SSK 株式会社 新社会システム総合研究所

目次

1　エグゼクティブサマリー
2　データセンタービジネスについて
・データセンターとは
・データセンターの歴史
・バリューチェーンと階層構造
　-エコチェーンの主要階層
　-クラウドサービスとデータセンター
　-国内のクラウドサービス市場占有率
　-データセンターの構造
・データセンター用サーバー企業
　-DELL Technologies社
　-Supermicro社
・データセンター用の機器や規格
　-汎用のラックとAI向けのラックの比較
　-データセンターの規格
　-騒音レベル
　-エネルギー効率
　-オープンスタンダードを目指すOpen Compute Project (OCP)
・高性能データセンターに求められる仕様
　-一般的な仕様
　-信頼性や冗長性を評価する国際的な基準
・世界のデータセンターの動向
　-データセンターの設置が多い世界の都市
　-地域別の状況
　-地域分散の進行
　-アジア太平洋のデータセンターにおける日本の立ち位置（総務省）
　-シンガポールの動き
　-英国の動き
　-欧州におけるデータセンターの効率改善に向けた取組
　-ドイツにおける開示制度、効率要件
　-各地域の規制内容
3　データセンターの種類と プロバイダー
・データセンターの種類
・それぞれのデータセンターの詳細
　-ハイパースケールデータセンター
　-コロケーションデータセンター
　-エンタープライズデータセンター
　-マネージドサービスデータセンター
　-エッジデータセンター
・小型のデータセンター
　-マイクロデータセンター（MDC）
　-モジュール型データセンター
・インターコネクションデータセンター（Interconnection Data Center）
　-種類と名称
　-日本国内でIXを提供する主要なIXデータセンター
・不動産投資対象としてのデータセンター
　-投資対象としてのデータセンター
　-米国の事例
　-国内上場REIT等の取組状況
　-データセンター特化型J-REIT組成の課題
4　日本のデータセンターを取り巻く環境やインフラ
・日本政府の施策
　-経済産業省資料よりの抜粋
　-経済産業省データセンター事業実施可能性調査よりの抜粋
　-デジタルインフラ（データセンター等）整備に関する有識者会議
　-データセンター地方拠点整備事業補助金
・日本国内のデータセンター建設の動向
　-日本国内のデータセンター建設投資
　-データセンター建設コストの上昇
　-都市部への過度の集中
　-新規進出の課題
　-国内データセンターの消費電力量の予想
　-データセンターのロケーションと電気/再エネ電力の供給
　-データセンターの新設計画
　-東京23区内の新設データセンター
　-国内におけるAI関連の需要見通し
・インターネットトラフィックの状況
・次世代情報通信基盤IOWN（アイオン）
　-概要
　-IOWNと従来の光ファイバー通信の比較
　-IOWN（アイオン）の主要技術分野
　-IOWNの課題
・日本を取り巻くインターネットの状況
　-日本の国際インターネット接続
　-IX・DC・国際海底ケーブル陸揚局の立地状況
　-日本の国際インターネット接続の課題
　-国際海底ケーブルの陸揚局の分散/国際的なプレゼンスの確立・向上
　-データセンタービジネスへの影響
　-海底ケーブルでも大きな存在感を示すビッグテック企業
　-投資主体の変化
　-コンテンツ事業者の影響力は拡大
　-OTT事業者の直接投資
　-Google所有の海底ケーブル
・インターネットエクスチェンジ（IX: Internet Exchange）
　-IXの主な役割とメリット
　-IXの種類
　-日本の主要なIX
　-IXの仕組み
　-基本的な構成:
　-IXの今後の動向
　-まとめ
・日本のデータセンターの電力事情
　-今後の電力需要の見通しについて
5　日本におけるデータセンター立地条件と各地域の動向
・立地条件
　-国内のデータセンターの立地状況
　-AIの普及に向けたデータセンターの立地の考え方
　-オール光ネットワークの活用による電力消費の分散化
　-日本政府によるデジタルインフラ整備の方向性
・地域別の動向
　-各地域の比較
　-東京
　-千葉県印西市
　-関西地方
　-九州地方
　-北海道
　-中国地方
　-四国地方
　-東北地方
　-北陸地方
　-中部地方
　-沖縄
6　日本のデータセンター市場の 動向・コスト・収益性
・日本のデータセンター市場
　-日本のデータセンタービジネス規模
　-パブリッククラウドサービス市場
　-日本のエッジコンピューティング
　-日本ではコロケーション型とハイパースケール型が拮抗
・日本での建設例とコスト
　-建設コスト
　-アジア太平洋地域の建設コスト動向と日本との比較
　-具体的な建設コストが判明しているデータセンター
・重たい人件費
　-データセンター種類による従業員数
　-AI・HPC（高性能計算）特化データセンターの運用に必要な人員数
・日本国内のデータセンター事業の収益の問題性
・データセンタービジネスの収益モデル
・クラウド事業者（ハイパースケール事業者）向けのホスティングビジネスの収益
　-収益モデルの具体例
　-コロケーション（場所貸し）ビジネスの収益
　-ラック単位の貸出モデルの収益
　-エンタープライズ向けデータセンターの収益
・エッジデータセンタービジネスの収益
　-AIを前提とした大容量電力を消費するデータセンターの収益
　-AI特化型のエッジデータセンターの収益
　-5G MEC統合サービスのビジネスの収益
・電力コストと収益構造
　-電力コストの試算
　-電力コストのリスクと対策
　-赤字リスク
7　日本のデータセンター事業者
・NTT
　-概要
　-NTTのデータセンター関連の収益モデル
　-開発プロジェクト
　-海外におけるデータセンター事業
　-栃木市における大規模データセンター開発
　-老朽化したデータセンター資産の最適化
　-NTTが力をいれる冷却技術
　-NTTが力をいれるIOWN（アイオン） APN技術
　-参考：デジタルツイン（Digital Twin）
・NTT以外の事業者
　-さくらインターネット株式会社
　-株式会社ハイレゾ
　-ソフトバンクとIDCフロンティア
　-富士通
　-東芝
　-NEC
　-三菱グループ
　-三菱商事株式会社
　-MCデジタル・リアルティ
　-三菱電機株式会社
　-日立製作所
　-伊藤忠テクノソリューションズ株式会社（CTC）
　-AGS株式会社
　-SCSK株式会社
　-ブロードバンドタワー株式会社
　-インターネットイニシアティブ（IIJ）
　-キヤノンITソリューションズ
　-丸紅株式会社
　-三井物産株式会社
　-デジタルエッジ（Digital Edge）
　-エクイニクス・ジャパン株式会社
　-株式会社アット東京
　-BIPROGY（旧日本ユニシス）
　-オプテージ（関西電力グループ）
　-NTT TEPCOデータセンター特定目的会社
　-新都ホールディングス株式会社
　-CyrusOne（サイラスワン）
　-FSデータサービス株式会社
　-大和ハウス工業株式会社
　-GLP Japan
　-ESR
　-グッドマン
　-電力系通信事業者系データセンター
　-建設会社系のデータセンター
　-異業種からデータセンタービジネスへの新規参入
・日本のデータセンタービジネスの強み
　-日本企業がデータ主権を重視する背景
　-省エネ・環境対応技術の進展
　-日本のデータセンター業界の成長
　-国内データセンターの需要拡大
・日本のデータセンタービジネスの問題点
　-電力供給の制約とコスト高
　-土地の確保とコスト
　-耐震性・災害リスク
　-人材不足
　-運用コスト
　-通信インフラと制約
　-国際接続性の制約
　-規制の厳格さ
　-事業展開の難しさ
　-日本国でのデータセンター関連の規制
・海外事業者の日本での動向
　-GAFAMの方向
　-現状の傾向はコロケーション（他社データセンターの利用）の方が多い
　-自社データセンターも増加傾向
　-メガクラウド企業の国内データセンター投資計画
　-海外のビッグテックによる日本の見方
8　米国のデータセンターの動向
・米国のデータセンターの地域別の状況
　-米国のデータセンターの地域別主要市場
　-共通の課題と現状
・大規模クラウドセンターが集中するバージニア州
　-バージニア州に集中している理由
　-バージニア州が消費する電力量
　-他の州の動向
9　米国のデータセンター事業者の動向
・Amazon(AWS)
　-AWSの概要
　-主な用途とサービス
　-AI事業の強化と成果
　-成長の特徴
　-設備投資（資本支出）の増加
　-データセンターの設計と運用
　-グローバルインフラストラクチャ
　-持続可能性
・Microsoft
　-Microsoft Azureの概要と成長要因
　-AIサービスの貢献
　-強み
　-今後の展望と世界展開
　-エネルギー源と効率
・Google
　-概要
　-Googleの市場シェア
　-成長を支える要因
　-設備投資
　-戦略
　-今後の展望
　-全世界におけるGoogleのデータセンター
　-テキサス州のデータセンターに10億ドル超を投資
　-本社周辺施設のデータセンター
・Meta（Facebook）
　-Metaのデータセンターの概要
　-ルイジアナ州に最大級のデータセンター建設
・米国のコロケーション型データセンター事業者
　-Equinix
　-Digital Realty
　-CyrusOne
　-Iron Mountain Data Centers
　-CoreSite
　-Flexential
　-Quality Technology Services（QTS）
10　米国のデータセンターの電力消費について
・データセンターの電力問題
　-データセンターが各州の電力に占める割合
　-電力需要増加への対応策
　-懸念と展望
・現在の全米の電力消費と発電リソース
　-過去15年間は4，000TWhで安定推移
　-発電セクターの温暖化ガス
　-米国の各地域による電力源
　-参考：米国の1世帯あたりの年間平均電力使用量
・データセンターの消費電力
　-ラックあたりの消費電力の増加
　-過去と現在の比較と一律ではない増加
・いくつかの州のデータセンター設置規制
　-バージニア州：電力容量の限界
　-ペンシルバニア州：AmazonのPPA契約
　-テキサス州： AIデータセンターへの規制強化
　-オハイオ州：データセンターと電力契約
　-カリフォルニア州：データセンター増加に伴う電力需要の増加の見込み
　-トレンド：「自前で発電所を用意せよ」
・データセンターの電力需要の予測
　-現状：2000年から2023年までの推移
　-今後の成長シナリオの概要
　-「Higher Growth」シナリオへの懐疑的見解
　-電力需要の予測に関する見解
　-2050年の全体電力需要の予測
　-米石油大手、ガス火力でデータセンター向け電力供給に参入
11　”クリーンな電力“の供給について
・データセンターのCO?排出量の急増
　-排出量増加の背景
・カーボンオフセット
　-バンドル型とアンバンドル型の違い
　-グリーンウォッシュの懸念
　-なぜカーボンオフセットや再エネ証書が必要なのか
　-AWS（Amazon Web Services）のエネルギー戦略
　-Googleのカーボンフリー電力戦略
　-Microsoftのカーボンネガティブ戦略
・本当の「クリーンさ」を見極めるには
・再エネでデータセンターに給電した場合
　-米国における再エネの動向
　-100MWのデータセンターの例
　-風力発電で100MWの電力をデータセンターに供給する場合
・「24/7カーボンフリー電力」実現の課題
　-「24/7カーボンフリー電力」実現の現状と課題
　-再生可能エネルギーの設置状況
　-ソーラー＋バッテリーのコストと面積要件
　-コストと供給網の制約
　-再生可能エネルギーの現実的な実現可能性
　-米国の風況と日射量
　-地理的条件と実現可能性
　-太陽光発電の活用
　-風力発電の活用
　-最適なエネルギー供給モデルの検討
　-再エネ接続にかかる時間が大きな問題に
　-冗長性が大事
　-再生可能エネルギー計画の障害となる要因
　-解決策の可能性
・データセンターの立地におけるトレードオフ
　-現在のデータセンター立地の偏り
　-電力供給とネットワーク接続のトレードオフ
　-立地選択の重要な課題
　-ハイブリッドアプローチ
　-電力供給とネットワーク接続の優先順位の調整
　-データセンター建設にかかる時間
12　大型の原子力発電所の利用について
・現在の米国の原子力発電所
　-原子力発電所の老朽化と投資停止
　-原子力発電所の運転期間延長の課題
・Vogtle原発の新規建設と問題
　-Vogtle 3号機・4号機の意義
　-冷却システムの特徴
　-コストと住民負担
・原子力発電の今後の課題
　-発電量の維持と新規建設の課題
　-解決策と将来の方向性
・スリーマイル島原子力発電所の再稼働
　-スリーマイル島発電所の再稼働計画
　-再稼働の概要
　-延長運転の目標
・再稼働の課題
　-Microsoftの意図と戦略
　-再稼働が成功する条件
・延長、再稼働、新規開発の比較
・カリフォルニア州が原子力発電に回帰するか
13　SMR（小型モジュール原子炉）
・小型モジュール炉（SMR）の概要
　-現状
　-メリット
　-課題
・SMRと再エネ発電との比較
　-発電コストの比較
　-メリット・デメリットの比較
・NuScale Power社
・X-energy
　-企業情報
　-技術の特徴
　-Xe-100：X-energyの代表的な高温ガス炉（HTGR）
　-TRISO燃料：X-energyの技術の中核
　-モジュール式アプローチ
　-投資とパートナーシップ
　-X-energyの将来展望
　-TRISO燃料
　-TRISO燃料の利点
・TerraPower
　-企業情報
　-政府支援と資金調達
　-ナトリウム冷却炉と実証プロジェクト
　-主な特徴
　-ワイオミング州での実証プラント建設
　-TerraPowerの今後の展望
・ウェスチングハウス
　-eVinciマイクロ原子炉の概要
　-設計と技術の特徴
　-運用と耐久性
　-用途と展開可能性
　-eVinciの意義と今後の展望
　-原子力電池
・BWXT Advanced Technologies
　-企業情報
　-米国防総省（DoD）とのプロジェクト
　-移動式マイクロリアクターの特徴
　-契約と製造コスト
　-今後の展望
・Kairos Power
　-企業情報
　-KP-FHR（フッ化物塩冷却型高温炉）の特徴
　-エネルギー市場と今後の展望
　-Kairos Powerの意義と影響
・SMRと再生可能エネルギーの比較
　-LCOE（発電コスト）の比較
　-メリットと課題の比較
　-データセンターへの電力供給コスト比較
　-データセンターにおけるSMRの適用性と展望
　-SMR設置に必要な面積の見積もり
14　データセンターの通信の革新について
・データセンター間通信
・各方式の比較
・光ファイバー
・6G通信技術
　-6Gの概要
　-6Gの特性と制約
・衛星通信技術
・量子通信
・エッジコンピューティングとクラウド技術
　-概要
　-コストと導入のしやすさ
　-考え方が異なる
15　データセンター設備側のイノベーション
・データセンター設備における冷却技術
　-冷却技術
　-代表的な施設の消費電力の例
　-ベルギーのデータセンターにおける水冷却システムの詳細
　-イノベーションの進展
・PUEと効率化の重要性
　-PUEとは
　-現状のPUE
　-PUE改善の課題と取り組み
・水冷式冷却
　-いくつかの方式
　-効果
　-構成要素
　-より高い冷却性能
　-導入事例
　-水冷式と空冷式の比較
　-水冷式リアドア型空調機
　-床下の配管が不要なサイドカー方式
　-コールドプレート冷却
・液浸冷却技術
　-液浸冷却技術（Immersion Cooling）の概要
　-液浸冷却技術の利点
　-液浸冷却技術の課題
　-液浸冷却の導入事例と普及動向
　-今後の展望：液浸冷却と水冷技術の未来
・水中(海中)データセンター
　-水中データセンターの概要
　-Microsoftの「Project Natick」
　-水中データセンターの技術的メリット
　-水中データセンターの技術的課題
　-水中データセンターの商業化の可能性
　-液浸冷却技術との関連性
　-水中データセンターの未来
・AIを活用したデータセンターの冷却
　-仕組みと技術
　-DeepMindのAIによるエネルギー削減
　-他の企業への応用と今後の展望
・電力と冷却の分析
　-データセンターにおける電力と冷却の影響
　-電力と冷却の評価
　-エネルギー効率分析
　-数値流体力学（CFD : Computational Fluid Dynamics）解析
　-熱ゾーンのマッピング
・データストレージ
　-データセンターにおけるストレージの重要性
　-データセンターのストレージの種類
　-テープドライブ
・データセンターで使用されるUPS
・UPSの低消費電力化
16　データセンターの主なお客であるクラウドビジネス
・クラウドとは
　-クラウドの利点
　-SaaS/PaaS/IaaSの例
　-データセンターでAI処理
・クラウド運用に欠かせないVMware
　-VMwareが提供する主な技術とソリューション
　-VMwareの技術の利点
　-VMware (vSpere上)でのGPUの使用方法
　-利用される主な技術
　-効率的な分散処理
・クラウドサービスプロバイダー
　-主要プレイヤー
　-グローバルのクラウド市場
　-クラウド市場の競争の激化
・クラウド企業の生成AIにおける取り組み
　-Microsoft
　-Google
　-Amazon Web Services (AWS)
　-Meta
　-IBM
　-IBMクラウドの展望
17　データセンターの電力使用を押し上げるA/I
・AI とデータセンター
　-AIの簡単な歴史
　-猫を猫と認識できるようになった
　-AI（ディープラーニング）
　-人間の脳
　-コンピュータが眼をもつ
　-スケール則（scaling law）
　-言語理解が人間と同等に
　-人間レベルを超えた分野
・生成AIに必要な電力
・テンソルと行列計算とGPU
　-テンソルとは、
　-動画データ処理
　-AI処理に行列計算が必要な理由
　-ハードウェアの進化
・生成AI大手5社の取り組み
　-生成AIのマーケットシェア(2023)
　-モデル開発状況
　-OpenAI社
　-Google 社
　-Anthropic社
　-Microsoft社
　-Meta社
18　GPUの技術とマーケット
・GPUの市場規模
・NVIDIA社の動向
　-GPUの用途別の売上構成
　-GPUの製品群
　-統合アーキテクチャ
　-GPUのロードマップ
　-GPUアーキテクチャ
　-GPU競争状況
　-戦略
　-モジュールでの出荷
　-モジュール形式が主流となる理由
　-H100NVLの概要
　-モジュールやラック形式の利点と未来
　-データセンターでのGPUの実装
・GPUが必要または推奨されるアプリ
　-AI/機械学習
　-ビッグデータ分析
　-動画処理・ストリーミング
　-ゲーム開発およびストリーミング
　-3Dモデリング・レンダリング
　-科学計算・シミュレーション
19　低消費電力化に向けたハードウエアの革新
・GPU技術の進化
・2nmプロセス
　-特徴と消費電力削減
　-2nmプロセスと消費電力の戦い
　-GAA、CFET
　-未来への展望
・アーキテクチャの進化
　-GPUとAIフレームワーク統合
　-AIフレームワークとGPUの統合の必要性と課題
　-現状の課題
　-今後の展望
　-GPUの未来と課題解決の道筋
・AIモデルの最適化と関連技術の進化
・次世代データセンター技術の進化
・技術進化の連携と次世代の方向性
・AIアルゴリズムそのものを改良
　-学習および推論に必要な計算量の削減
20　データセンター関連の用語集