベンダーは、単一環境で50種類以上のワークロードをサポートする統合HPC-AIプラットフォームも開発しています。

最近の開発状況（2023～2024年）

NVIDIAは、HPCワークロード向けに800億個以上のトランジスタを搭載した次世代アクセラレータを発表しました。
HPEは、1秒あたり1京を超える計算能力を備えた新しいエクサスケールシステムを導入しました。
Intelは、ソケットあたり最大128コアをサポートするHPC CPUを発売しました。
AMDは、20台以上の新しいスーパーコンピュータにアクセラレータの導入を拡大しました。
IBMは、15のエンタープライズおよび研究プラットフォームにわたってHPC-AIの統合を強化しました。

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高性能コンピューティング（HPC）市場

本レポートは、ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）市場を、導入モデル、アプリケーション、地域を問わず包括的に網羅しています。14を超える業界における導入レベルを分析し、100を超えるHPC導入事例を評価し、システムアーキテクチャ、電力効率、スケーラビリティ指標を検証しています。対象地域は北米、欧州、アジア太平洋、中東・アフリカに及び、それぞれが世界全体の活動の12%から35%を占めています。本レポートでは、主要なテクノロジープロバイダーのプロファイル、競争上のポジショニングの評価、そして2026年から2035年までの市場を形成する投資動向、イノベーションへの道筋、運用上の課題を考察しています。

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