フォトニクス深掘り③テスト編｜CPOを量産品に変える最後の関所

光は難しい。だからこそ面白い。投資対象としても。

データセンターの中で、GPUやスイッチが互いにデータをやり取りするとき、電気信号には限界がある。距離が伸びるほどノイズが増え、速度も落ちる。だから電気を光に変えて送り、受け手側でまた電気に戻す。この「電気→光→電気」の変換を担う中核部品が、光チップ（PIC: フォトニック集積回路）だ。導波路、変調器、受光器などをシリコン基板上に集積する。レーザーは外部光源として別に置かれる場合もあれば、別材料の素子として組み合わされる場合もある。

この光チップが今、データセンターの中で新しい使われ方に移ろうとしている。

従来はトランシーバーという着脱式のモジュールに光チップを収めて、スイッチの前面に差し込んでいた。壊れたらモジュールごと抜いて交換すればいい。だがCPO（Co-Packaged Optics）では、この光チップをスイッチ用のASIC（特定用途向け半導体）と同じパッケージの中に組み込む。電気と光の距離を極限まで縮めることで、消費電力と帯域幅を大幅に改善できる。NVIDIAが2025年に発表したSpectrum-X Photonicsは、まさにこのCPO型のネットワークスイッチだ。

ただし、後から抜いて交換するという前提がなくなる。

光は難しい。だからこそ、この難しさを量産で解決できる会社には、強い通行料が生まれる。

フォトニクス全体マップ記事では、5つのチョークポイントを提示した。CWレーザー、SiPhファウンドリの深掘りを終え、今回は3つ目、テスト・検査に入る。ここは5つのチョークポイントの中でも、まだ誰がどの関所に座るかが最も見えにくいレイヤーだ。

テスト・検査は地味なテーマだ。光を作る会社、光を導く会社に比べると華がない。だが投資においては、地味で見えにくい工程にこそ、まだ織り込まれていない収益機会が残っていることが多い。

私はFormFactor（NASDAQ: FORM）を保有している。だからこそ、この記事ではFORMに都合の良い話だけでなく、競合の存在、受注が売上に変わるかの不確実性、フォトニクス純度の低い大型株の限界も、同じだけ厳しく見る。

▶ フォトニクス全体マップ記事： 

▶ 前回記事（②SiPhファウンドリ編）：

1個の不良が、数万ドルを吹き飛ばす

CPOの怖さは、1個の不良が桁違いのコストを生むことだ。

従来のトランシーバーは着脱式だった。スイッチの前面ポートに差し込み、壊れたら引き抜いて交換する。コストはモジュール1個分で済む。世代や速度によって幅はあるが、少なくとも「パッケージ丸ごと廃棄」とは損失の桁が違う。

CPOではこの常識が壊れる。

光チップがスイッチ用ASICと同一パッケージに入るため、光チップ1個が不良なら、パッケージ丸ごと廃棄になる。AI向けの高性能スイッチパッケージでは、廃棄損は数千ドルから数万ドル規模になりうる。不良を後から差し替えるという選択肢がない。

ここに歩留まりの掛け算が効いてくる。

1つのパッケージに光チップが8個搭載されるケースを想定する。各光チップの歩留まりが95%なら、パッケージ全体の歩留まりは0.95の8乗で約66%。つまり34%が廃棄になる。パッケージ単価1万ドル、ロット1,000個とすれば、340万ドルが廃棄損になる。

光チップの歩留まりを99%に上げたらどうなるか。0.99の8乗で約92%。廃棄は80万ドルに減る。

わずか4ポイントの歩留まり改善が、1ロットあたり260万ドルの差を生む。

だからCPOでは、パッケージに組み込む前に「この光チップは生きている」と証明する必要がある。半導体業界ではこれをKGD（Known Good Die：良品確認済みダイ）と呼ぶ。電気チップのKGDは何十年もかけて確立されてきた。

だが光チップのKGDを、自動化された量産ラインの中で安定して回す仕組みは、まだ立ち上がり途上にある。ここに、投資の面白さがある。

なぜ光のテストは、50年の蓄積が通用しないのか

電気チップのテストは、50年以上かけて洗練されてきた。

仕組みは単純だ。ウエハー上に並んだチップに探針（プローブ）を当て、電気信号を送り、応答を見る。探針の位置合わせは数十マイクロメートル（髪の毛の太さ程度）の精度があれば十分。成熟した技術体系が、テスト装置メーカー、探針メーカー、搬送装置メーカーの間に確立されている。

光のテストでは、この前提が通用しない。

まず精度の桁が違う。光ファイバーの位置合わせは1マイクロメートル未満、髪の毛の数十分の一に近い精度が必要になる。前回までの記事で使った比喩を用いると、スマホの画面をタップするのが電気テスト。光テストは、同じ画面上の指定した1ピクセルだけを髪の毛の先端で触れと言われるようなもの。画面のどこかに当たればいい世界から、1ドットでもズレたら不合格の世界に代わる。しかもそれを1日に何万回やる。

次に、測るものが増える。電気テストは電圧、電流、タイミングの3つ。光テストではそこに波長（光の色）、光パワー（光の強さ）、偏光（光の振動方向）、光損失（経路での減衰）、変調品質（信号がどれだけきれいに乗っているか）が加わる。

さらに、光チップへの光の入れ方が2種類ある。チップの横から入れる方式と、上から入れる方式。ウエハー状態のまま検査する場合、横からは物理的に入れにくいので上から入れるが、これには光の減衰が大きいという課題がある。

温度の問題もある。レーザーの出力や波長は温度で変動する。CPOではASICの近くで動作するため高温環境になり、常温でのテスト結果がそのまま実環境を保証しない。

だが投資家として一番気になるのはここだ。量産テストの勝敗は「測れるか」ではなく「何秒で、何ドルで測れるか」で決まる。1枚のウエハーを何分で測り終えるか。調整にどれだけ時間がかかるか。位置合わせの精度は繰り返し安定するか。装置の稼働率は何パーセントか。ここが、装置の採用、追加発注、粗利率に直結する。

50年の蓄積がある電気テストでさえ、光が入った瞬間に、そのままでは足りなくなる。では、光の品質保証を量産規模で引き受けられる会社は、世界にいくつあるのか。

光の品質保証は3段階ある

光チップの品質を保証するには、3つの問いに順番に答えなければならない。

1つ目は、「生きているか」

光チップがまだウエハー上に並んでいる段階で、1個ずつ光を当てて「この光チップは正常に光を通しているか」を確認する。KGDの最初の門番だ。この工程を担う代表的な企業がFormFactor（FORM）

2つ目は、「長持ちするか」

光チップが今動いているとしても、データセンターで10年使い続けられるかは別の問題だ。高温・高電圧の環境に数十時間から数百時間さらし、初期不良を強制的にあぶり出して除去する。これをバーンイン（焼き込み試験）と呼ぶ。特にレーザー素子は最初の動作期間に光の出力が不安定になりやすく、一定のならし運転を経て安定する。この工程をウエハーレベルで担う代表的な企業がAehr Test Systems（AEHR）

3つ目は、「仕様通りか」

光チップが生きていて、耐久試験も通った。最後に、高速の光信号がデータセンターの仕様通りに動くかを検証する。信号の波形が崩れていないか。エラーの頻度は許容範囲内か。光の強さや波長は規格を満たしているか。この最終証明を担う代表的な企業がKeysight Technologies（KEYS）

この3つは、同じ会社が一括で担うわけではない。担当工程が違い、必要な装置が違い、受益のタイミングが違い、リスクの性質も違う。

FORM、AEHR、KEYSは、同じ「テスト銘柄」に見える。だが実際には、見ている不良も、売上に変わるタイミングも、株価への効き方もまったく異なる。

しかも3つの関所のそれぞれに後述する競合プレーヤーがいる。勝者総取りのレイヤーではない。工程ごとに勝者が分かれる多層市場だ。

テストが重要だということは見えた。だが投資で本当に重要なのはそこではない。

テストの中にも3つの関所があり、それぞれ儲かるタイミングも、リスクも、株価への効き方もまったく違う。FORM、AEHR、KEYSを同じ「テスト銘柄」として買うと、おそらく判断を間違える。

では、どの関所に通行料が生まれ、どの会社がその椅子に座ろうとしているのか。