自動マーケットメイカー（AMM）は、DeFiを象徴する発明です。Uniswap V1から、V2の定積公式 x・y=k、そして2021年のV3における集中型流動性の導入に至るまで、DEXの資本効率は数十倍から数百倍に向上しました。 そのパワーには複雑さが伴います。LP（流動性プロバイダー）は、0から無限大までの価格帯に均一に流動性を供給するのではなく、ティック単位でインデックス化された価格帯に積極的に資本を配分し、その配分は「ポジションNFT」によって表され、手数料は価格帯内の流動性に応じて分配されます。一般ユーザーにとって、価格帯の選択は取引そのものよりも難しくなっています。 プロジェクトや運営者にとって、LPの誘導、一時的損失のヘッジ、アクティブ運用戦略の集約、そしてMEVへの防御こそが、DEXが実際の市場においてオーダーブック型CEXを上回るパフォーマンスを発揮できるかどうかを決定づける要因となります。 本記事では、SoonTechのホワイトラベルDEXが採用する集中型流動性AMM（CLMM）アーキテクチャについて、V2の限界やV3の中核となるアイデアから、ティック、ポジション、手数料、オラクルを経て、一時的損失、アクティブ運用、LPのトークン化、MEV対策、ハイブリッド設計に至るまで、体系的に解説する。

1. V2の定積AMMが抱える根本的な限界

V2の課題を理解せずにV3を理解することはできません。 Uniswap V2はx・y=kの式を採用しています。LPは現在の価格比率に応じて2つの資産を預け入れ、ERC-20 LPトークンを受け取ります。取引は曲線に沿って行われ、価格は準備率によって決定されます。この式は洗練されています。オーダーブックも指定マーケットメーカーも存在せず、誰でもいつでも参加・退出が可能です。

しかし、V2は資本効率が悪い。 ETHの価格が数ヶ月にわたり1,800～2,200 USDCの間で推移すると仮定しましょう。V2は流動性を0から無限大までの曲線全体に均等に分散させるため、その範囲で実際に使用される準備金は5％未満に過ぎません。残りの95％は遊休状態でありながら、手数料の一部を受け取ることになります。 その結果は深刻です。LPの収益は大幅に希薄化され、執行可能な流動性の深さが浅いためスリッページが高くなり、プロジェクトは有意義な流動性を確保するために莫大なコストを負担することになります。

V2にはさらに2つの二次的な問題があります。ボラティリティの高いペアにおける一時的な損失（Impermanent Loss）は、手数料収入をすべて食い尽くす可能性があります。これは、LPがわずか0.3％の手数料で、両サイドの在庫リスクを全面的に負わされるためです。また、すべてのLPが同一の手数料階層に属しており、価格の安定したペアと、リスクの高いロングテール・トークンとで異なる価格設定を行うことができません。

V3の目標は単純明快です。LPが現在の価格周辺の狭い範囲に資本を集中させ、その範囲内の流動性深度を劇的に高める一方で、複数の手数料階層を導入し、ペアごとのリスクに応じて価格設定できるようにすることです。

2. V3のコンセプト：集中型流動性と仮想準備金

V3の中核となる革新は、価格帯[Pa, Pb]です。LPは、その範囲内でのみ流動性を提供します。 市場価格が範囲内にある間は、LPの資本は完全に活用されます。価格が範囲外になると、LPの流動性は機能しなくなり、ポジションは単一の資産に変換されます（価格が上限を超えた場合は相手資産の全量、下限を下回った場合はベース資産の全量）。

AMMの式を書き換えることなくこれを実現するため、V3では仮想準備金を導入しています。任意の価格において、この範囲は局所的な定積曲線のように振る舞い、その仮想準備金はLPの実際の預入額よりもはるかに大きくなります。 LPが預け入れるのは、現在の価格におけるそのセグメントに必要な実質資本に過ぎません。事実上、V2のLPは曲線全体に1単位の資本を配置するのに対し、V3のLPは1単位を1つのセグメント内に配置することで、そのセグメント内において、はるかに大きなV2のポジションと同等の流動性深度を実現します。

これにより、レバレッジをかけた流動性が生まれます。10,000ドルを投入した場合、V2のLPは現在の価格において浅い流動性深度しか提供できませんが、±2％のレンジを選択したV3のLPは、その数十倍もの流動性深度を提供できます。その代償として、価格がレンジから外れた瞬間に流動性が枯渇し、リバランスが必要となります。

仮想準備金により、V2の価格連続性も維持されます。レンジ内では、価格は局所的な定積曲線に従い、取引式は変更されません。各価格における利用可能な流動性は、その時点でのすべてのアクティブなレンジの合計に他なりません。

3. ティックと価格のインデックス化

LPが範囲を正確に選択できるようにするため、V3では価格空間全体を、整数でインデックス付けされたティックに離散化しています。 ティック i は価格 p(i) = 1.0001^i に対応するため、隣接するティック間の差は 1 ベーシス・ポイントとなります。ETH/USDC の全価格帯をカバーするには数万のティックしか必要とせず、EVM のストレージ容量内で十分に処理可能です。

LPがポジションを作成する際、tickLowerとtickUpperを指定します。価格がティックの境界を越えるたびに、プロトコルはアクティブなポジションを切り替え、その過程で手数料を計算します。 次に初期化されるティックを効率的に見つけるため、V3ではTickBitmapを使用しています。ティックは256ビットのワードにグループ化され、各ビットはそのティックに流動性が初期化されているかどうかを示します。これにより、次のアクティブなティックの検索はワード単位のスキャンとなり、検索コストがO(N)からO(log N)へと削減されます。

各ティックには2つの値が格納されています。1つは「liquidityGross」で、そのティックをポジション境界として参照する流動性の総量です。もう1つは「liquidityNet」で、価格が左から右へ移動した際の流動性の純変化量です。取引によって価格が変動するにつれ、契約はその過程でliquidityNetを累積し、範囲内の現在の流動性であるLを算出します。

ティックは、すべてのV3実装およびSDKの基盤です。価格計算、手数料の発生、ポジション評価のすべては、最終的にはティックに紐づきます。

4. ポジションNFTとLP資産

V2では、LPトークンは代替可能なERC-20トークンであり、プールのすべてのシェアは同一です。 V3では、LPはリスクや手数料プロファイルが異なる範囲を選択するため、代替可能なトークンではポジションを表現できません。V3では、各ポジションをERC-721 NFTとして鋳造し、そこにペア、手数料階層、ティックの範囲、流動性量、未回収の手数料、および一時的損失の補償を記録します。

ポジションNFTは譲渡可能であり、これによりLPのポジションは、取引可能で、担保化可能、かつコンポーザブルな資産へと変貌します。これにより、いくつかの新たなパラダイムが開かれます。

第一に、流動性はもはや均質ではなくなります。同じプールに属する2つのNFTでも、パフォーマンスが根本的に異なる可能性があります。例えば、狭いレンジは高い手数料を稼ぐ一方で大きな一時的損失（IL）を被る一方、広いレンジはほとんど機能しませんが、リスクは低くなります。

第二に、NFTは担保として利用可能です。レンディングプロトコルはポジションNFTを受け入れ、それを担保としてステーブルコインを貸し出すため、LPがポジションを引き出す必要なく資本効率を高めることができます。

第三に、アクティブ運用プロトコルがNFTを大規模に管理できるようになります。ArrakisやGammaといったサードパーティのプロトコルは、ユーザーに代わってNFTを管理し、価格変動に応じてリバランスを行い、複雑な操作をワンクリックの体験にまとめ上げます。

その代償は複雑さです。V2のユーザーは単に2つのトークンを預けるだけで済んだのに対し、V3のユーザーはレンジ、手数料階層、リバランス戦略を選択する必要があります。 SoonTechのフロントエンドは、自動レンジ推奨、リスク評価、アクティブマネージャーの保管庫へのワンクリック預入、および過去のバックテスト機能によりこの課題に対処しており、V3の複雑さをユーザーではなく製品レイヤーに集約しています。

5. 手数料階層と範囲内手数料

V3では、通常0.01％、0.05％、0.3％、1％といった複数の手数料階層が導入されています。 低い手数料ティアはステーブルコインや低ボラティリティ資産に適しており、高いティアはボラティリティの高いロングテールペアのLPに報酬を還元します。各手数料ティアは、実質的に独自のティックスペース、流動性、ポジションを持つ独立したプールとなります。

手数料の分配方法はV2とは異なります。V2では、すべてのLPがLPトークンの保有割合に応じて手数料を分配されます。V3では、手数料は現在のティックにおけるアクティブな流動性のみに発生します。LPのレンジに現在の価格が含まれていない場合、そのLPはその期間中は収益を得られませんが、注文が約定することもありません。

実装では、ティックごとの手数料増加蓄積値（feeGrowthOutside0X128 および feeGrowthOutside1X128）が保持されており、価格がティックを跨ぐとこれらの値が切り替わります。 ポジションの手数料は、すべてのLPを反復処理することなく、グローバルな累積値とその境界にある外側の累積値から、ポジションの流動性を乗じてO(1)で計算されます。

LPの場合、手数料 = 範囲内の時間 × 深さ × 出来高 × 手数料率となります。範囲を選択する際には、2つの要因のバランスを考慮する必要があります。範囲を狭くすると流動性が集中し、範囲内での単位時間あたりの収益は増えますが、価格が範囲外に出る確率が高まり、範囲内での滞在時間が短くなります。最適な幅は、実質的に将来のボラティリティに対する賭けとなります。

6. 価格、スリッページ、およびTWAPオラクル

現在のV3プールの価格は、固定小数点形式の平方根価格であるsqrtPriceX96で表され、すべての取引はそれに応じて仮想リザーブ曲線に沿って行われます。各スワップには、価格の変動幅を制限するsqrtPriceLimitX96パラメータが設定されており、これによりトレーダーはV2よりも精密なスリッページ制御が可能になります。

V3ではオラクルも改善されています。V2では直近の価格のみが記録されていたため、フラッシュローンによる操作の余地がありました。 V3ではTWAP（時間加重平均価格）が組み込まれています。各ティック境界でtickCumulative値が蓄積され、外部プロトコルが2つのタイムスタンプ間の幾何平均ティックを計算し、それをTWAPに変換します。攻撃者は長期間にわたり操作を継続しなければならないため、フラッシュローンを用いた操作のコストは大幅に高くなります。

また、V3は複数の過去時点における「tickCumulative」および「流動性あたりの秒数」の累積値を記録する観測配列を維持しているため、プロトコルは任意の期間におけるTWAPや時間加重流動性を照会できます。これは、多くの貸付、デリバティブ、ステーブルコイン、保険プロトコルにとって主要な価格ソースとなっています。

V3のTWAPは絶対的なものではありません。流動性が薄いプールは、依然として複数のブロックにわたって操作される可能性があります。SoonTechは、複数のプールにわたる中央値やChainlinkによるフォールバックといった製品レベルの機能強化を提供しており、高額な契約についてはハイブリッドな価格ソースの利用を強く推奨しています。

7. JIT流動性とMEVエコシステム

V3では、新たなMEVパターンである「ジャスト・イン・タイム（JIT）流動性」が登場しました。パブリック・メンプールで大規模な買い注文を確認した攻撃者は、その価格を基準に非常に狭い価格帯を設定し、その価格帯で大規模な注文が約定して手数料を獲得した後、多くの場合同じブロック内で即座にポジションを清算します。 攻撃者は価格リスクをほとんど負わずに、本来ならパッシブLPに支払われるはずの手数料を獲得します。

JITは、V3の公平性に関する議論を巻き起こしています。パッシブなLPは長期間にわたり在庫リスクを負う一方で、JITボットはリスクなしで収益を得ているからです。別の観点から見れば、JITはスリッページを低減することで大規模トレーダーの執行効率を向上させ、市場が流動性を発見する仕組みの一部でもあります。

JIT以外にも、V3のLPは、攻撃者がユーザーのスワップ注文の周囲に注文を配置してスリッページを搾取する、古典的なサンドイッチ攻撃に直面しています。V3は、精密なスリッページパラメータ、プライベートトランザクションプール、およびFlashbots式の保護機能を通じて、これらの攻撃を軽減しています。

SoonTechは多層的なMEV防御を採用しています。具体的には、取引をパブリックなメモプールから除外するためのプライベートRPC経由のデフォルトルーティング、小規模取引に対する保守的な自動スリッページ設定、ユーザーにMEVの一部を還元する大規模取引向けの注文分割およびMEV-Share、そしてブロックビルダーとのプロトコルレベルでの連携によるJITやサンドイッチパターンの追加手数料課金または拒否などです。 MEVを完全に排除することはできませんが、大幅に低減し、再分配することは可能です。

8. 一時的な損失（IL）とヘッジ

一時的損失（IL）は、LPが最も懸念するリスクです。相対価格が変動すると、AMMは自動的に値下がりした資産を買い、値上がりした資産を売却するため、LPの価値は単純な「買い持ち」ポートフォリオよりも低くなってしまいます。この差がILです。

V2では、ILは価格変動に対する固定関数です。V3では、集中度によってILが増幅されます。価格変動幅が狭いほど、レバレッジは高くなり、ILも大きくなります。±1％の変動幅の場合、価格が5％変動すると元本の相当な割合を失う可能性があります。

これに対する対策はいくつかある。第一に、相関のあるペアを選択することだ。相関のあるペアのILは無視できる程度だが、相関のない小型株ペアのILは深刻である。第二に、価格がレンジから抜け出す前に積極的にリバランスを行うこと。 第三に、CEXやパーペチュアルDEXで相殺ポジションを取ることでデリバティブを用いたヘッジを行い、LPをデルタニュートラルにして、方向性リスクを負わずに手数料を稼ぐこと。第四に、ボラティリティの高いペアには1％の手数料階層を適用し、手数料収入が予想ILを上回るようにすること。

アクティブ運用プロトコルは、自動リバランス、部分的なヘッジ、動的な手数料階層といった手法を組み合わせることで、一般ユーザーがクオンツデスクを運営することなくV3に参加できるようにします。SoonTechは主要なALMとネイティブに統合されており、フロントエンドでシンプルなリスク選択を通じてアクティブ戦略のヴォールトを表示します。

9. アクティブ流動性管理プロトコル

アクティブ・リクイディティ・マネジメント（ALM）は、V3エコシステムにおいて極めて重要な層となっています。これは単純な問題を解決するものです。すなわち、一般のLP（流動性プロバイダー）には、24時間体制で価格を監視し、価格帯を調整し、保有資産をヘッジし続けることはできないということです。ALMは資本をプールし、専門的な戦略やアルゴリズムを通じてそれを管理し、その収益を預託者に還元します。

典型的なALMアーキテクチャでは、単一または2つの資産による預入をヴォールトに受け入れ、その資本をV3ポジションNFTとして発行し、戦略コントラクトを用いて価格レンジの調整、手数料の複利化、リバランスを行います。また、デルタをヘッジするために、在庫の一部をレンディングやパーペチュアルプロトコルに預けるものもあります。預入者はヴォールトトークンを受け取ります。

ALMの戦略は多岐にわたります。広いレンジと頻繁な調整でILを最小限に抑えるものもあれば、狭いレンジと高いレバレッジで手数料を最大化するものもあります。また、ステーブルコインペアに特化したものや、デルタニュートラルなデリバティブポートフォリオを運用するものもあります。ALMを選択する際は、過去のパフォーマンス、戦略の透明性、監査結果、およびリバランスに伴うガス代やMEVコストを精査してください。

プロジェクトにとって、ALMは特に有用です。社内にマーケットメイキング部門を設置する代わりに、トレジャリーの資金をALMに預けることで、DEXへの継続的な流動性を提供できます。また、ALMを流動性マイニングの報酬と組み合わせることで、実質的な参加を促進することも可能です。

10. LPのトークン化、Vaults、およびコンポーザビリティ

V3ポジションNFTは、「LPを資産として扱う」という潮流を切り拓きました。ALM以外にも、このレイヤーを基盤とするいくつかのカテゴリーのプロトコルが存在します。

LPレンディングでは、ユーザーはNFTを担保にステーブルコインを借り入れることができます。NFTの価値はリアルタイムのV3ポジションに依存するため、清算時にはオラクルが正確に価格を算定する必要がありますが、これはERC-20 LPトークンの価格算定よりもはるかに複雑です。

自動複利化ヴォールトは、徴収した手数料を同じポジションに再投資して利回りを複利化します。これは、長期的に安定したLPにとって特に効果的です。

LPパーペチュアルは、V3ポジションを取引可能なERC-20トークンとしてトークン化し、ユーザーがヘッジファンドの株式と同様に、マーケットメイキング利回りにロングポジションを取ったり、ILにショートポジションを取ったりできるようにします。

クロスレイヤーおよびクロスチェーンの流動性：ソースチェーン上でポジションNFTをロックし、デスティネーションチェーン上でデリバティブを鋳造することで、ポジションを解消することなく流動性を移動させることができます。

コンポーザビリティはDEXのフロンティアを拡大しますが、リスクも増大させます。NFTの価格誤評価、サンドイッチ・リバランス、ブリッジのハッキングにより、LPの資本がゼロになる可能性があります。サードパーティのプロトコルを統合する運営者は、監査の実施と明確なリスク開示を義務付ける必要があります。

11. ハイブリッド・オーダーブック・アーキテクチャ

V3の集中型流動性により、AMMはオーダーブックの資本効率に近づきましたが、一部の状況ではオーダーブックが依然として優れています。機関系マーケットメーカーはオーダーブックをより好む傾向があり、大口取引にはRFQが必要であり、デリバティブにはオンチェーンのオーダーブックが必要です。 最新のDEXでは、AMMをデフォルトの小口流動性として機能させ、オーダーブックをプロのマーケットメーカーやブロックトレード向けに活用し、単一の価格発見レイヤーを共有するハイブリッドアーキテクチャがますます採用されている。

典型的なハイブリッド設計では、オーダーブックとAMMが並行して稼働します。個人投資家の成行注文は、AMMに到達する前にオーダーブックの最良価格を優先的に約定させます。AMM自体はオーダーブック上で仮想マーケットメーカーとして表示され、マーケットメーカーはオーダーブックで気配値を提示するか、報酬を得るためにAMMに流動性を預けることができます。

SoonTech DEXは、同一の取引ペア上でCLMMとオンチェーン注文帳を並行して展開することをサポートしています。注文帳は、Rustベースのアプリチェーン、Stylus、またはMoveといった高性能な執行環境で動作し、レイテンシは数十ミリ秒単位に抑えられています。一方、AMMはコンポーザビリティを確保するためEVM上に残されています。 この設計により、AMMのパーミッションレスな性質を維持しつつ、プロ向けの流動性提供者に低レイテンシの取引場を提供しており、dYdX v4、Hyperliquid、EdgeXといった新しいDEXの方向性を反映しています。

12. マルチチェーン展開とガス最適化

V3のコントラクトは、各スワップがティックを処理し、複数のストレージスロットを更新するため、EVM上ではV2よりも大幅に多くのガスを消費します。 イーサリアムメインネット上では、これは小規模な取引にとって不利ですが、Arbitrum、Optimism、Base、zkSync、Scroll などのレイヤー2ネットワークや、Solana、Sui、Aptos などの非EVMチェーン上では、ガス代は無視できる程度です。

SoonTechは、同一のコントラクトを複数のチェーンに展開しています。メインネットは高額取引や資産発行用、レイヤー2は個人投資家向けや高頻度取引用、Solanaクラスのチェーンは低コストなシナリオ用です。クロスチェーン通信には、ネイティブブリッジや、LayerZero、Wormhole、CCIPなどのサードパーティプロトコルが使用されます。

ガスコストの最適化策としては、sqrtPriceX96の計算に対するインラインアセンブリ、メモリ内ストレージのキャッシュ、遅延ティック初期化、マルチコールのバッチ処理、およびEIP-2929アクセスリストの活用などが挙げられます。 これらを組み合わせることで、リファレンスV3実装におけるスワップのガス代を150,000～200,000から100,000未満に削減できる。

チェーンを選択する際、オペレーターは、ユーザーの既存の利用状況、ステーブルコインの流動性、ガスコスト、コントラクトの成熟度、MEVインフラ、規制、ブロックエクスプローラーのサポートなどを総合的に検討する必要があります。あらゆるユースケースに最適な単一のチェーンは存在せず、マルチチェーン展開がより安全な戦略です。

結論

V2からV3へのアップグレードは、DeFiを実用的な段階から効率的な段階へと引き上げた一歩でした。流動性の集中により、主要な取引ペアにおいてDEXのスプレッドと流動性の深さが縮小し、中央集権型取引所に匹敵あるいは凌駕する水準に達しましたが、その一方で、マーケットメイキングの複雑さはプロトコルからLPへと移行しました。 成功するV3 DEX製品は、基盤部分で正確なV3の数学的モデルを実装し、中間層でALM、NFTトークン化、オラクル、MEV保護を提供し、最上層でその複雑さをワンクリック操作の体験にまとめ上げなければなりません。 SoonTechのホワイトラベルCLMMは、これらのレイヤーに沿って設計されており、プロジェクトや運営者に、ローンチ初日からメインネット対応・マルチチェーン・ハイブリッド対応のDEXインフラを提供することで、彼らがトークンエコノミー、コミュニティ、コンプライアンスに注力できるようにします。

よくある質問

Q1: 集中型流動性はV2と比べてどのような利点がありますか？

A: 同じ資本量であっても、カーブ全体に流動性を分散させるのではなく、現在の価格を中心とした狭い範囲に流動性を集中させることで、資本効率が数十倍向上し、スリッページが大幅に低減され、複数の手数料階層に対応可能になります。その代償として、LPは範囲を積極的に管理する必要があり、一時的な損失（impermanent loss）のリスクが高まり、リバランス作業も複雑になります。

Q2: 一般的なLPがレンジを選択できない場合はどうなりますか？

A: フロントエンドの自動レンジ推奨機能を利用するか、プロの戦略チームがレンジの選定、リバランス、手数料の複利化、デリバティブを用いたデルタのヘッジを行うアクティブな流動性管理ヴォールトに預け入れることができます。ユーザーはリスク選好を選択するだけで、運用はプロトコルが処理します。

Q3: 一時的な損失（IL）を完全に回避することはできますか？

A: いいえ。AMMのルール下で、ボラティリティの異なる2つの資産を供給するLPは、すべて一時的な損失（IL）に直面します。ステーブルコインなど相関性の高いペアの選択、動的なリバランス、パーペチュアル先物やオプションを用いたデルタのヘッジ、そして十分に高い手数料の徴収によって、ILを低減または相殺することは可能ですが、完全に排除することはできません。

Q4: V3ポジションNFTは安全ですか？

A: NFT自体は標準的なERC-721規格ですが、安全性はDEXのコントラクトに依存します。 トップクラスの監査報告書の有無、マルチシグやタイムロックによる制御、既知の再入攻撃やティック操作の脆弱性がないかを確認してください。レンディングやALMコントラクトなど、NFTを取り扱うサードパーティプロトコルの監査も同様に重要です。

Q5: JIT流動性は一般のLPに悪影響を及ぼしますか？

A: JITは、パッシブなLPが本来獲得できたはずの手数料の一部を吸収しますが、一方で大規模なトレーダーにはより良い価格を提供し、全体的なスリッページを低減します。主要なDEXは、プライベート・メンプール、MEVリベート、およびJITへの追加手数料を通じて、インセンティブの再調整を行っています。長期的には、パッシブなLPは一般的にALMを通じて参加する方が有利です。

Q6: DEXはAMMを使用しなければならないのでしょうか、それともオーダーブックを使用することも可能ですか？

A: 両者を組み合わせることも可能です。オーダーブックはプロのマーケットメーカーや大口取引に適しており、AMMは個人投資家やパーミッションレスな流動性に適しています。SoonTech DEXでは、同じ取引ペア上でCLMMとオンチェーン・オーダーブックを並行して展開し、価格発見機能を共有することで、ユーザーそれぞれに最適な取引環境を提供します。

🌐 SoonTechで、安全かつスケーラブルなWeb3プラットフォームを構築しましょう。

ホワイトラベル暗号資産取引所、予測市場、MPCウォレット、マッチングエンジン、流動性統合、コンプライアンスに関する当社のソリューションをご覧ください。