NVIDIAとCiscoのUSFP光学技術、AIファクトリー競争でプラガブルネットワークを維持
NVIDIAとCiscoは、密度を4倍に高めるとするUSFPを発表し、プラガブル光学技術がより大規模なAIファクトリーへ進出する新たな道筋を示した。NVIDIA Cisco USFP opticsの設計は、400Gb/sの電気レーンと、モジュールあたり最大12.8Tb/sの総容量を目標とする。ただし両社が発表したのは開発計画であり、出荷済みハードウェアや完成した標準規格ではない。
この違いが本質的な緊張を生む。NVIDIAはすでに、光エンジンをスイッチシリコンの隣に配置して電気伝送距離を短縮するコパッケージド・オプティクス（CPO）を推進している。一方USFPは、光モジュールをスイッチやネットワークアダプターから取り外し可能な状態に保つ。帯域密度を高めながら、従来の保守性を維持しようとするアプローチだ。
したがって、この発表は単なる新たなコネクター形式以上の意味を持つ。ネットワークの電力と密度がより厳しい制約となる中でも、運用者が交換可能でマルチベンダー対応のモジュールを重視し続けるという賭けである。同時にBroadcomなどのサプライヤーもCPOを推し進めており、アーキテクチャーの選択は現実的な競争課題となっている。
NVIDIAとCiscoが実際に発表した内容
USFPは、より高速な電気レーンと大幅に多いレーン数をOSFP相当のフットプリントに組み合わせる、提案段階の光モジュール形式である。
NVIDIAとCiscoは10月12日、2026 Open Compute Project Global SummitでUltra-Dense Small Form Factor Pluggable（USFP）の計画を発表した。両社の共同USFP announcementでは、将来のEthernet AIファブリック向け高密度モジュールとして説明されている。
プラガブルトランシーバーは、スイッチやネットワークアダプターからの電気信号を、光ファイバーを介して伝送される光信号へ変換する。技術者はスイッチ自体を交換せずにモジュールを取り外して交換できる。この運用モデルは、複数世代にわたるデータセンターネットワークでプラガブル光学技術の普及を後押ししてきた。
最初に計画されるUSFPモジュールは、現在の大容量プラガブル形式であるOSFPに匹敵するフットプリントに、16本の全二重レーンを搭載する。各レーンは400Gb/sの電気信号をサポートする。Ciscoによると、この構成は総容量6.4Tb/sを実現し、将来的には32レーン、12.8Tb/sへ拡張する計画だという。
これらの数値はモジュールのアーキテクチャーを示すものであり、単一のEthernet接続が12.8Tb/sで動作することを意味しない。この設計は、スイッチやSuperNICへの接続を含む複数リンクに容量を分割できる。SuperNICは、高スループットのアクセラレーテッド・コンピューティング・クラスター向けに最適化されたネットワークアダプターである。
NVIDIAとCiscoは、200Gb/s/レーンのプラガブルモジュールと比べ、帯域幅とフロントパネルの帯域密度を4倍にできると主張する。また、電力効率は約1.3倍向上すると予測している。いずれの比較も、量産ハードウェアが独立した試験を受けるまではベンダーによる予測にとどまる。
スイッチのフェースプレートには限られた空間しかないため、物理形式は重要だ。各接続が高速化しても、既存の設計ではポートを無限に追加できない。各モジュール内の容量を増やせば、フロントパネルを比例して拡大せずに、スイッチが扱える帯域幅を増やせる。
CiscoとNVIDIAは、コネクター、ケージ、モジュールについてTE ConnectivityおよびAmphenolと協業している。これらのコンポーネントは、トランシーバーがホストシステムに機械的・電気的にどのように接続されるかを決める。両社の参加は経験豊富な製造パートナーをもたらすが、広範な市場採用を確立するものではない。
両社はまた、オープンな業界仕様に向けたコミュニティ主導・マルチソースのプロジェクトを計画している。マルチソース契約により、競合ベンダーは共通の機械的・電気的要件に基づいて相互運用可能なコンポーネントを構築できる。最終仕様、参加企業の一覧、認定プロセス、実装スケジュールは発表に含まれていなかった。
この空白は重要だ。データセンター運用者が新形式の導入を決めるには、有望な設計だけでは足りない。検証済みモジュール、ホストシステム、熱設計ガイダンス、管理インターフェース、第二調達先、信頼できる供給ロードマップが必要になる。
現時点でUSFPが提供するのは、技術的な方向性とエコシステム構築の提案である。発表された仕様は野心的だが、市場は依然として、完成製品が大規模に稼働する姿を確認する必要がある。
AIファクトリーがスイッチあたりの帯域幅をさらに必要とする理由
当面の課題は、単にリンクを高速化することではない。AIインフラの構築者は、電力を消費しトラフィック遅延を生むネットワーク階層を増やさずに、より多くのアクセラレーターを接続する必要がある。
大規模AIシステムでは、多数のアクセラレーターに処理を分散する。学習では、パラメーター、勾配、中間結果がそれらのデバイス間を行き交う。分散推論でも、モデル状態とリクエストがサーバー、ストレージシステム、ネットワークサービスをまたいで移動する。
こうしたワークロードは、通常のエンタープライズトラフィックとは異なる継続的な通信を生む。アクセラレーターは、別のデバイスからのデータを待つ間、アイドル状態になる可能性がある。その結果、GPU自体が正常に動作していても、高価なコンピューティング能力は有用な作業を生み出せない。
ネットワークは、リンク速度を上げる、ポートを追加する、あるいはスイッチを増やすことで成長に対応する。最後の選択肢では、ネットワーク階層が増える場合がある。新しい階層が加わるたびに、光リンク、スイッチシリコン、電力変換、冷却需要、管理作業、そして潜在的な輻輳ポイントが増える。
USFPは密度によってこの問題に取り組む。電気信号を1レーンあたり200Gb/sから400Gb/sに倍増させることで、物理レーン数を倍にせずに容量を増やせる。モジュールを8レーンから16レーンへ拡張すれば、この効果はさらに大きくなる。
この仕組みが、密度4倍という主張を説明する。提案されたモジュールは、OSFPに近いフットプリント内でレーン速度を2倍、レーン数も2倍にする。そのため、現在の8レーン・200Gb/s設計に関連する総帯域幅の4倍を提供する。
フロントパネル密度が高まれば、設計者は1台のスイッチからより多くの1.6Tb/sエンドポイントを接続できる。また、ファブリックを拡張する際に追加スイッチの必要性を減らせる可能性もある。階層が少なければ、一部のトポロジーは簡素化され、アクセラレーター間の光変換回数も減る。
第2の制約は電力だ。ネットワーキングで消費される1ワットごとに、プロセッサー、メモリー、冷却、施設オーバーヘッドに使える電力が失われる。NVIDIAとCiscoは、400G SerDes技術により、送信ビットあたりのエネルギー消費を改善できると主張する。SerDes回路は、チップと高速リンクの間でデータをシリアル化・デシリアル化する。
ただし、効率が1.3倍向上しても、スイッチ全体の総消費電力が下がることを意味しない。より高密度なシステムは、はるかに多くのデータを転送しつつ、絶対値としてはより大きな電力を消費する可能性がある。運用者は、ビットあたりのエネルギー、モジュールの発熱、スイッチ消費電力、冷却を一体として評価する必要がある。
Cisco OCP portfolioでは、USFPを新しいスイッチシリコンおよびシステムと並べて位置付けている。Ciscoによると、102.4Tb/sのSilicon One G300は顧客向けサンプル提供段階に入り、初期のG300ベースシステムは出荷されている。また、トップオブラックシステム向けに51.2Tb/sのG302チップも発表した。
この広い文脈は、光学技術が単独で進化できない理由を示している。スイッチ用ASICは、より高密度なモジュールを活用できるだけの帯域幅を提供しなければならない。回路基板はより高速な信号を伝送する必要があり、コネクターは1レーンあたり400Gb/sで信号整合性を維持する必要がある。
熱設計も同様に重要になる。より多くのレーンにより、電気的・光学的な活動が狭い領域に集中する。そのため、特に多数のモジュールが1つのスイッチフェースプレートを占める場合、コンパクトなモジュールには信頼できる冷却設計が必要となる。
AIインフラの構築者は、クラスターと施設の両方のレベルでこの制約に直面する。単一ラックでも、隣接ラックへの高密度接続が必要になる可能性がある。より大規模な導入では、列、ホール、あるいは別々のデータセンターをまたぐトラフィックを協調させなければならない。
USFPは、AI施設におけるすべての光接続ではなく、ローカルのスケールアウト・ファブリックを特に対象としている。長距離データセンター相互接続には、異なる光技術と運用要件が用いられる。すべての光ネットワーキングを単一市場として扱えば、この違いは見えにくくなる。
この提案が重要なのは、コンピューティングシステム間にある高コストのボトルネックに焦点を当てているからだ。追加のネットワーク階層を回避できるなら、その価値は見出しを飾る帯域幅を超える。アクセラレーターの稼働率、物理的な設置面積、障害ドメイン、各ビットの移動に割り当てる電力に影響を及ぼしうる。
NVIDIA Cisco USFP OpticsがCPOへの急速な移行に挑む
中心となる競争は、プラガブルの保守性と、スイッチシリコンの近傍に統合された光学技術が約束する密度・効率性との間にある。
CPOは、スイッチチップと光エンジンの間の電気的な経路を短縮する。高速電気信号は、回路基板上を伝わる間にエネルギーと信号品質を失う。光変換をチップに近づけることで、この負担を軽減できる可能性がある。
このアーキテクチャーは、レーン速度の上昇に伴って魅力を増す。従来のフロントパネルモジュールでは、電気信号がスイッチチップから基板上を通り、コネクターを経由して伝送されなければならない。1レーンあたり400Gb/sでは、その経路全体で信号品質を維持することがより難しくなる。
ただしCPOは保守モデルを変える。故障したプラガブルモジュールはスイッチの前面から取り外せる。コパッケージド光学部品に関わる故障では、より複雑な保守が必要となり、より大きなアセンブリに影響する可能性がある。
NVIDIA Cisco USFP opticsの提案は、モジュール設計を改善すれば、プラガブルモデルを400G/レーン世代まで延長できると主張する。CPOの効率面での利点を否定するものではない。むしろ、運用者がアーキテクチャー上の選択肢を維持すべきだとする考え方だ。
Ciscoは、将来のネットワークでプラガブル、ニアパッケージド、コパッケージドの設計が併存すると明言している。同社のUSFP design accountは、交換可能なモジュール、確立されたサプライチェーン、相互運用性を強調する。この表現は、USFPを帯域幅問題への一つの経路として位置付けており、普遍的な代替手段とはしていない。
NVIDIAは競合する経路も前進させている。同社のSpectrum-X Ethernet Photonicsスイッチは、200Gb/s SerDesを用いたコパッケージド光学技術を採用する。NVIDIAによると、これらのシステムは、従来型トランシーバーを用いるネットワークと比べて、電力効率が5倍高く、AIの稼働時間も5倍長いという。
これらの数値はNVIDIAによるものであり、独立したベンチマークとして扱うべきではない。また、USFPはより後の400G/レーン世代を対象とする一方、この比較では完全なCPOシステムと従来型トランシーバーを比較している。製品と比較基準は同一ではない。
それでも、NVIDIAがCPOとUSFPを同時に支援していることは示唆に富む。同社が、AIファブリックは運用要件によって分かれると見込んでいることを示している。最大規模のクラスターは最大限の統合を優先するかもしれない一方、他の導入では現場での交換性とサプライヤーの選択肢がより重視される可能性がある。
Broadcomは別の方向から圧力を加える。同社は、CPOと400G/レーンの光デジタル信号プロセッサーを備えた102.4Tb/s Ethernetスイッチを発表している。DSPは、光伝送の前に高速信号を補正・符号化する。
Broadcomによると、同社のTaurus 400G/レーンプラットフォームは現在の1.6Tb/sモジュールをサポートし、将来の3.2Tb/sトランシーバーの基盤を構築する。同社のOFC product portfolioは、400G/レーンの開発がNVIDIAとCiscoに限られないことを示している。
したがって、この競争は単に一社と別の一社の対決ではない。インフラストラクチャモデル同士の競争である。双方とも、高速SerDes、光学部品、パッケージング、ファイバー接続、管理ソフトウェア、そして量産規模を必要とする。
プラガブルは、モジュール単位での交換と、使い慣れた調達モデルを提供する。事業者はモジュールを個別に認定し、予備品を在庫し、故障したユニットをフロントパネルで交換できる。複数ソースのエコシステムは、単一のトランシーバー供給企業への依存を避けることにもつながる。
CPOは、より短い電気経路と、より高い統合度を約束する。フロントパネルの制約を緩和し、非常に高いスイッチ容量における効率を高められる可能性がある。その一方で、パッケージングの複雑さ、熱設計、ファイバー接続、外部レーザー管理、保守手順といった課題を抱える。
リニア・プラガブル・オプティクス（LPO）も、もう一つの選択肢となる。LPOはモジュール内のデジタル信号処理を取り除く、あるいは簡素化することで、消費電力とレイテンシーを抑える。このアプローチは取り外し可能な形式を維持する一方、ホスト側の電子回路と光学系の間で、より厳密な協調を求める場合がある。
より広い市場では、おそらく複数のアーキテクチャが併用される。異なる設計は、AIシステム内のスケールアップ接続、システム間のスケールアウトネットワーク、拠点間のスケールアクロス接続に対応できる。距離、トポロジー、修復方針、エネルギー制約が、それぞれの選択を左右する。
USFPの重要性は、レーン速度の上昇に対する唯一の信頼できる答えとして、業界がCPOを扱うことを防ぐ点にある。これは、同じ400G-per-laneへの移行を念頭に設計された、プラガブルエコシステム向けの提案フォーマットである。
ただし、これは勝利を保証するものではない。CPOが密度、コスト、運用成熟度で圧倒的な優位性を得る前に、このフォーマットは量産に到達しなければならない。また、より長い電気経路とフロントパネルでのパッケージングを正当化できるほど、交換可能性に価値があることも実証する必要がある。
保守性はUSFPの強みであり、最も厳しい試練でもある
USFPが成功するのは、1レーン当たり400Gb/sで求められる信号品質、冷却、相互運用性を損なうことなく、実用的な交換可能性を維持できる場合に限られる。
プラガブル光学部品には、分かりやすい運用上の利点がある。モジュールが故障した際、技術者はそれを特定し、取り外し、交換品を取り付け、リンクを復旧できる。他のポートを稼働させたまま、スイッチシャーシを運用し続けられる。
部品障害が例外ではなく日常的に発生する大規模クラスターでは、このワークフローが重要になる。数千のリンクを含むネットワークには、予測可能な修復手順が必要だ。事業者はさらに、障害をモジュール、コネクター、ファイバー、基板、またはスイッチシリコンに切り分けるテレメトリーを必要とする。
USFPは、より厳しい物理条件の下でもこの単純さを維持しなければならない。より高速な電気信号では、損失、ノイズ、反射、製造ばらつきに対する余裕が小さくなる。モジュールとホストのインターフェースは、ベンダーや生産ロットをまたいで一貫して動作する必要がある。
コネクターは小さな付属品ではない。高速信号経路に直接位置するからだ。材料、形状、組み立て、許容差のわずかな違いが、1レーン当たり400Gb/sでの性能に影響し得る。
TE ConnectivityとAmphenolは、両社とも高速インターコネクト部品を製造しているため、このプロジェクトを強化する。両社の参加は、電気的な設計図を量産可能なコネクターおよびケージシステムへと転換する助けになり得る。ただし、この発表では認定済み製品や量産時期は示されていない。
熱特性も別の試験となる。16レーンのモジュールは、相当量の電子回路をコンパクトな筐体に集中させる。その熱は、隣接する光学部品に損傷を与えたり、非現実的な気流を必要としたりせずに、モジュールから排出されなければならない。
主張されている1.3倍の電力効率は、データ単位当たりのエネルギーに関するものだ。事業者は依然として、モジュールの絶対消費電力、吸気温度の上限、必要な気流、スイッチをフル構成にした場合の挙動を確認する必要がある。研究室のモジュールと、完全に実装されたシステムでは条件が異なる。
相互運用性には、物理的に収まることより広い定義も必要だ。モジュールはケージに差し込めても、ホストで適切に動作しない場合がある。電気信号、ファームウェア、管理インターフェース、診断、エラー処理、光学仕様は、すべて整合させる必要がある。
したがって、提案されているマルチソースの取り組みは、この構想の中心にある。NVIDIAとCiscoには、他のモジュールメーカー、スイッチベンダー、シリコン供給企業、事業者の参加が必要だ。参加がなければ、オープンな仕様は紙の上ではオープンでも、実際には限られたベンダーのエコシステムとして機能しかねない。
業界は、400G-per-lane信号をめぐる合意も必要としている。IEEEは2026年、この移行をめぐる検討活動を立ち上げた。同団体の公開された400G lane workには、電気、光、銅線、ニアパッケージ、コパッケージに関する検討が含まれる。
この標準化活動は、技術がなお定義と検証の段階にあることを示している。USFPだけで、物理層に関するあらゆる要件を解決することはできない。その開発は、より広範なEthernetおよびインターコネクトの取り組みと整合する必要がある。
この発表には、いくつかの実務上の疑問が残されている。NVIDIAとCiscoは、サンプル提供時期、量産時期、モジュールの到達距離の選択肢、ホストの電力上限、価格、公開仕様を提示しなかった。また、USFPを受け入れる見込みのスイッチシステムも明示していない。
この発表では、ハイパースケーラーやAIクラウド事業者が確約済みの顧客として登場していない。TE ConnectivityとAmphenolは部品エコシステムを支援しているが、供給企業の参加は顧客による採用とは異なる。最終的に、保守性とのトレードオフが新たなモジュール形式を正当化するかどうかは、購入者が判断する。
後方互換性は慎重に解釈する必要がある。Ciscoは、USFPが200Gおよび400G SerDesベースのシステムと特定用途向け集積回路をサポートする道筋を提供するとしている。これは必ずしも、既存のOSFPケージにUSFPモジュールを挿入できることを意味しない。
似たようなフットプリントは、機械的、電気的、熱的、またはソフトウェア上の互換性を証明するものではない。事業者は、既存システムをモジュール交換でアップグレードできると想定する前に、仕様を待つべきだ。
密度の計算も精査に値する。フロントパネル帯域幅が4倍という主張は、200G-per-laneプラガブルとの設計レベルでの比較である。実際の導入は、リンクブレークアウト、ファイバー配線、到達距離、スイッチのラディックス、ケーブル管理、障害対応方針に左右される。
さらに、ネットワーク階層の削減が自動的に実現するわけではない。トポロジーは、適切な場所に十分なポートと利用可能な容量を提供しなければならない。オーバーサブスクリプション、輻輳制御、ワークロード配置も、引き続きクラスター性能に影響する。
この不確実性は、USFPを重要でないものにするわけではない。むしろ、この発表が実際に何を意味するのかを明確にする。NVIDIAとCiscoは、信頼できる部品パートナーを伴う本格的なアーキテクチャ提案を示したが、完成した製品エコシステムを示したわけではない。
購入者にとって適切な反応は、退けることでも、即座にコミットすることでもない。将来のファブリックにおいて、最大限の光学統合よりも、ホットスワップ、ベンダーの多様性、使い慣れた運用を重視するかを検討すべきである。
NVIDIAとCiscoのUSFPで次に起こること
USFPが持続的なプラットフォームになるのか、それとも魅力的な仕様提案にとどまるのかは、3つの兆候によって決まる。
第1の兆候は、マルチソース仕様の公開である。仕様には、機械寸法、電気インターフェース、熱設計範囲、管理動作、準拠要件を定義すべきだ。公開アクセスと幅広い貢献者リストがあれば、オープン性の主張はより強まる。
参加は、公開と同じくらい重要である。追加の光モジュールメーカーからの支持は、供給集中を緩和する。スイッチシリコンベンダーやシステムメーカーからの支持は、USFPがNVIDIAとCiscoの管理下にある製品を超えて広がり得ることを示す。
第2の兆候は、実動する400G-per-laneハードウェアである。エンジニアリングサンプルは、複数のホストおよびモジュール供給企業にまたがる安定したリンクを実証すべきだ。有用な開示には、ビット誤り性能、モジュール消費電力、温度挙動、到達距離、障害復旧が含まれる。
独立したテストは特に重要になる。4倍の帯域幅密度は、このアーキテクチャのレーン数と速度から導かれる。1.3倍の効率という主張には、定義されたワークロードと比較可能なシステム条件下での測定が必要だ。
第3の兆候は、実名を伴う導入である。ハイパースケーラー、ネオクラウド、またはエンタープライズAI事業者は、このフォーマットが実際のネットワーク設計上の問題を解決する証拠を提供する。購入の確約だけでは、実際のスイッチ、ファイバー、運用ツールにわたる認定より説得力に欠ける。
CPO導入のタイミングは、この判断に影響する。NVIDIAによれば、Spectrum-X Ethernet Photonicsシステムは、Vera Rubinプラットフォーム向けにすでに量産されている。同社のRubin network planでは、初期のCPO採用企業としてCoreWeave、Lambda、Oracle Cloud Infrastructureを挙げている。
これらの導入が、難しい修復手順を生まずに効率性と信頼性を実現すれば、CPOを支持する議論は強まる。保守の複雑さが採用を遅らせるなら、USFPの着脱可能な設計はより価値あるものに見えるだろう。
Broadcomの進展も、別のベンチマークとなる。成熟したCPOまたは広く採用された400G-per-lane部品を用いるシステムが出荷されれば、USFP陣営には仕様と製品スケジュールの公開を急ぐ圧力がかかる。遅延すれば、既存のOSFPおよびCPOロードマップが定着する時間がさらに増える。
購入者は、供給企業が障害ドメインをどのように説明するかにも注目すべきだ。交換可能なモジュールは、一部の修復を1ポートに限定する。統合型光学部品はより大きなアセンブリに影響を及ぼし得るが、システムアーキテクチャと冗長性は運用上の影響を軽減できる。
判断は、生の帯域幅だけに基づくものではない。事業者は、総スイッチ容量、ビット当たりのワット数、冷却、ファイバー管理、交換時間、予備品在庫、ベンダーの選択肢、ソフトウェアの可視性を比較する。また、実運用システムで光学部品の障害がどの程度発生するかも考慮する。
NVIDIAとCiscoは、USFPを実証済みの運用を拡張するものとして位置付けている。その約束は、コネクターの耐久性、ファームウェアの挙動、供給の一貫性、技術者のアクセスといった日常的な細部を通じて試される。こうした要素が発表の主役になることは少ないが、インフラ購入を左右する。
NVIDIAとCiscoによるUSFP光学部品の取り組みは、現実的なアーキテクチャ上の選択肢を残すため、注目に値する。これは、着脱可能なモジュールが、将来のAIファブリックに必要な密度を犠牲にせず、400G-per-laneへの移行を乗り切れるという提案である。
最大の論拠は、運用の継続性にある。最大のリスクは、物理法則と統合への要求によって、その継続性のコストが高くなりすぎることだ。次の仕様、相互運用可能なプロトタイプ、顧客導入が、どちらの要素がより重いかを示すだろう。
次世代AIファブリックを計画するインフラチームは、率直な問いを立てるべきだ。どの障害・アップグレードモデルなら、何年にもわたって運用できるのか。USFP、現在のプラガブル、LPO、CPOを、自らの実際のトポロジーと保守上の制約に照らして比較すべきである。見出しとなるスループットは、出発点にすぎない。最終的に勝つフォーマットは、十分なデータを転送しながら、製造可能で、保守可能で、複数の供給企業から入手できるものである。
