JEDECは2026年10月1日、シリコンフォトニクスの認定試験と信頼性要件を定めた規格「JESD264」の公開を発表した。AIデータセンターや通信ネットワークで使われる光デバイスについて、試験方法や製造管理の共通基準を設けるもので、JEDECは業界横断の標準として初めてのものと位置付けている。光接続の量産が進むなか、チップメーカーから組み立てを担う企業、システム開発者まで、どのように信頼性を確認し、各工程で誰が責任を負うのかを明確にする狙いがある。

通信速度を高める新しい光伝送方式を定めた規格というより、異なる企業が製造・組み立てた部品を組み合わせて使う際に、信頼性を共通の基準で評価できるようにする動きだ。

光で大量のデータを運べても、その接続を長期間安定して使えるかどうかは別の問題である。特に、光学部品をスイッチや演算チップの近くに配置するCPO（Co-Packaged Optics）では、部品が故障した際にどう交換するかまでシステム設計に関わる。JESD264によって共通化される部品や製造工程の評価と、製品ごとに判断が必要な接続方式や保守設計を分けて考えると、今回の標準化の意味が見えてくる。

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光デバイスの信頼性と、企業間の役割分担

JESD264の正式名称は「Silicon Photonics Qualification and Reliability Requirements」。JEDECが対象として挙げているのは、シリコンフォトニクスのダイと、それらを組み込んだチップセットだ。ダイとは、ウェハーから切り出された個々の半導体チップを指す。部品単体の認定試験だけでなく、組み立て工程、レーザーの集積、製造工程の管理、履歴の追跡まで対象に含むという。

シリコンフォトニクスは、半導体チップ上に光を伝送・制御する回路を形成する技術だ。光変調器が光へデータを載せ、導波路が光を伝え、フォトダイオードが受け取った光を電気信号へ変換する。JEDECは、こうした光デバイスの認定試験に加え、光源となるレーザーを組み込む工程についても明確な要件を設けると説明している。

企業間で工程を引き継ぐ際の責任範囲も規格の対象になる。チップを製造するファウンドリー、組み立てや試験を受託するOSAT、システム開発者の間で、どの段階の信頼性を誰が確認するのかを明確にする。JEDECは、従来のCMOS技術と比べ、シリコンフォトニクスでは信頼性評価と責任分担を業界共通で扱う枠組みが不足していたと説明している。これは、これまで各社が信頼性試験を行ってこなかったという意味ではない。

規格策定を共同で主導したCiscoのAngelo Miele氏は、モジュール供給企業や大規模データセンターを運営する企業が参加したと述べている。設計企業やファウンドリーなども含め、規格策定に参加し、最終的に承認した企業は20社を超えるという。製造側と利用側の双方が、信頼性評価の前提をそろえる取り組みといえる。ただし、この20社超という数字は、JESD264に準拠した製品がすでにそれだけ存在することを意味するものではない。

既存のCPO規格とは何が違うのか

OIFはすでに、CPOの接続条件やシステム設計を扱う文書を公開している。2022年2月3日付の枠組み文書では、光と電気の通信機能をASICと同じパッケージ付近に配置する際の技術的な検討事項を整理している。2023年3月29日付の3.2Tb/s CPOモジュール仕様では、モジュールの電気・光・機械インターフェースの詳細を定めている。

JESD264が主に扱うのは部品の認定と信頼性評価であり、OIFの3.2Tb/s CPOモジュール仕様は電気・光・機械的な接続条件を定める。さらにOIFの枠組み文書では、冗長化や修理性といったシステム設計上の課題まで検討されている。

文書と公表時点 主な対象 製品を評価する際の役割
JEDEC JESD264、2026年10月1日の発表 光学ダイ・チップセット、部品認定、組み立て・製造管理 部品と製造工程の信頼性を、供給企業間で共通の基準に照らして評価する
OIF 3.2Tb/s CPOモジュール仕様、2023年3月29日 モジュールの電気・光・機械インターフェース モジュールをシステムへ組み込むための接続条件を確認する
OIF CPO枠組み文書、2022年2月3日 相互運用に向けた検討事項、レーザー配置、熱、修理性 部品故障が装置停止や交換作業へどう影響するかを検討する

この表は2026年10月3日時点で、JEDECの発表で示された主要項目と、OIFモジュール仕様、OIF枠組み文書の概要および光源・信頼性に関する節を、対象と用途ごとに整理したものだ。JESD264の個別条項を直接比較したものではない。また、OIF文書でも信頼性について検討されているため、それぞれの役割には重なる部分がある。規格同士の正式な互換性や適合関係を示すものでもない。OIFモジュール仕様、3ページ、OIF枠組み文書、3・18・26ページ

この違いを押さえると、製品を採用する際に何を確認すべきかも分かりやすくなる。接続仕様を満たすモジュールであっても、実際の使用環境に耐えられるかという信頼性評価は別に必要だ。さらに、部品単体の信頼性を確認した後も、故障が発生した際にシステム全体でどう対処するかという問題は残る。

共通の認定基準を設ける意義は、製品設計そのものを規格が決めることではない。異なる企業が提示する試験結果を、共通の前提に基づいて比較・評価しやすくすることにある。

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レーザーをどこに置き、故障時にどう交換するか

CPOは、装置前面から抜き差しできる従来型の光トランシーバーと比べ、現場での保守が難しくなる可能性がある。OIFの枠組み文書もこの点を明示し、部品レベルだけでなくシステム全体で信頼性を考える必要があるとしている。AIや機械学習の用途では大きな総帯域と多数の接続が必要になるため、リンク故障の影響も大きくなりやすい。

レーザーをどこへ配置するかは、その具体的な設計判断の一つだ。OIFが示す外付け光源の構成では、故障したレーザーを装置前面から交換し、スイッチ本体を停止させずに対処できる可能性がある。スイッチASICと光源を物理的に離すことで、それぞれの熱環境を改善できる利点もある。光源を高温になりやすい演算・スイッチチップの近くに置くか、故障時に交換可能な位置へ分離するかは、熱設計と保守性の両方に関わる。

一方、外付け光源には、光を伝える経路が長くなり、接続部も増えることで挿入損失が大きくなるという代償がある。挿入損失とは、接続部や導波路を通過する際に失われる光の量を示すものだ。OIFは、この損失を補うために光源の出力を高める必要があると説明している。

これに対して、レーザーを光学エンジン内へ集積する構成では、補うべき光損失が小さくなり、より低い光出力で動作させられる場合がある。

つまり、交換のしやすさと光損失の低減は、必ずしも同時に実現できるわけではない。また、「外付け光源」であるだけで、すべての製品が稼働中に交換できるとも限らない。実際の配置や交換手順を確認する必要がある。部品寿命を評価する共通基準に加え、熱設計や保守方法まで含めて初めて、その光接続を実際のシステムで安定して運用できるか判断できる。

シリコンフォトニクスの量産はすでに進んでいる

Intelは2024年6月26日の発表で、光集積回路（PIC）を800万個以上、そこに組み込んだオンチップレーザーを3,200万個以上出荷したと説明していた。これらのPICは、100・200・400Gbps向けの着脱可能な光トランシーバーモジュールに採用され、大手クラウド事業者のデータセンターネットワークで使われているという。

ただし、この量産実績と、同じ発表で披露された光I/Oチップレット「OCI」は分けて考える必要がある。OCIはCPUと同じパッケージに組み込んで動作させた試作チップであり、当時のIntelも試作品であることを明記していた。既存の光トランシーバー向けPICの出荷実績を、そのまま演算チップの近くに光I/Oを配置するCPOや光I/Oチップレットの量産実績とみなすことはできない。

この例からも分かるように、シリコンフォトニクスは、業界共通の信頼性規格が完成するまで実用化を待っていた技術ではない。各社はすでに製品を出荷し、それぞれの方法で信頼性評価を積み重ねてきた。

JESD264は、そうした評価の経験を、異なる設計企業、製造企業、組み立て企業、利用企業の間で共有しやすくするための共通基準と捉えられる。新たにシリコンフォトニクスを採用する企業にとっても、供給企業へどの試験結果や製造履歴を求めるべきかを判断する土台になり得る。

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実際の製品で、どのように使われるかが次の焦点

JEDECの発表では、JESD264を採用する具体的な製品や、量産工程への適用時期、故障率がどの程度改善するかといった数値は示されていない。標準化によって導入リスクを下げることはJEDECが掲げる目的であり、すでに実測された効果ではないことには注意が必要だ。

また、JEDECの公開発表では規格の対象や主要項目が説明されているものの、個々の試験条件までは示されていない。試験温度や試験時間、サンプル数、合否を判断する閾値などは、規格全文の該当条項で確認する必要がある。そのため、JESD264に沿って認定された部品であれば何年間使える、あるいは装置全体の信頼性まで保証される、といった判断はできない。

実際の製品への適用を評価する際には、対象となる光デバイスだけでなく、組み立て工程や、どの使用環境を想定して試験したのかも確認する必要がある。さらに、故障時の交換方法やシステム側の冗長化まで示されれば、調達する側は部品単体の認定結果を実際の運用条件と結び付けて判断できる。

JESD264がAIデータセンター向け光接続の普及をどこまで支えられるかは、各社が共通基準に沿った評価結果を製品ごとに示し、その情報を設計、製造、組み立て、運用・保守まで一貫して引き継げるかにかかっている。