400 Gigabit Ethernet (2017年策定)（フォーハンドレッドギガビットイーサネット）
400 Gigabit Ethernetは2017年IEEE 802.3bsで200GbEと同時承認の400Gbps Ethernet規格で8レーン×50Gbps PAM4または4レーン×100Gbps PAM4採用しQSFP-DD/OSFPモジュールで実現されAI/HPCクラスタ・データセンタスパインの最高速規格として2022年以降主流化した。
400 Gigabit Ethernet (2017年策定)
概要
400 Gigabit Ethernet (400GbE) は2017年12月IEEE 802.3bsとして200GbEと同時に標準化された400Gbps Ethernet規格で当初8レーン×50Gbps PAM4 (SR8/DR8) ・現在は4レーン×100Gbps PAM4 (SR4/DR4/FR4/LR4) 構成が主流。QSFP-DD (Double Density) ・OSFP (Octal Small Form factor Pluggable) モジュール採用で従来QSFP28と物理形状が異なる。AI/HPCクラスタ (NVIDIA H100 SuperPOD・Meta GPU cluster) ・データセンタスパインスイッチ・テレコム100km級コヒーレント (400ZR/400ZR+) で2022年以降主流規格となった。
主な特徴・仕組み
- 策定: IEEE 802.3bs (2017年12月) ・802.3cu (2021 400G LR4-10/ER4) ・OIF 400ZR (2020 コヒーレント)
- 速度: 400Gbps 全二重 (800Gbps実効)
- レーン構成: 初期8×50G PAM4・現在主流4×100G PAM4
- 符号化: PAM4 (4値振幅・1シンボル2bit) ・26.5625 Gbaud (50G) または53.125 Gbaud (100G)
- モジュール: QSFP-DD (8レーン物理) ・OSFP (8レーン物理) ・CFP8 (初期)
- 媒体・距離: SR4 (OM4 100m) ・DR4 (500m) ・FR4 (2km WDM) ・LR4 (10km WDM) ・LR8 (30km) ・ER8 (40km) ・ZR (80km コヒーレント) ・ZR+ (120km)
- 消費電力: 12-18W/QSFP-DDモジュール・ZRは18-25W
- FEC: KP4 FEC (Reed-Solomon RS(544,514)) 必須
規格比較表
| 規格 | レーン | 媒体 | 距離 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| 400GBASE-SR8 | 8×50G PAM4 | MMF OM4 | 70-100m | 初期 |
| 400GBASE-SR4 | 4×100G PAM4 | MMF OM4 | 100m | 主流 |
| 400GBASE-DR4 | 4×100G PAM4 | SMF (4本) | 500m | データセンタ |
| 400GBASE-FR4 | 4×100G WDM | SMF | 2km | 中距離 |
| 400GBASE-LR4 | 4×100G WDM | SMF | 10km | テレコム |
| 400GBASE-LR8 | 8×50G WDM | SMF | 30km | 長距離 |
| 400GBASE-ER8 | 8×50G WDM | SMF | 40km | 長距離 |
| 400GBASE-ZR | コヒーレント | SMF | 80km | 都市内 |
| 400ZR+ | コヒーレント+ | SMF | 120km | 都市間 |
実装具体例
- NVIDIA ConnectX-7: 400GbE OSFP/QSFP-DD ¥250,000-450,000
- NVIDIA BlueField-3 DPU: 400GbE+ARMコア ¥600,000-1,200,000
- Arista 7368X4-32D: 32×400GbE QSFP-DD ¥3,500,000-6,000,000
- Cisco Nexus 93600CD-GX: 28×400GbE+8×100GbE ¥4,000,000-7,000,000
- NVIDIA Quantum-2 QM9700: 64×400GbE InfiniBand NDR ¥8,000,000-12,000,000
- 400ZR トランシーバ: Acacia/Marvell ¥800,000-1,500,000/個
データセンタ/AIクラスタ設計での選び方・注意点
2026年現在400GbEはAI/HPCクラスタ (NVIDIA H100/H200/B200 SuperPOD) のInterconnect標準でGPU 8基/サーバ×400GbE 8ポート構成が主流。Meta GenAI・OpenAI/Microsoft AzureAI・Google Cloud TPU/H100クラスタ全て400GbE+InfiniBand NDR (400Gbps) 採用。データセンタスパインも400GbE主流化し2025-2026年新規導入の80%以上が400GbE+800GbE。テレコム業者は400ZR/ZR+で都市内DCI (Data Center Interconnect) 構築。
関連規格との違い
| 項目 | 100GbE | 200GbE | 400GbE | 800GbE |
|---|---|---|---|---|
| レーン構成 | 4×25G or 1×100G PAM4 | 4×50G PAM4 | 4×100G or 8×50G PAM4 | 8×100G PAM4 or 4×200G PAM6 |
| モジュール | QSFP28 | QSFP56 | QSFP-DD/OSFP | OSFP/QSFP-DD800 |
| 採用度 (2026) | 主流 | 限定 | 主流 (AI/HPC) | 急増中 |
| 消費電力 | 3.5-5W | 6-9W | 12-18W | 25-30W |
| 価格/モジュール | ¥30,000-60,000 | ¥80,000-150,000 | ¥150,000-450,000 | ¥400,000-800,000 |
よくある質問 (FAQ)
Q1: QSFP-DDとOSFPの違いは？ A: 両者とも8電気レーン (8×50G or 4×100G) で400G/800G対応だが物理形状異なる。QSFP-DD=QSFP28後方互換 (深さ2倍) ・OSFP=新規設計 (より大型・冷却効率良) 。スイッチベンダーで採用分かれる (Arista=OSFP・Cisco=QSFP-DD 等) 。
Q2: 400ZRとLR4の違いは？ A: LR4=4×100G PAM4 WDM 10km・直接変調レーザ採用低コスト・約¥300,000。ZR=コヒーレント光 (DSP/偏波多重/位相変調) 採用80km・約¥1,000,000。テレコム業者DCI用途。
Q3: AIクラスタでInfiniBand NDRと400GbEどちら選ぶか？ A: NVIDIA推奨HPCクラスタはInfiniBand NDR (低遅延・RDMA最適) 。データセンタ汎用ファブリックは400GbE/800GbE (Ethernet RoCE) 。NVIDIA Spectrum-X (2024) で400/800GbE InfiniBand相当性能実現。
まとめ
- 2017年IEEE 802.3bs策定 (200GbEと同時)
- 4×100G PAM4 (現在主流) ・QSFP-DD/OSFPモジュール
- SR4/DR4/FR4/LR4/ZR/ZR+各種・80-120kmコヒーレント
- AI/HPCクラスタ・データセンタスパイン主流規格