Broadcom「Tomahawk Ultra」出荷開始、AI・HPC向け超低遅延Ethernet実現

2025年07月16日

250nsの超低遅延と51.2Tbpsスループットを実現
Ethernetヘッダーを46バイトから10バイトに削減
InfiniBandに対抗する無損失ファブリック技術を搭載

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革新的な低遅延技術でAI・HPC市場に挑戦

Broadcomは、AI・HPC向けに最適化された次世代Ethernetスイッチ「Tomahawk Ultra」の出荷を開始しました[1]。このスイッチは、250nsという超低遅延を実現しながら、51.2Tbpsのスループットと77億パケット/秒の処理能力を提供します。従来のEthernetの限界を打ち破る技術革新により、AI・HPC分野で主流のInfiniBandに対抗する製品として位置づけられています[2]。

特に注目すべきは、Scale-Up Ethernet（SUE）と組み合わせることで、XPU間の通信遅延を400ns未満に抑えることができる点です[1]。これにより、大規模なAI訓練クラスターにおいて、従来のEthernetでは困難だった低遅延通信が可能になります。Broadcomの技術担当者Ram Velagaは、数年にわたる工学的努力の成果として、この画期的な性能を実現したと述べています。

この技術革新は、まさに「高速道路の車線を増やすのではなく、信号機の待ち時間を劇的に短縮する」アプローチと言えるでしょう。AI・HPC分野では、データの量よりも応答速度が重要な場面が多く、250nsという遅延は人間の瞬きの100万分の1以下という驚異的な速さです。これまでInfiniBandが独占していた超低遅延通信市場に、標準的なEthernetベースの解決策で挑戦する意義は非常に大きく、データセンターの設計思想を根本から変える可能性があります。

無損失ファブリック技術とヘッダー最適化の実現

Tomahawk Ultraの最大の技術的特徴は、LLR（Link Layer Retry）とCBFC（Credit-Based Flow Control）を組み合わせた無損失ファブリック技術です[4]。LLRは自動再送信機能により、CBFCはバッファオーバーフロー防止により、パケット損失を完全に排除します。これにより、従来のEthernetで発生していたボトルネックが解消されます。

さらに、Ethernetヘッダーのオーバーヘッドを従来の46バイトから10バイトに削減することで、小さなパケットサイズでも効率的な通信が可能になりました[4]。この最適化により、64バイトの最小パケットサイズでもライン速度での処理が実現されています。また、アプリケーション固有の設定に対応する柔軟性も提供されています。

この無損失技術は、まるで「絶対に荷物を落とさない配送システム」を構築したようなものです。従来のEthernetは「ベストエフォート」、つまり「最善を尽くすが保証はしない」方式でしたが、Tomahawk Ultraは「確実に届ける」ことを約束します。ヘッダー削減も重要で、これは「封筒のサイズを小さくして、より多くの手紙を効率的に送る」ことに例えられます。AI・HPC環境では小さなデータの高速交換が頻繁に発生するため、この最適化は実用的な性能向上に直結します。

InfiniBandとUALinkへの戦略的対抗

Tomahawk Ultraは、512×100G SerDesを搭載し、高いメッセージレートと小さなパケットサイズの処理に特化しています[6]。これにより、NvidiaのInfiniBandやNVLINKといった競合技術に対抗する性能を実現しています。特に、UALinkプロトコルをEthernet上でトンネリングする機能により、新興規格への対応も可能です[2]。

BroadcomのRobin Del Vecchioは、EthernetがUALinkよりも柔軟性に優れ、他のプロトコルをトンネリングできる利点を強調しています[2]。一方、UALinkの100-150ns遅延主張に対しては懐疑的な見方も示されており、実際の性能比較が注目されています[6]。市場では、この発表を受けてBroadcomの株価が2.22%上昇するなど、投資家からも高い評価を受けています[5]。

この競争は「通信規格の覇権争い」と言えるでしょう。InfiniBandは「専用の高速道路」、UALinkは「新しい交通システム」、そしてTomahawk Ultraは「既存の道路を超高速化する技術」として位置づけられます。Ethernetの最大の強みは、既存のインフラとの互換性と標準化された技術基盤です。Tomahawk 5との互換性により、既存システムからの移行が容易になることは、実際の導入において大きなアドバンテージとなります。この戦略は、技術的優位性だけでなく、実用性と経済性を重視したアプローチと評価できます。

まとめ

Broadcom Tomahawk Ultraは、AI・HPC分野におけるEthernetの可能性を大きく拡張する画期的な製品です。250nsの超低遅延、無損失ファブリック技術、そして既存システムとの互換性により、InfiniBandが独占していた市場に新たな選択肢を提供します。ラックスケールAIクラスターでの実用化が進む中、データセンターアーキテクチャの新たな標準となる可能性を秘めています。