GPUアーキテクチャおよびコンピュートIPライセンシング市場規模・シェア分析 - 成長トレンドと予測（2026年～2031年）

グローバルGPUアーキテクチャおよびコンピュートIPライセンシング市場のトレンドとインイト

データセンターにおけるAIワークロードの爆発的成長

ハイパースケールクラウドプロバイダーは、推論あたりのエネルギーコストを削減し、個別GPUのマージン積み上げを回避するために、アプリケーション特化型アクセラレーターを構築するテンソルコアIPのライセンスを取得しています。2025年3月に展開されたAWS Trainium2インスタンスは、H100クラスターと比較してワットあたりのパフォーマンスが30%向上し、オペレーターの年間GPU購入費用を12億米ドル削減しました。^{[1]AWS、「Amazon EC2 Trn2インスタンスのご紹介（AWS Trainium2搭載）」、amazon.com}GoogleのTPU v6eは、Broadcomと共同開発され、同等のGPUファームと比較してエネルギーコストを3分の1に削減しています。^{[2]Google、「TPU v6eの発表：最もコスト効率の高いAIアクセラレーター」、cloud.google.com}200億米ドルのNvidia・Groq間の契約は、推論に特化したスタートアップでさえも、ロードマップの柔軟性を維持するためにIPアクセスを求めるうになったことを示しています。このライセンシング志向は、永続＋ロイヤルティまたはサブスクリプションモデルにより、ハイパースケーラーが供給契約を再交渉することなく18ヶ月ごとに反復できるため、収益を加速させます。この結果生じる需要の成長は、全体的なCAGR予測に対して5.2%のプラス寄与をもたらします。

エッジAIデバイスの普及

スマートフォン、コンシューマーIoTノード、スマートホーム家電は、プライバシー要件と100ミリ秒未満のレイテンシ要件を満たすオンデバイス生成モデルを必要としています。QualcommのSnapdragon 8 Eliteは、リアルタイム映像セグメンテーション向けに45 TOPSのAIテンソルスライスを統合しています。^{[3]Qualcomm、「Snapdragon 8 Eliteモバイルプラットフォーム」、qualcomm.com}MediaTekのDimensity 9400は、Arm Mali-G925 GPU IPと16コアNPUを組み合わせ、70億パラメーターモデルをローカルで実行します。^{[4]MediaTek、「Dimensity 9400フラッグシップ5Gチップセット」、mediatek.com}Armは、2025年度に18億個のMaliおよびImmortalis搭載SoCの出荷でロイヤルティが34%増加したと報告しています。ImaginationのIMG CXTがレベル3 ADASソケットを獲得したことで、自動車需要がさらなる勢いを加えています。設計採用の広がりは、予測CAGRに対して3.8%の上昇を支えています。

自動車ADASにおけるGPU採用の増加

レベル2+からレベル4の自律走行パイプラインは、60Hz以上でライダー、レーダー、カメラのフィードを融合する必要があり、自動車メーカーはライセンスGPUおよびビジョン処理IPへの移行を迫られています。NextchipのNX6000に搭載されたCevaのNeuPro-Mは、自動車グレードの信頼性を満たしながら50 TOPSを実現しています。ImaginationのXSおよびDXSファミリーは、バーチャルミラーレンダリング向けのレイトレーシングを統合し、2027年モデルイヤーの設計採用を確保しています。WeRideは、150ワットのエンベロープ内で120 Hzの経路計画ループを達成するためにAMD RDNA IPのライセンスを取得しました。ソフトウェア定義車両戦略は、OEMが10年間にわたるオーバー・ザ・エア更新をサポートするIP所有権を重視することを意味し、CAGR寄与に対して2.1%のプラスをもたらします。

コンシューマーグラフィックスにおけるレイトレーシングの主流化

レイトレーシングはデスクトップからスマートフォンおよびハンドヘルドコンソールへと普及しています。NVIDIAのRTX 5090はReSTIR PTを導入し、視覚的な妥協なしにフレームあたりのレイ数を40%削減しました。ArmのImmortalis-G925は、5ワット以内で60fpsのスマートフォンにおける可変レートレイトレーシングを実現します。ゲームエンジンの要件により、ファブレス企業は18ヶ月の社内開発サイクルを吸収するのではなく、レイ交差IPのライセンスを取得することを余儀なくされています。GPU IPを毎年更新する必要性がライセンシング需要を持続させ、CAGR予測に1.9%を加えています。

先端ノードにおける高額な初期NREコスト

3nmおよび2nmプロセスのマスクセットは現在3,000万米ドルを超え、初回シリコンの支出は8,000万米ドルに達する場合があり、多くの中堅ファブレス企業が先端設計から締め出されています。CoWoSパッケージングは2023年の900米ドルから1,500米ドル（ダイあたり）に上昇しています。Samsungの3nm GAA（ゲートオールアラウンド）ノードは15%安価ですが、初期テープアウトで6ヶ月の遅延が生じました。回避策として、小規模ライセンシーは成熟した7nmノードへ移行するか、チップレットを採用し、電力効率を犠牲にしています。この支出障壁は、予測CAGRから2.8%を削減します。

高性能コンピュートIPに対する輸規制

米国商務省産業安全保障局の規則は、中国および他の21の管轄区域の事業体に対し、300 TOPSおよび600 GB/s帯域幅を超えるGPU IPのライセンス供与を制限しています。中国ベンダーのBirenおよびMoore Threadsは、2025年3月のエンティティリスト指定後、ArmおよびSynopsys IPへのアクセスを失いました。提案されているリモートアクセスセキュリティ法は、クラウドインスタンスへの制限を拡大する可能性があり、ライセンサーに最大18ヶ月設計サイクルを延長する監視回路の組み込みを強いることになります。これらの制限は、予測成長から3.1%を削減します。

*当社の予測では、推進要因および抑制要因の影響を加算的ではなく方向性のあるものとして扱います。影響予測は、ベースライン成長、構成効果、および変数間の相互作用を反映しています。

セグメント分析

IPタイプ別：テンソルコアがライセンシングミックスを再編

GPUコアIPは2025年に44%の収益シェアを保持しており、この地位は年間20億台以上のデバイスに搭載されるArm MaliおよびImagination PowerVRフランチャイズによって構築されています。AIおよびテンソルコンピュートIPは、ハイパースケーラーがラスタライゼーションよりもINT8およびスパース性エンジンを優先し、特化したマトリックスブロックへの支出を振り向けるにつれて、CAGR 21.90%で拡大しています。Nvidia・Groq間の取り決めは、ライセンシーが輸出規制に準拠した推論チップのためにBlackwellジェネレーションのテンソルコアとNVLinkファブリックをいかに重視するかを示しています。コンピュートISA IP（主にRISC-Vベクター拡張）は、ロイヤルティフリーの命令セットを求める欧州およびインドの主権プログラムに支えられ、18%のシェアを獲得しました。オンチップインターコネクトIPは、チップレット採用が100ナノ秒未満のレイテンシメッシュを要求するにつれて14%のシェアに達しました。

ハイパースケーラーはまた、GoogleのTPU v6eに見られるように、カスタムスパース性ロジックを統合して2.4倍の高密度行列スループットを実現するスパーステンソルアクセラレーターを好んでいます。MetaのMTIA v2は、独自の推論ユニットを設計しながら、メモリコントローラーとインターコネクトブロックのみをライセンス取得しました。SiFiveのIntelligence X390 NPUは、RISC-Vベクターと128レーンのマトリックスエンジンを組み合わせ、ライセンシーに5ワットで50 TOPSへのロイヤルティフリーの経路を提供しています。その結果、AIを中心としたIPは2031年以前に従来のGPUシェーダーコアを追い越す位置にあります。

注記: すべての個別セグメントのセグメントシェアはレポート購入後に入手可能です

ライセンシングモデル別：ファブレスプレイヤーが柔軟性を求めるにつれてサブスクリプションが拡大

永続ライセンス＋ロイヤルティ契約は、大口顧客が数百万ユニットにわたって費用を償却するため、2025年に収益の52%を生み出しました。ArmのFlexible Accessプログラムは2025年度に340名の新規サブスクライバーを追加し、フルポートフォリオへのアクセスに対して年間7万5,000〜20万米ドルを請求しています。2025年6月に開始されたImaginationの段階的サブスクリプョンサービスは、スタートアップの初回テープアウトスケジュールを9ヶ月短縮します。ロイヤルティのみの契約は現在収益の19%を占め、SynopsysがDesignWare GPUサブシステムをロイヤルティのみの条件に拡張した後、ベンチャー支援企業に支持されて成長しました。

サブスクリプションライセンシングは、チームがユニットロイヤルティを負担することなく低パフォーマンスのプロトタイプを棚上げできるため、アジャイル開発と整合しています。それにもかかわらず、ハイパースケーラーは累積的な料金インフレを避けるために依然として永続的所有権を好んでおり、両モデルの共存を説明しています。予測期間にわたって、サブスクリプション契約のGPUアーキテクチャおよびコンピュートIPライセンシング市場規模は倍増する可能性が高い一方、永続的契約は金額ベースのリーダーシップを維持するでしょう。

エンドユーザー別：ハイパースケーラーが需要パターンを再定義

ファブレス半導体企業は2025年に63%の収益シェアで首位を占め、システム・オン・チップを差別化するためにGPU IPを組み込むスマートフォンおよび自動車チップサプライヤーが主導しています。しかし、Amazon、Google、Metaがアクセラレーターデザインをインハウスにするにつれて、ハイパースケーラーは2031年にかけてCAGR 22.40%で最も急成長しています。AWSは、Trainium2とInferentia3が現在トレーニングワークロードの40%と推論ワークロードの65%を処理し、年間GPU設備投資を12億米ドル節約していることを開示しました。Googleとの複数年にわたるBroadcomとの取り決めは、テンソルコアだけでなく、ポッドスケール展開向けの光インターコネクトIPもカバーしています。

統合デバイスメーカーは2025年に収益の18%を占めました。IntelはArmのMali IPを自動車ロードマップ向けにライセンス取得し、AMDはMI325Xアクセラレーターにおいて社内コンピュートダイとSynopsys HBM3Eコントローラーを組み合わせました。Samsungの3nm GAAプロセスはチップレット統合を求めるIDMクライアントを引き付けましたが、歩留まりの課題がスケジュールを遅延させました。この二極化は、ハイパースケーラーが8桁のNRE支出を吸収する意欲がベンダーのビジネスモデルをいかに再形成しているかを浮き彫りにしています。

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地域分析

アジア太平洋地域は2025年のGPUアーキテクチャおよびコンピュートIPライセンシング市場シェアの46%を占め、世界中のライセンスGPU設計の70%以上を製造する台湾のTSMCが基盤となっています。中国は輸出規制の逆風にもかかわらず、国内GPU開発に450億人民元（63億米ドル）を充当しました。インドのDesign Linked Incentiveは、IP費用の最大50%を払い戻し、Imagination、SiFive、Cadenceを地域パートナーシップに引き込んでいます。日本はRapidusコンソーシアムを通じてRISC-V GPU IPに2,000億円（13億米ドル）を投じました。BirenとMoore ThreadsがArmおよびSynopsys IPへのアクセスを失ったものの、両社はAlibabaのイヤルティフリーのXuantie C930コアに転換しました。

北米は、CHIPSアクト奨励策とハイパースケーラーの垂直統合に支えられ、2031年にかけてCAGR 19.20%で拡大する見込みです。AWS、Google、Metaは2025年にカスタムシリコンIPに80億米ドル以上を投資し、TSMCのアリゾナ工場は2026年第1四半期からTrainium2およびTPU v6eの量産を開始します。2024年10月の米国輸出規制の更新は、プロバイダーが地域コンプライアンスのためにASICを調整する必要があるため、意図せず国内ライセンシングを加速させました。

欧州は2025年に12%のシェアを獲得し、自動車ADASと主権コンピュートが需要を牽引しています。欧州プロセッサーイニシアティブは、Rhea2エクサスケールプロセッサー向けにSiFive RISC-Vベクターのライセンスを取得しました。ドイツは自動車サプライチェーンにおけるGPU IPを補助するために5億ユーロ（5億6,500万米ドル）を予算計上しました。南米、中東、アフリカを含む残りの地域は合計で6%のシェアを占め、IP保護の執行が弱く、ファブ能力が限られていることが障壁となっています。