1.6T InfiniBand XDR DAC：AIクラスターでパッシブ銅線が依然として重要な理由

InfiniBand XDRがシングルポート帯域幅を1.6 Tb/sへと引き上げる中、AI GPUクラスターネットワーキングは、200 Gb/s PAM4電気レーンに基づく高速インターコネクトの新たな段階に入っています。極めて高い通信帯域幅を追求する一方で、ネットワーク設計者は新たな物理的課題に直面しています。レーン当たりの電気インターフェースが200 Gb/s PAM4へと進化するにつれ、1.6T光インターコネクトの電力および熱に関する要件はますます厳しくなっています。高密度GPUラックでは、高速光トランシーバーを大量に導入すると、スイッチポートの消費電力と筐体全体の冷却要件が大幅に増加する可能性があります。この技術的進化の中で、1.6T InfiniBand XDRパッシブダイレクトアタッチ銅線ケーブルは淘汰されていません。むしろ、パッシブで構造がシンプルという物理的特性を生かし、ラック内の高速・短距離インターコネクトにおいて、引き続き大きな技術的価値を持っています。

ラック内短距離インターコネクトの実用的な選択肢

1.6TパッシブDAC は、主にデータセンターのラック内における短距離の高速接続向けに設計されています。現在のXDR導入ガイダンスでは、パッシブDACは主に次の2つの具体的な用途に位置付けられています。

スイッチとサーバー間： 高密度コンピューティングラックでは、ConnectX SmartNICを搭載したAIサーバーがトップオブラックスイッチに直接接続されます。

スイッチ間： 同一ラック内の極めて短い物理的距離で、ネットワーク機器をカスケード接続するために使用されます。

こうした極短距離の導入では、パッシブDACは他のインターコネクト形態に比べ、システムレベルで2つの主要な利点を提供します。

電力オーバーヘッドを抑えるパッシブリンク

その名のとおり、パッシブDACには光電変換部品、DSPチップ、その他のアクティブな信号調整用電子回路が含まれていません。そのため、ケーブル自体に独立した電源は不要です。アクティブな信号処理を必要とする光トランシーバーやアクティブ電気ケーブルと比較して、パッシブDACはリンク両端のアクティブな信号処理に伴う追加の電力消費を回避できるため、システムは貴重な電力予算をGPUコンピューティングリソースに割り当てられます。

リンクの簡素化と低遅延

ラック内の短距離接続では、パッシブDACにより、光トランシーバーに必要な光電変換経路と、それに伴うアクティブな信号処理を省くことができます。この簡素化された物理リンクは、追加の信号処理と変換のオーバーヘッドを削減し、エンドツーエンド遅延やテールレイテンシーに極めて敏感なAIトレーニングクラスターに実質的な価値をもたらします。

すべてのXDRリンクでDACが使用されていないのはなぜか

一方で 1.6T DAC は電力効率とリンクの簡素さに利点がありますが、1.6Tネットワークのあらゆる用途に適したソリューションではありません。高速インターコネクトのエコシステムでは、物理的距離とシグナルインテグリティは本質的に相反する関係にあります。

配線距離が長くなるにつれて、銅線を介した224GクラスのPAM4電気信号伝送では、誘電体損失と導体損失の影響がますます大きくなります。シグナルインテグリティを維持するため、パッシブDACの設計では通常、導体の太さ、ケーブル構造、コネクター設計の最適化が重視されます。しかし、より太い線径（より低いAWG）を採用すると、必然的にケーブルがかさばり、重量が増加し、必要な最小曲げ半径も大きくなります。

したがって、リンク距離がパッシブDACの実用範囲を超える場合、ネットワークアーキテクチャは他のインターコネクト形態へ移行する必要があります。ラック内のより長い距離にはリニアアクティブ銅線ケーブル（LACCs）やAECが使用される一方、ラック間、より長距離、またはスペースに制約のある導入では、一般に1.6T光トランシーバーがより適切な選択肢となります。

QSFPTEK 1.6T InfiniBand XDR DAC：200G PAM4のシグナルインテグリティへの取り組み

1.6T時代に入り、パッシブDACの設計の重点は、基本的な導体接続をはるかに超え、厳密な高速シグナルインテグリティ制御へと移っています。200 Gb/s PAM4信号伝送は、ケーブル損失、インピーダンスの不連続性、クロストークの影響を非常に受けやすい特性があります。銅線ケーブルの挿入損失、反射損失、クロストークの制御が不十分だと、受信側の信号品質が低下し、ビットエラーのリスクが高まり、最終的にリンクの安定性とクラスターの通信効率が損なわれる可能性があります。

QSFPTEKは、1.6T導入における高密度なラック内配線を対象に、1.6T InfiniBand XDR DACの設計・製造で次の3つの重要な側面に注力しています。

高速ケーブル構造と接続部加工： 200G PAM4リンク向けに最適化された高速銅線ケーブルの構造と材料を精密な端末処理技術と組み合わせることで、コネクター移行部におけるインピーダンスの連続性の制御に重点を置き、物理層での高周波挿入損失と反射損失の抑制に貢献します。

EMIとクロストークの低減： 高密度ラック内の複雑な電磁環境に対応するため、最適化されたケーブルシールド構造とOSFPコネクターシェル設計を採用しています。これにより、外部電磁干渉のリスクを低減し、高密度に積み重ねた際の隣接チャネル間のクロストーク結合を効果的に抑制します。

プラットフォームの相互運用性検証： 市場投入前に、各世代の高速銅線ケーブルは、対象のInfiniBandプラットフォーム（高スループットスイッチや次世代SmartNICなど）に対して厳格な高速リンク試験および相互運用性試験を受けます。このプロセスでは、さまざまな長さの組み合わせで高速リンクの安定性を検証するとともに、対象プラットフォームの具体的な構成に基づき、前方誤り訂正が適用される条件下でリンク状態とエラー率を確認します。

結論

1.6T時代は、もはや単一の相互接続技術が支配する時代ではありません。キャンパス間や長距離の接続は光通信に大きく依存していますが、1.6T InfiniBand XDRパッシブDACは、短距離物理層の重要な柱であり続けています。完全なパッシブアーキテクチャにより、消費電力とレイテンシのバランスを取った、複雑さの少ない相互接続ソリューションを提供します。次世代AIデータセンターの構築では、リンク性能、消費電力、配線スペース、総所有コストのバランスを取るために、実際の距離と物理的制約に合わせてパッシブ銅線、アクティブケーブル、光トランシーバーを選定することが不可欠です。