GPU・AIサーバー向けパワーデリバリーモジュール（VRM）市場 - 規模・シェア分析 - 成長トレンドおよび予測（2026年～2031年）

市場動向とインサイト

ハイパースケールデータセンターにおけるGPUアクセラレーターの需要拡大

ハイパースケールオペレーターは、大規模言語モデルおよびレコメンデーションエンジンへのコンピュートファブリックの移行に伴い、2025年に300万台超のGPUアクセラレーターを導入しました。NVIDIA H200またはAMD MI300Xカードはそれぞれ最大1,000ワットを消費するため、VRMはサブボルトレールで1,200アンペアを供給し、リップルを10ミリボルト以下に抑える必要があります。直接液冷ラックにより100キロワット超の電力密度が実現し、ボードフットプリントを圧縮する統合パワーモジュールの採用が促進されています。ハイパースケーラーは現在、フェーズ電流、温度、効率のリアルタイムテレメトリーを要求しており、この仕様はデジタルマルチフェーズコントローラーに有利に働きます。これらのオペレーターは、24～36ヶ月の供給契約のもとでアプリケーション固有モジュールを共同開発すケースが増えており、従来の流通チャネルを迂回しています。

3D積層HBMメモリへの移行による過渡負荷要件の増大

2024年後半から量産が始まったHBM3Eは、毎マイクロ秒200アンペアの過渡ステップをもたらし、HBM4プロトタイプは2027年までにスタックあたりの電力を50ワット超に引き上げる見込みです。VRMサプライヤーは結合インダクタと適応型電圧ポジショニングで対応し、出力インピーダンスを40%低減しています。^[1] Texas Instrumentsの6フェーズリファレンス設計は、2025年3月に500アンペアで15ミリボルトの過渡応答を達成しました。GPUダイとメモリ間の垂直距離が縮小しており、インピーダンスバジェットが厳しくなり、VRMを基板から20ミリメートル以内に配置することが求められています。ボードに対して垂直に実装された垂直パワーモジュールはループインダクタンスを50%低減しますが、専用の機械的固定具と熱インターフェースが必要です。

クラウドサービスプロバイダーによる省エネルギー義務

Microsoft Azureは50%負荷時に96%以上の電力変換効率を規定し、Google Cloudは2026年に稼働するデータセンターのPUEを1.10未満とすることを要求しています。これらの目標が800ボルト中間バスの採用を促進し、配電損失を75%削減します。Texas InstrumentsとSTMicroelectronicsは、1メガヘルツ超でスイッチングしてインダクタ体積を60%削減する窒化ガリウムステージを発表しました。2025年1月に施行されたワシントン州のエネルギー開示規則により、動的フェーズシェディングを備えたデジタルコントローラーを重視した改修が促進されました。欧州連合の改正指令は2027年のPUE上限を1.20に設定し、アナログVRMの置き換えを加速させています。

先端FinFETノードの採用によるコア電圧の低下

台湾積体電路製造（TSMC）は2024年後半に3ナノメートルの量産を開始し、バックサイドパワーを搭載したIntel 18Aは2025年2月にリスク生産に入りました。公称電圧は0.65～0.75ボルトに低下し、同一電力での電流需要が倍増してフェーズ数が16超に達しています。Intel PowerViaは寄生抵抗を30%低減しますが、ボトルネックはVRMキャパシターに移行しています。2025年にサンプリングが行われるNVIDIAのBlackwell GPUは1,000ワットを超えると予想され、適応型デッドタイム制御を備えた24フェーズおよび32フェーズコントローラーの採用が促進されています。2027年に2ナノメートルでゲートオールアラウンドトランジスタが登場するにつれ、設計者は0.6ボルト未満での効率維持のためにスイッチドキャパシターおよびハイブリッドバックブーストトポロジーを検討しています。

高性能パワーステージのサプライチェーンの逼迫

DrMOSおよびスマートパワーステージのリードタイムは基板サプライヤーが高マージンのチップレットを優先したため、2026年初頭に26週間まで延長しました。Vishayは95%の稼働率と2025年後半までの受注残を報告しました。Onsemiによる2025年10月のVcore買収は窒化ガリウムウェーハ容量を確保するものであり、供給安定化に向けた垂直統合の動きを示しています。Infineonは炭化ケイ素ウェーハ追加のために8億ユーロ（9億400万米ドル）を充当しましたが、新工場が完全稼働に達するのは2027年後半の見込みです。不足は特にフェーズあたり100アンペア超で深刻であり、熱的余裕のために銅クリップボンディングが必要です。VRM設計者は代替ベンダーを認定し、ファームウェアを改訂する必要があり、開発サイクルが最大9ヶ月延長されます。

800Aレール超における熱管理の課題

800アンペア超を供給するVRMは40～80ワットを消費し、従来のヒートシンクの能力を超えるため、液冷コールドプレートの採用が促進されています。Accelsiusは2025年1月に、接合部温度を25℃低減するマイクロ流体モジュールを実証しました。^[2] 液体ループはコネクタ、漏れ検知、メンテナンスの複雑さを増し、ハイパースケール環境以外での普及を制限しています。Frore Systemsの固体AirJetは2025年に量産に入り、液冷が実用的でないエッジサーバー向けに局所的な気流を提供しています。アイドルとピーク負荷間の熱サイクルがはんだ接合部を劣化させるため、焼結銀ダイアタッチおよび高温ポリマーキャパシターへの移行が促進され、平均故障間隔の延長が図られています。

*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

マルチフェーズのデジタル制御ユニットがパワーデリバリーモジュール（VRM）市場シェアをリードし、2025年の収益の61%を占めました。これらのユニットは、ファームウェ更新可能なコントロールループやPMBusテレメトリーなどの高度な機能を備えており、ハイパースケーラーのフリート監視システムに適しているため、優先的に採用されています。ファームウェアの更新機能により変化する要件への適応性が確保され、PMBusテレメトリーはリアルタイムの監視と制御を提供することで、大規模運用において高い効率性と信頼性を実現しています。統合パワーモジュールは、2025年の市場シェアは小さいものの、予測期間中に19.74%という最も高いCAGRを経験すると予測されています。この成長は、設計を簡素化し開発時間を短縮するコンパクトなドロップインソリューションへのサーバーメーカーの需要増加によって牽引されています。

パワーデリバリーモジュール（VRM）セクターにおける統合モジュールの市場シェアは、48ボルト中間バスや液冷ラックなどの技術進歩に支えられ、よりコンパクトで効率的なレイアウトを可能にしながら着実に拡大しています。Vicorなどのベンダーはこのトレンドの最前線に立ち、コントローラー、パワーステージ、結合インダクタを単一パッケーに統合した革新的なソリューションを提供しています。この統合により基板面積が約40%削減され、メーカーにとって大きなスペース節約効果をもたらしています。アナログコントローラーはエッジデバイスにとってコスト効率の高い選択肢であり続けますが、長期的なトレンドはデジタルまたはハイブリッド設計へとシフトしています。これらの高度な設計は、低レイテンシーと強化されたテレメトリー機能を組み合わせたバランスの取れたアプローチを提供しており、精密な電力管理と監視を必要とする現代のアプリケーションにとって不可欠な要素となっています。

13〜20フェーズソリューションが2025年の収益の43%を占め、最大700ワットの電力を必要とするアクセラレーター向けの標準として確立されました。これらのソリューションは高性能コンピューティングシステムの電力需要を満たすため広く採用されています。しかし、20フェーズ超のティアは、今後数年でGPUの電力要件が1,200ワットを超えると予想されることから、19.63%の複合年間成長率（CAGR）で成長すると予測されています。

このティアにおけるパワーデリバリーモジュール（VRM）市場の成長は、コンパクトな6フェーズのフットプリント内で12フェーズ相当の性能を実現する結合インダクタの技術進歩によって支えられています。この革新により、回路基板上のスペースを最適化しながら、より効率的な電力供給が可能となっています。さらに、電流センシング技術を統合したスマートパワーステージは、配線の混雑を軽減し、24フェーズおよび32フェーズレイアウトの設計を合理化するのに役立っています。高フェーズコントローラーと垂直パッケージングソリューションを効果的に統合できるサプライヤーは、次世代GPU向けの需要を取り込む上で有利な立場にあります。これらの技術は進化する市場要件と合致しているためです。

高出力300〜800Aユニットが2025年の収益の45%を占め、主流のH100展開に対応しています。これらのユニットは、堅牢な電力供給ソリューションを必要とする高性能コンピューティングアプリケーションへの需要増加を支える上で不可欠です。800Aを超える超高出力ユニットは、次世代GPUであるBlackwellやMI400モデルを中心に構築されたトレーニングクラスターの採用によって牽引され、19.76%の複合年間成長率（CAGR）を経験すると予測されています。これらのGPUは計算能力の限界を押し広げ、超高出力ユニットへの需要をさらに促進すると期待されています。

パワーデリバリーモジュール（VRM）セグメントにおける超高出力設計の市場シェアは、液冷インダクタおよび垂直モジュール設計の技術進歩が量産段階に達するにつれて大幅に拡大すると見込まれています。これらの革新は効率性と熱管理を向上させ、次世代GPUアプリケーションに理想的なソリューションとなることが期待されています。一方、100〜300Aの中出力デバイスは競争激化と技術進歩による価格圧縮に直面する可能性があるものの、数量ベースでの成長が見込まれています。他方、100A未満の低出力デバイスは、より低い電力要件で十分なエッジ推論アプリケーションにおいて引き続き役割を果たします。しかし、高出力ソリューションへの注目が高まるにつれ、全体的な市場価値は低下すると予想されています。

パワーステージが2025年の収益48%を占め、炭化ケイ素（SiC）および窒化ガリウム（GaN）デバイスの採用増加によって牽引され、19.39%の複合年間成長率（CAGR）で成長すると予測されています。これらの先進デバイスは効率性を96%以上に大幅に向上させ、需要拡大の重要な要因となっています。さらに、DrMOS（ドライバーMOSFET）技術の統合は画期的な進歩をもたらし、寄生インダクタンスを30〜40%効果的に低減しています。この低減は性能向上に寄与するだけでなく、これらのソリューションに関連するプレミアム価格設定を正当化するものです。

パワーステージに関連するパワーデリバリーモジュール（VRM）市場規模は、onsemiやInfineonなどの主要業界プレーヤーによる継続的な生産能力拡大から恩恵を受ける見込みです。これらの拡大はリードタイムを短縮し、より安定したコンポーネント供給を確保することで、サプライチェーンの課題に対処すると期待されています。加えて、パワーステージへの需要増加を支えるために不可欠な結合インダクタおよび高電圧セラミックコンデンサへの投資も並行して増加しています。こうした動向にもかわらず、コントローラーは市場において戦略的に重要な地位を維持し続けています。これは、コントローラーに不可欠なデジタルテレメトリー機能が、システム認定の決定とアプリケーション全体での最適なパフォーマンスの確保において中心的な役割を果たしているためです。

AIおよびHPCサーバーが2025年の収益の44%を占め、混合トレーニングおよび推論ワークロード向けに設計されたインストールベースを支える上での重要な役割を示しています。これらのサーバーは、人工知能（AI）および高性能コンピューティング（HPC）アプリケーションの高度な計算要件に対応するよう最適化されています。AIトレーニングシステムは特に、欧州、中東、アジア太平洋などの地域における政府のソブリンクラスターへの投資増加によって牽引され、19.56%の複合年間成長率（CAGR）で成長すると予測されています。これらの投資はAIおよびHPC技術における地域的な能力強化を目的としています。

トレーニングノードは、8〜16基のGPUをサポートできる高度に同期された電力供給システムを必要とし、マイクロ秒未満の応答時間とフェーズロックテレメトリーを備えた電圧レギュレーターモジュール（VRM）が求められます。これらの高度な電力供給要件は、高負荷ワークロード下でのトレーニングシステムの効率的な動作を確保します。一方、推論タスク向けに設計されたGPUカードは、市場の安定した中程度の成長セグメントであり続けています。しかし、推論GPU の価格感応度は、安定した需要にもかかわらず、このニッチ市場における大幅な収益成長の可能性を制限しています。

地域分析

APACのGPUおよびAIサーバー向けパワーデリバリーモジュール（VRM）市場

アジア太平洋地域は2025年の収益の58%を生み出しており、台湾積体電路製造（Taiwan Semiconductor Manufacturing Company）のパッケージング技術の進歩および中国のエクサスケール学習ラスターの開発が牽引している。日本のラピダス（Rapidus）イニシアチブは9,200億円（6.2 ビリオン 米ドル）の資金を確保し、2027年までに2ナノメートルロジック生産の実現を目指しており、これにより0.6ボルト未満の電圧レギュレーターモジュール（VRM）に対する大幅な需要創出が見込まれる。韓国のKチップス法（K-Chips Act）は26兆ウォン（19.5 ビリオン 米ドル）を国内パワーマネジメントIC生産ラインに投入しており、SK hynixおよびSamsungなどの主要プレーヤーによる拡張を促進している。一方、インドの150億米ドル補助金プログラムは組立投資を呼び込んでいるが、コントローラーシリコンの大部分は依然として台湾および米国から調達されている。

北米のGPUおよびAIサーバー向けパワーデリバリーモジュール（VRM）市場

北米は2031年までに20.95%という最も高い年平均成長率（CAGR）を記録すると予測されており、これは主に半導体製造能力の国内化を促進するCHIPS法によるものである。IntelのアリゾナにおけるCHIPS法に基づく200億米ドルの製造施設は2026年後半までにパワーマネジメント生産ラインを含む予定であり、WolfspeedのノースカロライナにおけるCHIPS法に基づく65億米ドルの炭化ケイ素（SiC）工場は2026年に操業開始が見込まれている。さらに、Microsoft AzureおよびAmazon Web Servicesなどのクラウドサービスプロバイダーはそれぞれ2027年までに50万基以上のGPUを導入する計画であり、その結果500メガワットを超えるVRM需要が見込まれている。

EMEAおよび南米のGPUおよびAIサーバー向けパワーデリバリーモジュール（VRM）市場

欧州の市場シェアはGPU製造能力の欠如により依然として限定的である。しかしながら、430億ユーロ（48.6 ビリオン 米ドル）の欧州チップス法（European Chips Act）は、ドイツやオランダなどの国々におけるパワーマネジメント設計ハブの設立に積極的に資金を提供している。^[3] 一方、中東、アフリカ、および南米の市場は依然として発展の初期段階にあり、政府主導のAI研究クラスターを支援するために輸入VRMに大きく依存している。