ロードマップでわかる！当世プロセッサー事情

第878回

もはや銅配線は限界？ 3200Gイーサネット実現に立ちはだかる200GT/秒の壁

限界に達する銅配線
次世代インターコネクトの着地点

　話を戻すと、200GT/秒に耐えるコネクターもいろいろ大変だとしている。

BGAパッケージすら200GT/秒を通すには問題がある、というあたりが問題の根の深さを物語っている。クロストーク(信号の相互干渉)が劇的に増えるという指摘も頭が痛い

　実際に400Gbpsのシステムを構築する場合の物理的なレイアウト案が下の画像だ。大きな問題として、例えばスイッチの場合だとこれまでスイッチチップが配されている基板とPluggable Transceiverを装着するレセプタクルは物理的に離れているが、この図では基板の上にレセプタクルが配されているように見える。

400Gbpsシステムのレイアウト案。この図では信号そのものは空中配線になっているように見える

　レセプタクルは通常フロントパネル側に装着され、基板との間は銅ケーブルで接続されている。もちろんモノによっては、基板の上にレセプタクルが実装されるが、基板がフロントパネル真近に配されることで銅ケーブルによる空中配線を省けるものもあったが、これはどちらかというと少数派である。なのだが、400Gbpsでは基板の上にレセプタクルを置くのが必須になるのは電源の問題なのか、それとも別の問題なのかは不明だ。

　一例として示されたのはSamtecのSi-Fly HDを利用した場合の構図である。このあたりはケーブルメーカーが今後いろいろなソリューションを出してくる見込みなのだろう。

Si-Fly HDを利用した構図。ただ現状のSi-Fly HDは224Gbpsにしか対応しておらず、400Gbpsは「公式には」未サポートである

　ちなみにCPOにするとそもそも銅配線が不要なこともあってこの面では有利だが、一方で信号速度は100GT/秒(200Gbps)より上げられないため、信号の本数を増やす方に行く、としている。

実際CPOは信号速度を上げるのではなく、WDM(波長多重)を利用して一本の光ファイバーに複数(～64波長程度？)を通す方向の高速化を目指している

　また銅配線に関して言えば、一応シミュレーションをやった結果として31 AWGケーブルで1200mmまでは行ける。ただしIL(Insertion Loss:挿入損失)は42dB(1万分の1未満)まで高くなるので、実際にはこんなに長く引き回すのは無理であり、ギリギリまで長さを詰める必要があるとする。

31 AWGというのは直径0.2268mmという非常に細い銅線の規格である

　また200GT/秒を超えることは可能か？　という質問に対する答えが下の画像で、PAM-8のような単純な多値化はすでに無理なので、無線通信に利用されているQAMのような高次変調メカニズムが必要としている。

信号の表面効果(周波数が高くなると、配線の表面でのみ信号が伝達される)やISIの問題、インピーダンス、クロストークとさまざまな問題があるので、もう信号速度を上げずに高次変調を掛けるしかないが、猛烈なレイテンシーが発生するのが今度は問題になる

　締めの言葉は、下の画像のとおり。レーンあたり400Gbpsのイーサネットは、2028年に来るのは間違いないが、銅配線はシャーシ内が精一杯であり、その先は光ファイバーが現実的であるとする。

400G over RFは少しだけ議論されたが、テラヘルツ波を利用することで10～20mの距離なら技術的には現実的な解の1つであるとしている。ただ大規模データセンターでの周波数干渉などの問題はまた別にあるし、なにより現実問題として標準規格が存在しないのが最大の問題である

　ということでまずはスケールアウト向けのイーサネットの現状を説明したところで、次回からもう少し突っ込んだ話をしていく。