ケーブルとインターコネクト：800G AIデータセンターにおけるDAC、AOC、AEC、ファイバーの選定
2025年12月11日更新
2025年12月アップデート： 800Gが新規AI構築のデフォルトとなり、1.6Tは開発試験段階にある。AEC技術は800Gで9メートルに到達（Marvell/Infraeo OCPデモ）、光学ソリューションより25〜50%低消費電力でDACとAOCのギャップを埋めている。NVIDIA LinkX AOCケーブルはTOP500 HPCシステムの大半に導入されている。QSFP-DD800およびOSFPフォームファクターが本番環境でPAM4をサポート。
生成AIデータセンターは、GPUクラスターと低レイテンシインターコネクトをサポートするために、従来のセットアップの10倍のファイバーを必要とする。¹ 800Gスイッチと数千のGPUを接続するケーブルインフラストラクチャが、高価なコンピューティングリソースがフル稼働するか、ネットワーク接続でボトルネックになるかを決定する。800Gが新規AIデータセンター構築のデフォルトとなり、1.6Tがすでに開発試験段階にある中、今日下されるケーブル選定の決定が、今後数年間のインフラストラクチャの柔軟性を左右する。²
インターコネクトの状況は、従来のDAC対AOCの選択よりも複雑になっている。Active Electrical Cables（AEC）は現在、銅線と光学ソリューションのギャップを埋め、アクティブ光学の代替品より25〜50%低い消費電力で9メートルに到達している。³ フォームファクターはQSFP-DDからOSFPへと進化し、それぞれ異なる熱的要件と密度要件に最適化されている。AIインフラストラクチャを展開する組織は、それぞれ特定のシナリオで優れる各ケーブルタイプにわたって、距離要件、電力バジェット、冷却制約、アップグレードパスを検討する必要がある。
DACは短距離で最低コストと最低レイテンシを実現
Direct Attach Copper（DAC）ケーブルは、距離が許す限りラック内接続に最適な選択肢であり続けている。銅線ベースのインターコネクトは光電変換を必要とせず、ほぼゼロの追加レイテンシで信号を直接伝送する。⁴ シンプルな構造と高い信頼性により運用の複雑さが軽減され、コストも光学の代替品を大幅に下回る。
800G DAC製品はPAM4技術をサポートするQSFP-DD800またはOSFPパッケージを使用している。パッシブDACは実質的に電力を消費せず（0.15W未満）、アクティブDACの消費電力も光学モジュールよりはるかに低い。⁵ コスト優位性は規模に応じて増大し、大規模展開では光学の代替品と比較して大幅な節約が可能になる。
距離制限がDACの適用性を制約する。パッシブDACは800G速度で約3メートルに到達し、アクティブDACは5メートルまで延長される。⁶ インターコネクト距離がこれらの閾値を超えると、伝送損失とケーブルの非柔軟性によりDACは実用的でなくなる。
物理的特性も追加の課題を提示する。銅線ケーブルは光学の代替品より太く、曲げ半径が大きく重量も重いため、高密度展開が複雑になる。⁷ DACの本数が増えるにつれて、高密度ラックでのケーブル管理がより困難になる。
DACの最適な用途には、ラック内のサーバーからToR（Top of Rack）スイッチへの接続、隣接サーバー間の高速インターコネクト、限られた距離で極端なレイテンシ感度を持つ環境が含まれる。⁸ MetaのAIクラスターアーキテクチャは、ラックトレーニングスイッチからGPUへの接続にDACケーブルを使用しており、本番AIインフラストラクチャにおけるこの技術の役割を実証している。⁹
AOCは光学性能で到達距離を延長
Active Optical Cables（AOC）は光電変換モジュールを統合し、電気信号を光信号に変換して伝送する。この技術は800G構成で30〜100メートルの伝送距離をサポートしながら、QSFP-DD800またはOSFPパッケージを維持している。¹⁰
性能特性は中距離接続でAOCに有利である。軽量、優れた柔軟性、電磁干渉への耐性により、性能のトレードオフなしにより高密度な展開が可能になる。¹¹ 銅線の代替品より優れた放熱性は、GPU密度の高い環境での熱負荷管理に役立つ。
消費電力はケーブルあたり1〜2WとDACより高いが、提供される距離能力に対しては許容範囲内である。¹² コストは同等仕様のDACの約4倍に達し、より複雑な内部電子機器と光学コンポーネントを反映している。¹³
800G AOCケーブルは、帯域幅需要が400Gを超えるAIデータセンター、機械学習トレーニング施設、ハイパースケールクラウド環境での新興アプリケーションをターゲットにしている。¹⁴ この技術は、GPUクラスターのインターコネクト、列間接続、中程度の伝送距離で柔軟なケーブル配線を必要とする大規模AIトレーニング環境に理想的である。¹⁵
NVIDIA LinkX AOCケーブルは、AIワークロード向けのベンダー固有の最適化を実証している。LinkX Opticsによって設計・製造されたこれらのケーブルは、TOP500 HPCシステムの大半に導入されている。¹⁶ 製品はQDRからNDR（400G）をサポートするQSFPフォームファクターにわたり、最大150メートルの距離で、実際のNVIDIAネットワーキングおよびGPUシステムでの100%テストにより最適なシグナルインテグリティを確保している。¹⁷
AECはDACとAOCのギャップを埋める
Active Electrical Cables（AEC）は、DACとAOCソリューションの間の新興の中間地点を代表している。この技術はケーブル内にリタイマーまたはDSPチップを統合して信号伝送を強化し、信号を増幅、イコライズし、クロックデータリカバリを実行して銅線伝送の課題に対処する。¹⁸
距離能力はDACを大幅に上回る。AECは2〜9メートルのケーブル長をサポートし、高密度データセンターレイアウト内のラック間で信頼性の高い接続を可能にする。¹⁹ MarvellとInfraeoは2025 OCP Global Summitで9メートル800G AECを実演し、7ラックにまたがる銅線接続を可能にし、データセンターアーキテクチャをフルロースケールAIシステム設計により近づけた。²⁰
AOCに対する電力効率の優位性は大きい。AECは光学の代替品より約20%少ない電力を消費しながら、双方向800Gトラフィック用の8レーンの106.25G-PAM4シグナリングをサポートする。²¹ 約10Wの総消費電力はAOCより25〜50%低い消費量を表し、高密度環境でのエアフローと重量管理を改善する。²²
コストパフォーマンスのポジショニングにより、AECは大規模展開に魅力的である。ケーブルのコストはAOCより低く、DACを超える能力を提供し、帯域幅を必要とする環境への賢明な投資を提供する。²³ 650 Groupの業界アナリストは、ハイパースケーラーが高帯域幅、低消費電力、低コストのソリューションを必要としていると指摘し、AECを生成AIインフラストラクチャの最適なソリューションとして位置づけている。²⁴
AEC市場は2031年までに年平均成長率28.2%で12億5700万ドルに達すると予測されており、この技術はAIクラスター展開の標準となっている。²⁵ Amphenol、TE Connectivity、Molex、Credoを含む主要ベンダーは、800Gおよび1.6Tシステム向けに224Gbpsへのスケーリングが可能なレーンあたり112Gbpsの次世代モジュールに投資している。²⁶
OSFPとQSFP-DDフォームファクターの選定
トランシーバーフォームファクターは、スイッチポート密度、熱管理要件、アップグレードの柔軟性を決定する。400Gおよび800G展開では2つの標準が競合している：OSFPとQSFP-DD。
OSFP（Octal Small Form-factor Pluggable） は、高熱容量アプリケーション向けに最適化されたより大きな機械的フォームを提供する。この設計は最大15〜20Wの電力散逸に対応し、400Gおよび800G接続用のネイティブ8レーンをサポートする。²⁷ OSFPは、リンクの信頼性と電力管理がフォームファクターサイズの懸念を上回る次世代AIクラスターインターコネクトで優れている。²⁸
ツインポートOSFP 800G構成は、8チャンネルの電気信号を収容し、2つの400Gbps光学または銅線エンジンが2つのポートに出力される。追加の冷却フィンは17Wトランシーバーをサポートし、「2x400G twin-port OSFP finned-top」製品として指定されている。²⁹
QSFP-DD（Quad Small Form-factor Pluggable Double Density） は後方互換性による柔軟性を提供する。QSFP-DDポートは通常、400Gと800Gの両方のモジュールを実行でき、スイッチの交換なしに段階的なアップグレードを可能にする。³⁰ QSFP+、QSFP28、QSFP56標準との完全な互換性により、シームレスな移行パスが可能になる。³¹
QSFP-DD 400Gは、AI中心のイーサネット環境、特にNVIDIAベースのGPUクラスター内で最も広く展開されている標準であり続けている。³² このフォームファクターは、より低い速度から段階的にアップグレードするネットワークで支配的である。
選定ガイダンスは展開戦略に依存する。QSFP-DDは段階的にアップグレードするネットワークに適しており、OSFPは後方互換性よりも長期的なスケーラビリティを優先する新規展開に適している。³³ 1.6Tへの拡張を予想している組織は、将来のスケーリングを容易にするためにOSFPアーキテクチャを選択すべきである。
距離ベースのケーブル戦略
最適なケーブル選定は、データセンタートポロジー全体の距離要件に従う：
ラック内接続（0〜3m）： DACは最低コスト、最低レイテンシ、最低消費電力を提供する。距離が許す場合はパッシブDACを使用し、追加のシグナルコンディショニングが性能に利益をもたらす場合はアクティブDACを使用する。
隣接ラック接続（3〜7m）： AECはアクティブ信号復元で銅線の利点を延長する。AOCに対する25〜50%の電力節約は、大規模GPUクラスターの数千の接続全体で累積する。
列間接続（7〜100m）： AOCはデータホール全体にまたがるスパイン・リーフアーキテクチャに必要な到達距離を提供する。SR8/DR8マルチモードモジュールはMTP/MPOコネクタで100メートルまでの距離をサポートする。³⁴
建物間接続（100m〜2km以上）： FR4/LR4モジュール付きシングルモードファイバーは、施設間でクラスターを接続するための到達距離を提供する。将来の帯域幅成長を計画してコアバックボーンまたは建物間リンク用にSMFを設置する。³⁵
ToR構成でのサーバーからリーフへのGPU接続は通常100〜300メートルにわたる。³⁶ 400G/800Gインターフェースを使用したリーフからスパインへのリンクは、データホール全体で300〜800メートルにわたる。³⁷ ケーブル技術を距離要件に合わせることで、性能を確保しながらコストを最適化できる。
NVIDIA LinkXポートフォリオはすべての要件をカバー
LinkX製品ファミリーは、イーサネットで10Gから1600G、InfiniBandでEDRからXDRまでをカバーする業界で最も完全なインターコネクトラインを提供している。³⁸ 製品はAIインフラストラクチャのあらゆる距離と速度の要件に対応している。
800Gおよび400G製品 は、Quantum-2 InfiniBandおよびSpectrum-4 SN5600イーサネットスイッチをConnectX-7アダプター、BlueField-3 DPU、DGX H100システムとリンクする。³⁹ 製品ラインには、3メートルに到達するDAC、3〜5メートルのリニアアクティブ銅線ケーブル、50メートルまでのマルチモード光学、100メートル、500メートル、2キロメートルまでのシングルモード光学が含まれる。⁴⁰
デュアルプロトコルサポート により在庫管理が簡素化される。100G-PAM4 LinkXケーブルとトランシーバーは、同じ部品番号を使用して同じデバイスでInfiniBandとイーサネットプロトコルの両方をサポートする。⁴¹ プロトコルの決定は、Quantum-2 NDR InfiniBandまたはSpectrum-4イーサネットスイッチに挿入するときに行われる。
品質保証 は業界標準を超えている。IBTA準拠に加えて、LinkX認定ケーブルは実際のNVIDIAネットワーキングおよびGPUシステムで100%テストを受け、最適なシグナルインテグリティとエンドツーエンドの性能を確保している。⁴² テスト要件はイーサネットAOC業界標準を超え、スーパーコンピューターグレードの品質レベルを満たしている。
高密度での曲げ半径とケーブル管理
高密度展開では、ケーブルルーティングと曲げ半径の維持に細心の注意を払う必要がある。不適切な曲げは信号減衰と永久的なファイバー損傷を引き起こし、時間の経過とともに性能を低下させる。
標準的な曲げ半径ガイドラインでは、ファイバーケーブルは外径の10倍より小さく曲げてはならないと規定している。⁴³ 設置段階では、直径の20倍というより保守的な最小値が必要である。⁴⁴ 温度変化、振動、動きはファイバーの曲げ特性を変化させるため、高振動または地震環境では曲げ半径を35%増加させる必要がある。⁴⁵
曲げ非感受性ファイバーオプションは制約を軽減する。ITU G.657仕様は、標準G.652ファイバーの30mmと比較して、5mm（G.657.B2）から10mm（G.657.A1）の最小曲げ半径を持つ曲げ非感受性シングルモードファイバーを定義している。⁴⁶ しかし、高ファイバー数データセンターケーブルは、損傷なしにこれらの小さな半径を物理的に達成できない硬い構造を作り出すため、
[翻訳のためコンテンツを省略]
