Comparaison complète des modules 400G QSFP112 SR4, OSFP SR4, QSFP-DD SR4 et QSFP-DD SR8

Introduction

L'essor rapide des clusters informatiques d'IA et des centres de données hyperscale a entraîné une croissance exponentielle des besoins en bande passante réseau. En tant que matériel essentiel pour les interconnexions intra-centres de données, le choix des modules optiques 400G a un impact direct sur les performances, les coûts et l'évolutivité du réseau. Dans les scénarios multimodes courte distance, quatre modules courants – QSFP112 SR4, OSFP SR4, QSFP-DD SR4 et QSFP-DD SR8 – ont établi un paysage concurrentiel avec des avantages distincts découlant de leurs formats de boîtier et de leurs évolutions technologiques. Cet article propose une analyse approfondie de leurs caractéristiques de boîtier, de leurs spécifications techniques, de leurs différences de performances et de leurs scénarios d'application afin d'optimiser la prise de décision.

Emballage et compatibilité

Type de module	Format d'emballage	Compatibilité	Caractéristiques physiques
QSFP112 SR4	QSFP112	Conçu pour les SerDes 112G, prenant en charge les débits 400G/200G/100G	Compact, adapté aux cartes réseau de nouvelle génération
OSFP SR4	OSFP	Non rétrocompatible avec les interfaces héritées	Taille plus grande avec dissipateur thermique intégré
QSFP-DD SR4	QSFP-DD	Compatible avec QSFP+/QSFP28	Conception haute densité (36 ports/1U)
QSFP-DD SR8	QSFP-DD	Compatible avec QSFP+/QSFP28	Mêmes dimensions que SR4, avec canaux doublés

Idées clés:

• QSFP112 SR4 : conçu pour l'écosystème SerDes 112G, compatible avec les cartes réseau NVIDIA CX7/ConnectX-8 et prend en charge la division de débit flexible (par exemple, 400G → 2×200G ou 4×100G).
• OSFP SR4 : Avec une conception de refroidissement complexe (dissipateur thermique intégré), il est principalement utilisé côté commutateur mais manque de compatibilité avec la série QSFP.
• Série QSFP-DD : Ces modules utilisent un format double densité (8 canaux électriques) avec rétrocompatibilité, ce qui en fait le choix privilégié des centres de données. Bien que les SR4 et SR8 partagent des dimensions physiques identiques, leurs configurations de canaux varient considérablement.

Spécifications techniques et variations de performances

Paramètre	QSFP112 SR4	OSFP SR4	QSFP-DD SR4	QSFP-DD SR8
Modulation	4×100G PAM4	4×100G PAM4	4×100G PAM4	8×50G PAM4
Type/distance de fibre	OM4 : 100m	OM4 : 50m	OM4 : 100m	OM4 : 100m
Type de connecteur	APC MPO-12	MPO-12	APC MPO-12	MPO-16/MPO-24
Nombre de fibres	8 (4 Tx + 4 Rx)	8 (4 Tx + 4 Rx)	8 (4 Tx + 4 Rx)	16 (8 Tx + 8 Rx)
Consommation d'énergie
Latence	84 ns (inférieur sans DSP)	90–100 ns	85ns	102ns (avec boîte de vitesses)
Prix	Modérée	Élevée	Faible	Le plus bas (par canal)

Idées clés:

Ressources de canaux et de fibres :

• Le SR8 adopte une modulation PAM8 50G à 4 canaux, nécessitant des fibres à 16 cœurs (connecteur MPO-16). Il convient aux interconnexions entre commutateurs, mais complexifie le câblage.
• La série SR4 utilise une modulation PAM4 100G à 4 canaux, ne nécessitant que des fibres à 8 cœurs (connecteur MPO-12), ce qui la rend plus adaptée aux connexions serveur-commutateur et compatible avec les systèmes de câblage OM3/OM4 existants.

Latence et dépendance au DSP :

• La latence SR4 est généralement inférieure à celle du SR8 (par exemple, QSFP-DD SR4 à 85 ns contre SR8 à 102 ns) puisque le SR8 s'appuie sur les puces Gearbox pour le multiplexage du signal.
• Le QSFP112 SR4 peut réduire davantage la latence à moins de 60 ns avec une architecture LPO (entraînement linéaire), idéale pour les scénarios de formation HPC et IA.

Rapport coût-efficacité:

• Le coût par canal des modules QSFP-DD SR8 est environ 54 % inférieur à celui du SR4 (en raison du nombre réduit de lasers), offrant des avantages économiques significatifs dans les interconnexions de commutateur à commutateur.

Scénarios d'application et recommandations

QSFP112 SR4

Applications principales : optimisé pour les cartes réseau SerDes 112 G comme NVIDIA CX7 et ConnectX-8, prenant en charge la répartition de débit 1 : 2 (400 G → 2 × 200 G) ou 1 : 4 (400 G → 4 × 100 G).

Exemple de cas d'utilisation : communication de cluster GPU au sein d'architectures leaf-spine, où les commutateurs OSFP 800G sont connectés à plusieurs cartes réseau QSFP112 SR4 via des fibres de dérivation MPO-12, permettant une communication à large bande passante et à faible latence.

OSFP SR4

Applications principales : Conçu pour les interconnexions à courte distance dans les racks (50 m OM4) et utilisé dans les liaisons descendantes de commutateurs 800G vers des appareils 400G via des fibres MPO.

Limitations : la compatibilité limitée (ports OSFP uniquement) et la courte portée de transmission nécessitent des ressources en fibre denses.

QSFP-DD SR4

Applications principales : création de réseaux sans perte RoCE, idéaux pour les commutateurs Leaf se connectant aux serveurs GPU (par exemple, les combinaisons NVIDIA Spectrum-4 et CX7), prenant en charge une distance de 100 m avec les systèmes de câblage existants.

Avantages : Forte compatibilité, faible consommation d'énergie (<8 W) et excellent rapport qualité-prix.

QSFP-DD SR8

Applications principales : optimisé pour les interconnexions de commutateur à commutateur, prenant en charge les SerDes 56G/112G avec des liaisons non bloquantes à bande passante complète.

Exemple de cas d'utilisation : réduction des coûts totaux de 19.38 % dans un cluster de 256 nœuds grâce à moins de modules et à une gestion simplifiée des fibres.

Arbre de décision de sélection

• Exigences en matière de débit et de densité portuaire :

Haute densité : choisissez QSFP-DD SR4/SR8 pour les configurations de commutateur 36 ports/1U.

Extension future : optez pour le QSFP112 SR4, compatible avec l'écosystème SerDes 112G et prêt pour les mises à niveau 800G.

• Sensibilité à la latence :

Formation HPC/AI : sélectionnez QSFP-DD SR4 ou QSFP112 SR4 pour une architecture à faible latence.

Centres de données généraux : SR8 offre une meilleure rentabilité avec une tolérance de latence plus élevée.

• Contraintes des ressources en fibres :

Disponibilité limitée de la fibre : choisissez SR4 (8 cœurs contre 8 cœurs pour SR16), réduisant ainsi les connecteurs MPO.

Nouvelles versions : déployez SR8 pour simplifier la gestion de la fibre et réduire les coûts de maintenance à long terme.

Conclusion et tendances

• Évolution technologique :

Le QSFP112 SR4 est à la tête de l'écosystème SerDes 112G, adapté aux appareils de nouvelle génération tels que les DPU NVIDIA BlueField-3.

OSFP SR4 sert de produit de transition dans l'écosystème 800G mais fait face à des problèmes de compatibilité.

• Rapport coût-efficacité:

Le QSFP-DD SR8 domine les interconnexions de commutateurs grâce à son faible coût par canal, tandis que les modules SR4 restent la norme pour les connexions de serveur.

• Efficacité énergétique:

Les progrès réalisés dans la photonique sur silicium et les architectures LPO réduisent encore davantage la consommation d'énergie du SR4 (par exemple, < 8 W pour les modules DR4 photoniques sur silicium FiberMall), ce qui favorise l'optimisation énergétique des centres de données.

Perspectives d'avenir

À mesure que la technologie PAM100 4G mono-longueur d'onde gagne en maturité, le SR4 devrait remplacer le SR8 dans les domaines monomodes (par exemple, DR4/FR4). Cependant, les deux technologies coexisteront dans les scénarios multimodes courte distance, se complétant mutuellement à long terme.