最大200Gbpsを見据えた「CFP2」、サイズはCFPの半分に、さらに小型化を果たした「CFP4」も

25G×4で100Gbpsに対応した「CFP2」、消費電力は最大18W、幅は半分まで小型化

　前回の後半で解説した「CAUI-4」を前提とした、という言い方もやや変だが、そのターゲットとして想定されていたのが「CFP2」である。

　CFPは「CAUI-10」への対応がデフォルトとなっており、もちろんCAUI-10より遅い信号でも対応は可能だ。その仕様には「さまざまなアプリケーションで利用可能だが、公称信号レートは10Gbit/s per laneとする」とあるが、これはCFPモジュールの仕様というより、モジュール内部の仕様で対応すべしというものだった。

　だから、実際には市場では全く見かけない（おそらく存在しないと思う）ものの、10GBASE-SR対応のCFPモジュールを作ることも、技術的には可能という、ある意味で懐の広い（というか、あまり厳密ではない）仕様だった。

何も考えていないというか「CAUI-10」しかなかったのが実情なので、信号は10.3125Gbpsの決め打ちで、本数は40Gで4本、100Gで10本でとなっていた。出力はこれとまた別の本数で、一致しない場合はCFPモジュール内部にGearboxが入る想定だった（下側）。出典はCFP MSA Hardware Specification Revision 1.4のFigure 4-3/4-4

　これがCFP2ではもう少し厳密になるとともに、より使いやすくなった。前者については、10Gと25Gにきちんと対応したかたちだ。これで100Gでもx4での接続に対応したことになる。必要なら200Gまでを見据えた仕様となっていて、そういう意味では「IEEE 802.3bm」の次まで利用できるものとなっている。

CAUI-10も引き続きサポートするというあたり、互換性を考えてのことであろうか。出典はCFP2 Hardware Specification Revision 1.0のFigure 1-1

CFPと比べて大幅にスリム化された。出典はCFP2 Hardware Specification Revision 1.0のFigure 5-1

　一方の使いやすさについては大幅に小型化がなされた。そのサイズは以下の通りだが、体積はCFPのほぼ3分の1にまで小さくなっている。

• 幅：82mm→41.5mm
• 奥行：144.8mm→107.5mm
• 高さ：13.6mm→12.5mm

ちなみにホットスワップを実現するため、端子そのものは4グループに分かれている。次の写真で緑が1st、青が2nd、赤が3rd、黄色が4th。出典はCFP2 Hardware Specification Revision 1.0のFigure 5-5

　特に、幅がほぼ半分ということは、スイッチなどで同じ幅にCFPの倍の数を実装できるという意味となり、より多数のポートを必要とする場合などには大変喜ばれることとなった。

　コネクタは、CFPからやや減って104ピンとなった。CAUI-4/CAUI-8の場合、下側は制御信号だけでデータは上側を通る格好となるが、CAUI-10の場合には下側も含め両端にデータが通るかたちとなる。

　ちなみにCFP2の場合、消費電力のClassがClass 1～6まで設定されており、Class 1で3W、以下Class 2で6W、Class 3で9Wと3Wずつ増えていき、Class 16では18Wとなる。

3.3Vのラインはたったの8本しかない。出典はCFP2 Hardware Specification Revision 1.0のTable 5-5

制御信号などは共通。出典はCFP2 Hardware Specification Revision 1.0のTable 5-6

　初代CFPでは、Class 1～4で8Wずつ増え、最大で32Wだったから、半減とは言わないまでもかなり消費電力を抑えなければならなくなった。ただ、ポート密度を増やせば、消費電力も相応に減らさないと排熱がシャレにならなくなるので、最大18Wという制限は妥当と言えるものだろう。なお、制御信号そのものは3.3VのLVCMOSレベルだが、データ信号は1.2VのLVCMOSで、これはCFPと同じである。

　このCFP2は、CFP MSAによって2013年に標準化された。なぜかこの標準化のリリースがCFM MSAのサイトでは公開されていないが、住友電工が2013年3月19日付でリリースを出している。

　そのメンバー企業を見ると、CFPのときにFinisar、Opnext、住友電工とその子会社のExcelight Communications、後追いでAvago Technologiesだったものが、CFP2ではAvago Technologies、Finisar Corporation、富士通オプティカルコンポーネンツ、Oclaroと住友電工となっている。

　もっとも、Oclaroは2012年7月にOpnextを買収しており、またExcelight Communicationsは2009年にSumitomo Electric Device Innovations U.S.A.へ商号を変更し、ある意味では住友電工に一体化していたので、要するに富士通が新たに加わっただけとも言える。

　その富士通オプティカルコンポーネンツは、2014年9月に世界初となる100GBASE-ER4のCFP2モジュールを発売している。意外に遅かったな、という印象を受けるが、CFP→CFP2ではトランシーバーモジュールの小型化／省電力化が必須であり、これはしばしばプロセスの変更（例えば40nmで作っていたものを28nmまたは20nmで作り直す）を伴うため、その分遅れるのは致し方なかったのかもしれない。

CPFから幅4分の1、体積9分の1へ小型化した「CFP4」、コネクタは56ピン、200Gには非対応に

ほぼSPF+なみの大きさになったCFP4。出典はCFP4 Hardware Specification Revision 1.0の表紙

　ついでなので、「CFP4」についても説明しておこう。CFP4もCFP2と同じく、40/100G Ethernet向けに開発されたモジュール規格となる。そのサイズ（幅×奥行×高さ）は21.5×92×9.5mmと、CFP2比で幅半分、体積で3分の1近くまで小型化された。CFPとの比較では幅4分の1、体積では9分の1近くとなるわけだ。

　さすがにここまで小さいと、いろいろ制約が生じてくる。具体的に言えば、CFP2でサポートされていたCAUI-10やCAUI-8のサポートが完全に廃され、CAUI-4のみとなった。ちなみに消費電力はさらに半減しており、Class 1で1.5W、以下1.5W刻みでClass 6ですら9Wである。それでもSFP+の最大1.5Wに比べればはるかに多いのだが、転送速度を考えるとむしろ厳しくなっているとも言える。

幅を狭めると、コネクタのピン数に制約が生じるため、どうしてもピン数を減らさざるを得ない。この頃になるとCAUI-10のニーズが減ってきた点も理由に挙げられよう。逆にCAUI-8はそれを必要とする200G Ethernetなどのアプリケーションの立ち上がりが遅く、現実問題としてモジュールが出てこなかった。そう考えると、CFP4で200Gを切り捨てたのも妥当だろう。出典はCFP4 Hardware Specification Revision 1.0のFigure 1-1

電源ピンはついに4本のみに。Class 5/6だと2.81A（ピンあたり700mA）で、このあたりが供給できる限界である。ちなみに定格状態ではピンあたり「500mA未満であらねばならない」（shall not exceed 500mA）との注意書きがあり、これを超えるケースではコネクタの供給元からの同意が必要との記載もある（CFP2も同様だ）。出典はCFP4 Hardware Specification Revision 1.0のTable 5-5

　コネクタは56ピンで、上側が信号、下側が制御信号と電源となっている。上側には送信ピンを逆順に並べ替えた「ALT1」という配置が用意されているが、これは後述する「QSFP」との互換性を保つためのオプション扱いである。QSFPは2014年には既にリリースされていたので、これとの互換性を無視することはできなかったのだろう。

　幅が短く、また消費電力も少なくなっているので、より高密度の実装も可能となっている。こう言っては何だが、このCFP4がもっと早く出ていれば、あるいはQSPF/QSFP+とかと伍するマーケットシェアを取れたかもしれないが、あいにくここまで割り切るのに少し時間が掛かり過ぎた感がある。

出典はCFP4 Hardware Specification Revision 1.0のFigure 5-1

　CFP4に対応したモジュールがないわけではなが、例えばFSの100GBASE-SR4 CFP4モジュールは、既にオンラインでの取り扱いがなくなっているという具合に、シェアをあまり取ることはできなかった。ちなみにCFP MSAでは、これに続く「CFP8」の仕様を策定しているが、これは400G Ethernetに対応した規格なので、また後で触れることとしたい。

25GBASE-CRに対応する「SFP28」など、SFP系列の各モジュール

　さて、これとは違うモジュールの流れが、SFP系列である。本連載の『10Mbpsの「MII」から1000MbpsのCisco独自規格「SGMII」まで』や『10Gbpsのシリアル通信規格「XFP」、これを置き換えた「SFP+」』でも記したように、もともとSFPが100Mbpsと1Gbps、SFP+が10Gbpsを通す仕様になっていた。これを拡張したものが、以下の各規格である。

　まず「SFP28」であるが、これは「IEEE 802.3by-2016」という後追いの仕様で策定された25GBASE-CRなどに対応したものだ。要するに、QFP+の信号を10Gbpsから25Gbpsへと高速化した仕組みである。

　ただし、後方互換性を保っており、10Gbpsでの利用も可能だった。モジュール規格そのものはSNIA（Storage Networking Industry Association）の「SFF-8402」において"SFP+ 1X 28 Gb/s Pluggable Transceiver Solution (SFP28)"として2014年3月に標準化が行われており（最新版は2014年9月のRevision 1.1）、これを利用したモジュールが、IEEE 802.3byの仕様策定を待たずに出荷されている。

　ちなみにSFF-8402を見ると、16GbpsのSFP16という仕様も含まれているのだが、これを利用したモジュールを筆者は見たことがない。

【お詫びと訂正 8月3日 19:12】
　記事初出時、表中の規格名の一部に誤りがありました。お詫びして訂正いたします。

　誤：SFP56
　正：QSFP56