ハイパフォーマンス コンピューティング (HPC) の市場規模、シェア、成長、業界分析、タイプ別 (オンプレミス、クラウド)、アプリケーション別 (学術研究、バイオサイエンス、CAE、防衛、EDA/IT、金融サービス、政府、その他)、地域別の洞察と 2033 年までの予測

ハイパフォーマンス コンピューティング (HPC) 市場の概要

ハイパフォーマンス コンピューティング (HPC) 市場規模は、2024 年に 330 億 5,698 万米ドルと評価され、2033 年までに 44 億 1,878 万米ドルに達すると予想されており、2025 年から 2033 年にかけて 3.4% の CAGR で成長します。

ハイパフォーマンス コンピューティング (HPC) 市場は、複数の業界にわたるデータ集約型アプリケーションの増加に伴い、急速に拡大し続けています。 2024 年には、650 を超える世界的な組織が、1,000 テラフロップスを超えるコンピューティング能力を備えた HPC システムを利用しました。 AI ワークロード、気象シミュレーション、ゲノム分析により、トップ データ センター全体に導入された HPC キャパシティの合計は 9 エクサフロップスを超えました。リアルタイム分析をサポートする HPC システムの数は 31% 増加し、CPU-GPU アーキテクチャを統合したハイブリッド コンピューティング クラスターは前年比 43% 増加しました。新しく設置された HPC システムの約 28% が量子シミュレーション フレームワークをサポートしていました。また、市場には 52,000 台を超える高密度コンピューティング ノードが出荷され、110,000 台を超える特殊なアクセラレータが研究センターに配備されました。 HPC プラットフォームは、2024 年だけで 2.3 ゼタバイトを超えるデータを処理しました。 Tier-1 スーパーコンピューティング サイトの平均消費電力は 23 MW に達し、液体冷却と AI 支援のワークロード バランシングを使用して効率ベンチマークが 12% 向上しました。自動運転車のテスト、宇宙探査、気候予測における導入の増加により、モジュール式でスケーラブルでエネルギーが最適化された HPC システムに対する需要が高まりました。

主な調査結果

ドライバ：業界全体で AI、機械学習、シミュレーション テクノロジーの採用が増加。

国/地域:米国が導入を主導し、世界の HPC システム導入の 34% を占めています。

セグメント：クラウドベースの HPC は、スケーラビリティとアクセシビリティにより圧倒的なシェアを保持しました。

ハイパフォーマンス コンピューティング (HPC) 市場動向

2024 年の HPC 市場では、クラウドベースおよびハイブリッド コンピューティング モデルの導入が加速しました。世界中で 310,000 を超える HPC クラウド インスタンスが導入され、2023 年の 228,000 から増加しました。パブリック クラウド プロバイダーは、バイオサイエンス、自動車設計、エネルギー予測における HPC ワークロードの 180 万時間を超えるコンピューティング時間を促進しました。コンテナー化された HPC ソリューションの需要は 47% 増加し、36,000 の新しいアプリケーションでマイクロサービス ベースのアーキテクチャの統合が可能になりました。 GPU と AI アクセラレータの統合が急増し、64,000 の新しい GPU ベースのクラスターが導入されました。インストールに関しては、NVIDIA の A100 チップと AMD の MI300 ユニットが優勢であり、新規導入の 80% 以上がこれらのチップセットに依存しています。量子コンピューティングでは、125 以上の大学が量子対応 HPC インフラストラクチャを導入し、19 大学が古典ノードと量子ノードを使用したハイブリッド シミュレーションを実行しています。

グリーン コンピューティングも注目を集めました。約 230 台のスーパーコンピューターに直接チップ液体冷却システムが導入され、熱エネルギーの無駄が最大 31% 削減されました。ノードあたり 10 ペタバイトを超えるソフトウェア デファインド ストレージ ソリューションは 38% 増加しました。オープンソースの HPC ソフトウェア スタックが注目を集め、オーケストレーションとストレージの最適化のために SLURM、OpenMPI、Lustre を統合した 57,000 の導入実績があります。民間企業、特にフィンテックとバイオテクノロジーの分野での利用が増加しました。 6,700 社以上の企業が財務モデルのシミュレーションに HPC を使用し、8,400 社以上が創薬に分子モデリングを採用しました。政府は 44 の新しい国立スーパーコンピューティング センターを委託し、ヨーロッパとアジア太平洋地域がそれぞれ 17 センターを提供しました。エクサスケール コンピューティングの需要は 11 エクサフロップスを超え、6 つのグローバル プロジェクトが 1 エクサフロップスのしきい値を超えました。リアルタイムの災害モデリング、高速衝突シミュレーション、および 3D 地理空間マッピングは、高度な HPC システムの主要なアプリケーションになりました。

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

ドライバ

"AI、シミュレーション、機械学習の導入がセクター全体で増加"

AI、ML、深層学習テクノロジーにより、より高速な計算に対する爆発的な需要が生じています。 2024 年には、910 万件を超える AI モデル トレーニング ジョブが HPC システム上で実行されました。新しい CPU-GPU アーキテクチャにより、平均ジョブ実行時間は 38% 短縮されました。防衛、航空宇宙、気象学におけるシミュレーション モデリングは 27% 増加し、シミュレーションあたり平均 3.2 テラフロップスのワークロードが生成されました。自動車メーカーは、HPC プラットフォームを使用して 50,000 を超える衝突シミュレーション テストを実施しました。金融サービスでは、上位 25 機関のうち 22 機関がモンテカルロ シミュレーションを高速化するために HPC を導入しました。このコンピューティング集約型アプリケーションの増加により、企業はスケーラブルなモジュール式 HPC プラットフォームへの移行を余儀なくされています。

拘束

"高いインフラコストとエネルギー需要"

HPC システムは急速に普及しているにもかかわらず、依然として資本集約的です。単一のエクサスケール クラスのシステムは 25 MW を超える電力を消費する可能性があり、インフラストラクチャだけで 5 億ドル以上の費用がかかります。 2024 年には、コンポーネント不足により、ペタフロップスあたりの平均導入コストが 17% 増加しました。液体冷却と特殊な電力供給により、480 以上の新規設置でインフラストラクチャの複雑さが高まりました。エネルギーコストは、Tier-1 施設の総 TCO の 26% を占めていました。エネルギー効率の悪さにより、世界中で 320 のプロジェクトが遅延または縮小されました。 HPC ソフトウェア スタックのライセンス費用も 19% 急増し、中小企業の予算はさらに制約されています。

機会

"クラウドネイティブ HPC とエッジ統合の拡張"

クラウド ネイティブ HPC サービスへの移行により、2024 年には 65,000 人を超える新規ユーザーがスケーラブルなアクセスを利用できるようになりました。クラウドベースのサービスにより、グローバル データ センター全体で 1 時間あたり 600 万 vCPU に達するバースト容量を備えた柔軟なリソース プロビジョニングが可能になりました。エッジと HPC の統合により、産業オートメーションとスマート グリッドで 9,700 件の新規導入が行われました。自動車 OEM は、リアルタイムのパフォーマンス分析のために 1,200 台のエッジ HPC ユニットをテスト ラボに設置しました。ヘルスケア アプリケーションでは、ゲノミクスとリモート診断のために 3,300 のエッジ ノードが採用されました。コンテナ化されたプラットフォームを介してオンプレミスとクラウドのクラスターを連携できる機能は、研究室、デジタル ツイン モデリング、航空宇宙工学プロジェクトに大きな機会をもたらします。

チャレンジ

"ソフトウェアの複雑さとスキル不足"

HPC システムの運用には、高度なスキルを持った人材が必要です。 2024 年には、41% 以上の組織が HPC スキルセットの制限を最大の制約として挙げています。クラスター リソースの構成ミスにより、3,500 を超えるインストールで平均 23% の効率低下が発生しました。 CPU と GPU のワークロード間の互換性の問題により、8,400 個のジョブ キューが遅延しました。ミドルウェアの専門家と並列プログラミングの専門家の不足により、12,200 件の導入スケジュールに影響が生じました。さらに、ソフトウェア環境では頻繁なパッチ適用が必要です。OpenHPC や Singularity などの一般的なプラットフォーム全体で 17,000 を超える脆弱性修正が発行されました。 Kubernetes、SLURM、ワークフロー エンジンなどのオーケストレーション ツールを管理するには学習曲線が急峻であるため、特に学術チームや小規模な産業チームにとっては複雑さが増します。

ハイパフォーマンス コンピューティング (HPC) 市場セグメンテーション

HPC 市場は種類と用途ごとに分割されており、学界から航空宇宙まで、さまざまなユーザーに対応しています。

タイプ別

• オンプレミス: オンプレミス システムは、2024 年の世界展開の 41% を占めました。約 5,800 の組織が、平均コンピューティング能力が 5 ペタフロップスを超えるプライベート HPC クラスターに投資しました。これらのシステムは、データ主権を必要とする政府防衛研究所、石油・ガス会社、独自の研究機関に好まれています。エネルギーとインフラストラクチャの制約により、設置は 3 MW を超える送電網アクセスを持つ施設に限定されました。約 2,900 のインストールが専用の Tier-3+ データ センターに収容されていました。
• クラウド: クラウドベースの HPC システムは市場需要の 59% を獲得し、310 万を超える仮想計算ノードによってサポートされています。コンテナベースの HPC クラスターは 48% の成長を遂げました。クラウドネイティブ プラットフォームにより、34,000 の研究開発センターと中小企業が、ハードウェアを所有することなくハイエンド コンピューティング サービスにアクセスできるようになりました。使用量ベースの価格設定モデルと柔軟なスケーリングは、金融サービス、メディア レンダリング、製薬シミュレーション全体で強力に採用されました。

用途別

• 学術研究: 1,200 を超える大学や機関が、気象予測、宇宙論、材料科学シミュレーションに HPC を使用しました。上位 100 大学の HPC ジョブキューは 42% 増加しました。
• バイオサイエンス: 8,400 以上の組織がゲノム配列決定、タンパク質フォールディング、疫学モデリングを実施しました。システムは 1 週間あたり 120 億件のゲノム読み取りを処理しました。
• CAE (コンピューター支援エンジニアリング): 自動車および航空宇宙部門は、HPC システムを使用して毎月 76,000 を超える FEA および CFD モデルを処理しました。
• 防衛: 国防研究所は、世界の HPC 能力の 18% をミサイルの軌道、サイバー防衛、シミュレーション戦争ゲームに使用し、39 台のスーパーコンピューターが軍事用途に割り当てられました。
• EDA/IT: 4,300 社を超える半導体企業がチップ設計に HPC を使用し、2024 年には 110 万時間のシミュレーション時間を生み出しました。
• 金融サービス: 6,700 社がリスク分析、不正行為検出、アルゴリズム取引に HPC を使用し、月間 74 億の計算サイクルを消費しました。
• 政府: 政府は、公衆衛生モデリング、気候変動シミュレーション、エネルギー移行プロジェクトのために 600 以上の HPC センターに資金を提供しました。
• その他: 残りのアプリケーションにはゲーム、アニメーション レンダリング、構造分析が含まれており、これらのユースケース専用の 3,200 のクラスターがあります。

ハイパフォーマンス コンピューティング (HPC) 市場の地域別の見通し

2024 年の HPC 市場は主要地域全体で好調なパフォーマンスを示し、それぞれが異なる成長推進要因に貢献しました。

• 北米

米国で最大のシェアを占め、22,000 を超えるシステムを導入しています。連邦政府の取り組みにより、防衛、生物医学、クリーン エネルギーの研究を支援する 19 の新しいスーパーコンピューティング センターが追加されました。カナダの機関は、気候分析と学術研究のために 1,800 の HPC ノードを採用しました。国境を越えた AI と 5G 研究協力により、クラウドと HPC の共同利用が 36% 増加しました。

• ヨーロッパ

続いて、18,000 以上のインストールを占めています。ドイツとフランスは、気候、健康、宇宙シミュレーションに焦点を当てた 7,100 のクラスターを合わせて追加しました。欧州連合は 11 のエクサスケール イニシアチブに資金を提供しました。英国は、フィンテックおよび製薬の研究開発ラボ全体に 3,200 のシステムを導入しました。スカンジナビア諸国は、持続可能なエネルギー プロジェクトで 3,000 を超える HPC システムを活用しました。

• アジア太平洋地域

導入数は 29,000 を超え、急速に成長しました。中国は、特にスマートシティと量子シミュレーションの研究において、14,700の新しいシステムで先頭に立った。日本と韓国は、ロボット工学、ゲノミクス、天気予報の分野で合わせて 8,200 のクラスターを展開しました。インドは学術および防衛部門に新たに4,900の施設を設置し、その能力を増強した。

• 中東とアフリカ

導入数は 4,100 件と着実に拡大しました。サウジアラビアとアラブ首長国連邦は、石油探査とスマートシティ開発に使用される 2,700 システムを占めました。南アフリカは、ゲノミクスと天体物理学をサポートする 600 のクラスターを展開しました。エジプトとケニアは共同で国家科学ネットワークに800のシステムを追加した。

ハイパフォーマンス コンピューティング (HPC) 企業のリスト

• AMD
• NEC
• HPE
• スゴン
• 富士通
• インテル
• IBM
• マイクロソフト
• デル
• クレイ
• レノボ
• アマゾン ウェブ サービス
• ラックスペース

HPE:2024 年には 9,500 台を超える HPC システムを供給し、世界中の防衛および学術施設を支配しました。

インテル:全 HPC プロセッサ出荷量の 46% 以上を占め、29,000 を超える新しいクラスターに電力を供給しています。

投資分析と機会

ハイ パフォーマンス コンピューティング (HPC) 市場は、さまざまな業界にわたる人工知能 (AI)、機械学習 (ML)、およびデータ集約型アプリケーションの進歩により、大幅な成長を遂げています。この急増により、計算能力とインフラストラクチャの強化を目的として、公共部門と民間部門の両方から多額の投資が集まっています。 2024 年の世界の HPC 市場は約 543 億 9 千万米ドルと評価され、9.2% の年間複合成長率 (CAGR) を反映して、2032 年までに 1,099 億 9 千万米ドルに達すると予測されています。この成長は、医療、金融、航空宇宙などの分野における大規模なデータセット、科学シミュレーション、複雑な計算の処理に対する需要の増大によって促進されています。注目すべき投資の 1 つは、マッコーリー アセット マネジメントによるアプライド デジタルの HPC データ センターへの最大 50 億米ドルのコミットメントであり、これにはノースダコタ州のエレンデール キャンパスへの即時 9 億米ドルの投資も含まれます。この戦略的な動きは、拡大する HPC インフラストラクチャに対する自信を裏付けています。さらに、欧州連合の EuroHPC 共同事業は、ヨーロッパ全体で世界クラスのスーパーコンピューティング エコシステムを開発するために、2021 年から 2027 年の期間に約 70 億ユーロを割り当てています。これには、HPC インフラストラクチャの取得と運用、および AI 機能の開発のための資金が含まれます。民間部門では、CoreWeave などの企業が HPC 機能を大幅に拡張し、2025 年時点で合計 250,000 個の GPU を備えた 32 のデータセンターを運営しています。この拡張は、高い計算能力を必要とする AI および ML アプリケーションの需要の高まりをサポートしています。 HPC とクラウド サービスの統合も投資機会を生み出しています。世界のサービスとしてのハイパフォーマンス コンピューティング (HPCaaS) 市場は、クラウドベースのソリューションの拡張性とコスト効率によって、2024 年の 388 億 2000 万米ドルから 2034 年までに 721 億 2000 万米ドルに成長すると予想されています。量子コンピューティングやエッジ コンピューティングなどの新興テクノロジーは、HPC の状況をさらに変革しようとしています。これらの分野への投資により、処理能力が強化され、イノベーションへの新たな道が開かれることが期待されています。要約すると、HPC 市場は、技術の進歩と高速データ処理のニーズの高まりに支えられ、堅調な投資機会を提供しています。関係者は、さまざまな業界の進化する需要を満たすために、インフラストラクチャの拡張、AI とクラウド サービスの統合、新たなコンピューティング パラダイムの探索に焦点を当てています。

新製品開発

HPC 市場は、AI、科学研究、産業アプリケーションの需要の高まりにより、2024 年から 2025 年にかけて大きな進歩を遂げました。大手企業は、こうした進化するニーズを満たすために革新的な製品を導入してきました。 Intel は、Granite Rapids と Sierra Forest を含む第 6 世代 Xeon プロセッサを発売しました。 Granite Rapids は最大 128 個のパフォーマンス コア (P コア) を備え、Sierra Forest は最大 288 個の効率コア (E コア) を備え、多様な HPC ワークロードに対応します。これらのプロセッサは DDR5 メモリと PCIe 5.0 をサポートし、HPC アプリケーションのデータ スループットとエネルギー効率を向上させます。 Cerebras Systems は、90 万個の AI 最適化コアと 4 兆個のトランジスタを搭載した第 3 世代の Wafer Scale Engine (WSE-3) チップを発表しました。 WSE-3 は CS-3 システムを強化し、大規模な AI モデルのトレーニング時間を大幅に短縮します。 CS-3 は、Llama2-70B などのモデルを 24 時間以内にトレーニングできるため、HPC フレームワークで最速の AI アクセラレータの 1 つとなります。オーストラリアの連邦科学産業研究機関 (CSIRO) は、Dell PowerEdge XE9640 サーバーで構築された 1,500 万ドルのスーパーコンピューティング システム「Virga」を導入しました。 NVIDIA H100 GPU と Intel Xeon プロセッサを搭載した Virga は、医療画像処理、ロボット工学、環境モデリングにおける AI ワークロードを高速化するように設計されています。このシステムはエネルギー効率を向上させるために液体冷却を採用しており、キャンベラにある CDC のヒューム データ センターに設置されています。 Panasas は VDURA にブランド変更し、ハードウェアから AI および HPC ワークロードに最適化されたソフトウェア デファインド ストレージ ソリューションに焦点を移しました。 VDURA の新しいデータ プラットフォームは、パフォーマンスとエネルギー効率を向上させ、HPC データ インフラストラクチャの進化するニーズに対応することを目的としています。

これらの開発は、さまざまな分野にわたる計算能力、エネルギー効率、AI 駆動型アプリケーションのサポートの向上に対する HPC 業界の取り組みを反映しています。

最近の 5 つの展開

• 2024 年、インテルは第 6 世代 Xeon プロセッサーである Granite Rapids と Sierra Forest を発表しました。 Granite Rapids には最大 128 個のパフォーマンス コア (P コア) が含まれ、Sierra Forest は最大 288 個の効率コア (E コア) をサポートします。どちらのプロセッサーも DDR5 と PCIe 5.0 をサポートしており、AI および HPC 集中型のワークロードに優れたパフォーマンスと拡張性を提供するように設計されており、データセンターでのスループットの向上と遅延の削減を可能にします。
• 連邦科学産業研究機関（CSIRO）は、「Virga」と名付けられた1500万ドルのスーパーコンピューティングシステムを発表した。 NVIDIA H100 GPU と Intel Xeon CPU で構築された Virga は、AI ベースの医学研究、ロボット工学、環境シミュレーション用に最適化されています。キャンベラに設置され、高度な液体冷却システムを備え、数百ペタフロップスのコンピューティング能力をサポートします。
• Cerebras Systems は、900,000 個の AI に最適化されたコアと 4 兆個のトランジスタを含む WSE-3 チップを発表しました。 WSE-3 は CS-3 システムを強化し、大規模な AI モデルのトレーニング時間を大幅に短縮します。 CS-3 は、Llama2-70B を 24 時間以内にトレーニングできるため、HPC フレームワークで最速の AI アクセラレータの 1 つとなります。
• 市場分析の結果、HPC と AI を合わせた市場は 2024 年に前年比 23.5% 成長することが明らかになりました。この拡大は、特にアジア太平洋および北米におけるエクサスケール コンピューティング、AI トレーニング インフラストラクチャ、量子対応システムへの企業および政府の投資の増加に起因すると考えられます。
• 主要な戦略的措置として、Panasas は VDURA にブランド変更し、従来の HPC ハードウェア ソリューションからソフトウェア デファインド ストレージ プラットフォームに移行しました。新しいアーキテクチャは、次世代スーパーコンピューティング アプリケーションのスケーラビリティ、パフォーマンス、エネルギー効率に重点を置き、AI およびハイブリッド HPC 環境におけるデータ ワークフローを最適化するように設計されています。

ハイパフォーマンス コンピューティング (HPC) 市場のレポート カバレッジ

このレポートは、すべての重要なコンポーネント、導入モデル、エンドユーザーセグメントをカバーする、世界のハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）市場の詳細なデータ主導型分析を提供します。政府、学術界、防衛、生物科学、エンジニアリング、金融、製造などの分野にわたる HPC の進化を形作るテクノロジー、システム、アプリケーションに関する包括的な洞察を提供します。レポートの範囲には、スーパーコンピューター、高性能サーバー、アクセラレータ (GPU、FPGA)、インターコネクト、高速ストレージ システムなどの HPC ハードウェアの全範囲が含まれます。 2024 年中に世界中で 320,000 台以上のサーバーが分析され、主要なデータセンターに設置された 500,000 台以上のアクセラレータ ユニットも分析されました。このレポートでは、オーケストレーション ツール (SLURM、Kubernetes)、コンパイラー、並列プログラミング ライブラリ、シミュレーション エンジン、パフォーマンス分析プラットフォームなどのソフトウェア環境も評価します。導入モデルは、オンプレミス HPC、クラウドベース HPC、ハイブリッド HPC 環境に分類されます。クラウド HPC の使用量は 2024 年に 310 万仮想コアに達し、オンプレミスのスーパーコンピューティング センターの総容量は 11 エクサフロップスを超えました。この分析では、データセンターの設計と、液体冷却、エネルギー効率、モジュールの拡張性などのインフラストラクチャのトレンドがカバーされています。

地域分析は、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、中東およびアフリカに及びます。地理的な傾向、政府の取り組み、官民パートナーシップ、セクター固有の展開パターンを調査します。 2024 年には、北米の HPC システムが 22,000 台を超え、アジア太平洋地域が 29,000 台で続き、ヨーロッパは 18,000 台に達しました。アフリカと中東では合わせて 4,000 を超えるシステム導入があり、スマート インフラストラクチャと科学研究での導入が加速していることがわかります。市場セグメンテーションは、学術研究、バイオサイエンス、CAE、防衛、EDA/IT、金融サービス、政府などのアプリケーションの種類ごとに詳細に説明されています。 8,400 以上のバイオサイエンス組織が遺伝子配列決定に HPC を使用し、6,700 の金融機関がアルゴリズム取引とリスク モデリングに HPC を使用しました。防衛アプリケーションは、特殊なシミュレーションとサイバー防御ワークロードにより、世界の HPC 容量の 18% を吸収しました。このレポートでは、主要な HPC 企業 13 社の概要を紹介し、製品ポートフォリオ、市場での存在感、技術の進歩、システム展開について詳しく説明しています。 Intel は出荷されたプロセッサ ユニットでトップを走り、29,000 を超えるクラスタに電力を供給し、HPE は 9,500 の HPC システムを世界中に展開しました。競争力のある展望を提供するために、主要な企業戦略、最近の合併、イノベーションのロードマップが含まれています。さらに、このレポートでは、量子コンピューティング、AI 強化 HPC、エッジ HPC コンバージェンス、サービスとしてのシミュレーション プラットフォームなどの新たなトレンドについても取り上げています。 Intel Xeon 6、Cerebras WSE-3、NVIDIA Grace Hopper システムなど、90 を超える新製品の発売が追跡されました。投資に関する洞察には、HPC インフラストラクチャとクラウド ネイティブ プラットフォームに向けられた 50 億米ドルを超える公的資金と 32 億米ドルを超えるプライベート エクイティが含まれます。