Una comparación completa de los módulos 400G QSFP112 SR4, OSFP SR4, QSFP-DD SR4 y QSFP-DD SR8

Introducción

El rápido auge de los clústeres de computación de IA y los centros de datos a gran escala ha generado un crecimiento exponencial de los requisitos de ancho de banda de la red. Como hardware crítico para las interconexiones entre centros de datos, la selección de módulos ópticos de 400G impacta directamente en el rendimiento, el costo y la escalabilidad de la red. En escenarios multimodo de corta distancia, cuatro módulos principales (QSFP112 SR4, OSFP SR4, QSFP-DD SR4 y QSFP-DD SR8) han establecido un panorama competitivo con claras ventajas derivadas de sus formatos de empaquetado y trayectorias tecnológicas. Este artículo ofrece un análisis exhaustivo de sus características de empaquetado, especificaciones técnicas, diferencias de rendimiento y escenarios de aplicación para facilitar la toma de decisiones optimizadas.

Embalaje y compatibilidad

Tipo de módulo	Formato de embalaje	Compatibilidad	Características físicas
QSFP112SR4	QSFP112	Diseñado para SerDes de 112 G, compatible con velocidades de 400 G/200 G/100 G	Compacto, adecuado para NIC de próxima generación
OSFP SR4	OSFP	No es compatible con versiones anteriores de interfaces heredadas	Tamaño más grande con disipador de calor integrado.
QSFP-DD SR4	QSFP-DD	Compatible con QSFP+/QSFP28	Diseño de alta densidad (36 puertos/1U)
QSFP-DD SR8	QSFP-DD	Compatible con QSFP+/QSFP28	Mismas dimensiones que el SR4, con canales duplicados.

Ideas clave:

• QSFP112 SR4: diseñado para el ecosistema SerDes 112G, compatible con NIC NVIDIA CX7/ConnectX-8 y admite división de velocidad flexible (por ejemplo, 400G → 2×200G o 4×100G).
• OSFP SR4: Con un diseño de enfriamiento complejo (disipador de calor integrado), se utiliza principalmente en el lado del conmutador, pero carece de compatibilidad con la serie QSFP.
• Serie QSFP-DD: Estos módulos utilizan un formato de doble densidad (8 canales eléctricos) con retrocompatibilidad, lo que los convierte en la opción preferida en centros de datos. Si bien SR4 y SR8 comparten dimensiones físicas idénticas, sus configuraciones de canal varían considerablemente.

Especificaciones técnicas y variaciones de rendimiento

Parámetro	QSFP112SR4	OSFP SR4	QSFP-DD SR4	QSFP-DD SR8
De Sabor	4×100 g de PAM4	4×100 g de PAM4	4×100 g de PAM4	8×50 g de PAM4
Tipo de fibra/distancia	OM4: 100m	OM4: 50m	OM4: 100m	OM4: 100m
Tipo de conector	APC MPO-12	MPO-12	APC MPO-12	MPO-16/MPO-24
Número de fibras	8 (4 Transmisiones + 4 Recepciones)	8 (4 Transmisiones + 4 Recepciones)	8 (4 Transmisiones + 4 Recepciones)	16 (8 Transmisiones + 8 Recepciones)
Consumo de energía
Estado latente	84 ns (inferior sin DSP)	90–100 ns	85ns	102 ns (con caja de cambios)
Costo	Moderado	Alta	Baja	Más bajo (por canal)

Ideas clave:

Recursos de canal y fibra:

• SR8 adopta una modulación PAM8 de 50G de 4 canales, que requiere fibras de 16 núcleos (conector MPO-16). Es adecuado para interconexiones entre conmutadores, pero aumenta la complejidad del cableado.
• La serie SR4 utiliza modulación PAM4 de 100G de 4 canales y solo necesita fibras de 8 núcleos (conector MPO-12), lo que la hace más adecuada para conexiones de servidor a conmutador y compatible con los sistemas de cableado OM3/OM4 existentes.

Latencia y dependencia del DSP:

• La latencia SR4 es generalmente menor que la SR8 (por ejemplo, QSFP-DD SR4 a 85 ns frente a SR8 a 102 ns) ya que SR8 depende de chips Gearbox para la multiplexación de señales.
• QSFP112 SR4 puede reducir aún más la latencia a menos de 60 ns con una arquitectura LPO (unidad lineal), ideal para escenarios de entrenamiento de HPC e IA.

Eficiencia de costo:

• El costo por canal de los módulos QSFP-DD SR8 es aproximadamente un 54% menor que el de SR4 (debido a menos láseres), lo que ofrece ventajas económicas significativas en las interconexiones de conmutador a conmutador.

Escenarios de aplicación y recomendaciones

QSFP112SR4

Aplicaciones principales: Optimizado para NIC SerDes de 112G como NVIDIA CX7 y ConnectX-8, compatible con división de velocidad de 1:2 (400G → 2×200G) o 1:4 (400G → 4×100G).

Caso de uso de ejemplo: Comunicación de clúster de GPU dentro de arquitecturas leaf-spine, donde los conmutadores OSFP 800G están conectados a múltiples NIC QSFP112 SR4 a través de fibras de ruptura MPO-12, lo que permite una comunicación de alto ancho de banda y baja latencia.

OSFP SR4

Aplicaciones principales: Diseñado para interconexiones de corta distancia dentro de racks (50 m OM4) y utilizado en enlaces descendentes de conmutadores de 800G a dispositivos de 400G a través de fibras MPO.

Limitaciones: La compatibilidad limitada (solo puertos OSFP) y el corto alcance de transmisión requieren recursos de fibra densos.

QSFP-DD SR4

Aplicaciones principales: Construcción de redes sin pérdidas RoCE, ideales para conmutadores Leaf que se conectan a servidores GPU (por ejemplo, combinaciones NVIDIA Spectrum-4 y CX7), que admiten una distancia de 100 m con los sistemas de cableado existentes.

Ventajas: Fuerte compatibilidad, bajo consumo de energía (<8W) y excelente relación costo-rendimiento.

QSFP-DD SR8

Aplicaciones principales: Optimizado para interconexiones de conmutador a conmutador, compatible con SerDes 56G/112G con enlaces sin bloqueo y de ancho de banda completo.

Ejemplo de caso de uso: reducción de costos totales en un 19.38 % en un clúster de 256 nodos mediante menos módulos y una gestión de fibra simplificada.

Árbol de decisión de selección

• Requisitos de velocidad y densidad de puertos:

Alta densidad: elija QSFP-DD SR4/SR8 para configuraciones de conmutador de 36 puertos/1U.

Expansión futura: opte por QSFP112 SR4, compatible con el ecosistema SerDes 112G y listo para actualizaciones de 800G.

• Sensibilidad de latencia:

Capacitación en HPC/IA: seleccione QSFP-DD SR4 o QSFP112 SR4 para una arquitectura de baja latencia.

Centros de datos generales: SR8 ofrece una mejor relación costo-eficiencia con una mayor tolerancia a la latencia.

• Limitaciones de recursos de fibra:

Disponibilidad limitada de fibra: elija SR4 (8 núcleos frente a los 8 núcleos de SR16), lo que reduce los conectores MPO.

Nuevas compilaciones: Implemente SR8 para simplificar la administración de la fibra y reducir los costos de mantenimiento a largo plazo.

Conclusión y tendencias

• Evolución tecnológica:

QSFP112 SR4 lidera el ecosistema SerDes 112G, adecuado para dispositivos de próxima generación como las DPU NVIDIA BlueField-3.

OSFP SR4 sirve como un producto de transición en el ecosistema 800G pero enfrenta desafíos de compatibilidad.

• Eficiencia de costo:

QSFP-DD SR8 domina las interconexiones de conmutadores con su bajo costo por canal, mientras que los módulos SR4 siguen siendo el estándar para las conexiones de servidores.

• Eficiencia energética:

Los avances en fotónica de silicio y arquitecturas LPO reducen aún más el consumo de energía SR4 (por ejemplo, <8 W para módulos DR4 fotónicos de silicio FiberMall), lo que impulsa la optimización energética del centro de datos.

Perspectiva del futuro

A medida que la tecnología PAM100 de 4G de longitud de onda única madure, se espera que SR4 reemplace a SR8 en los campos monomodo (p. ej., DR4/FR4). Sin embargo, ambos coexistirán en escenarios multimodo de corta distancia, complementándose a largo plazo.