NVLink/InfiniBand（エヌブイリンクインフィニバンド）
AI学習GPU間相互接続。NVLink 5(1.8TB/s・18links・GB200 NVL72)・NVLink C2C(900GB/s・Grace CPU直結)・NVSwitch(72-way)・InfiniBand NDR 400G/XDR 800G(Mellanox ConnectX-8)・NDR/XDR IB・RoCE v2・AMD Infinity Fabric・Intel Xe-link・PCIe 5.0 x16 64GB/s対比・Spectrum-X イーサネット・NCCL library対応、2026年MI325X Infinity Fabric 3rd Gen。
概要
NVLink と InfiniBand は、AI 学習や高性能計算（HPC）で GPU 間のデータ転送を高速化するために設計された相互接続技術です。NVLink は NVIDIA が開発し、GPU‑to‑GPU の帯域幅を数 TB/s まで拡張します。InfiniBand はネットワークインタフェースとして広く採用され、NDR（400 Gb/s）や XDR（800 Gb/s）といった高速リンクを提供します。両者は、GPU クラスターやデータセンターでのスケーラビリティを実現する重要なインフラです。
主な特徴・仕組み
- NVLink 5：1.8 TB/s の帯域幅を 18 本のリンクで実現。GB200 NVL72 で 72‑way スイッチ構成が可能。
- NVLink C2C：900 GB/s の直結リンク。Grace CPU と GPU を 1 本のリンクで接続し、CPU‑GPU のデータ転送を最適化。
- NVSwitch：72‑way のスイッチで、複数 GPU をフルメッシュに接続。
- InfiniBand NDR 400 G：Mellanox ConnectX‑8 で実装。
- InfiniBand XDR 800 G：RoCE v2 をサポートし、低レイテンシで高帯域幅を実現。
- AMD Infinity Fabric：AMD の GPU 間接続。
- Intel Xe‑link：Intel の GPU‑to‑GPU 接続。
- PCIe 5.0 x16：64 GB/s の帯域幅。
- Spectrum‑X イーサネット：10 Gb/s 以上の高速イーサネット。
- NCCL ライブラリ：GPU 間通信を最適化。
スペック/製品比較表
| 製品 | 接続方式 | 帯域幅 | リンク数 | 主要用途 |
|---|---|---|---|---|
| RTX 5090 | NVLink 5 | 1.8 TB/s | 18 | AI 推論 |
| NVIDIA H100 | NVLink C2C | 900 GB/s | 1 | HPC |
| Mellanox ConnectX‑8 | InfiniBand NDR | 400 Gb/s | 1 | データセンター |
| NVIDIA DGX H100 | InfiniBand XDR | 800 Gb/s | 1 | 大規模学習 |
具体例・対応製品
- RTX 5090：NVLink 5 を採用し、4 台の GPU を 72‑way NVSwitch で接続。
- NVIDIA H100：NVLink C2C を介して Grace CPU と 1 本で接続。
- Mellanox ConnectX‑8：InfiniBand NDR 400 Gb/s をサポートし、データセンターのスイッチと連携。
- NVIDIA DGX H100：InfiniBand XDR 800 Gb/s を搭載し、NCCL で高速通信。
- AMD MI300X：Infinity Fabric 3rd Gen で 2026 年に登場予定。
自作PCでの選び方・注意点
- 帯域幅の必要性：AI 学習で 1 TB/s 以上が必要なら NVLink 5。
- リンク数の確認：GPU 数が増えると NVSwitch の 72‑way で対応。
- 電源容量：NVLink 5 は 350 W 以上の電源が推奨。
- 冷却設計：高帯域幅は発熱も増加。ファンや水冷の選択。
- マザーボードの PCIe スロット：PCIe 5.0 x16 で 64 GB/s を確保。
- ドライバとソフトウェア：NCCL、CUDA、ROCm の最新版をインストール。
- 互換性：NVLink 5 は RTX 5090 系列のみ、InfiniBand は Mellanox ConnectX‑8 系列に限定。
- コスト：NVLink 5 の NVSwitch は 10 万円以上。
- アップグレードパス：2025 年に登場する NVLink 6 への移行計画。
- サポート：メーカーの公式サポート期間を確認。
関連用語との違い
- PCIe 5.0 x16：64 GB/s で、NVLink 5 の 1.8 TB/s と比べると 28 倍弱。
- Spectrum‑X イーサネット：10 Gb/s 以上だが、GPU 間のデータ転送には不向き。
- RoCE v2：InfiniBand のプロトコルで、低レイテンシを実現。
- AMD Infinity Fabric：AMD の GPU 間接続で、NVLink と同等の帯域幅を目指す。
- Intel Xe‑link：Intel の GPU‑to‑GPU 接続で、NVLink とは異なる物理レイヤー。
よくある質問
Q1. NVLink と InfiniBand の主な違いは何ですか？
A1. NVLink は NVIDIA の GPU 間専用接続で、1.8 TB/s の帯域幅を持つ。InfiniBand はネットワークインタフェースで、400 Gb/s から 800 Gb/s まで拡張可能。
Q2. 自作PCで NVLink を使う場合、どの GPU が対応していますか？
A2. RTX 5090、RTX 4090、NVIDIA H100 などが NVLink 5 をサポート。
Q3. InfiniBand を導入するメリットは何ですか？
A3. 低レイテンシと高帯域幅で、データセンターやクラスタリングに最適。XDR 800 Gb/s は 2026 年に登場予定の次世代規格。
まとめ
NVLink と InfiniBand は、AI 学習や HPC で GPU 間のデータ転送を劇的に高速化する技術です。NVLink 5 は 1.8 TB/s の帯域幅を 18 本のリンクで実現し、NVSwitch で 72‑way のフルメッシュを構築。InfiniBand は NDR 400 Gb/s と XDR 800 Gb/s の規格を持ち、Mellanox ConnectX‑8 で実装されます。自作PCでの導入は、帯域幅要件、リンク数、電源容量、冷却設計を総合的に検討する必要があります。2025 年に登場する NVLink 6 や 2026 年に期待される Infinity Fabric 3rd Gen など、次世代技術へのアップグレードも視野に入れると、長期的に高いパフォーマンスを維持できます。