生成AI、クラウドコンピューティング、大規模モデル訓練の急速な発展に伴い、データセンターではより高帯域かつ低遅延の相互接続が求められるようになっています。その結果、400Gイーサネットは大規模な商用展開段階に入りました。数ある400Gシングルモード規格の中で、400GBASE-FR4（IEEE 802.3cu）は、最長2kmの伝送距離、既設のデュプレックスLCインフラとの互換性、そして低導入コストにより、近距離用途における主流選択肢となっています。本稿では、その主な特長、性能指標、導入時の考慮点を解説します。
400G QSFP-DD FR4モジュールとは？
400G QSFP-DD FR4光トランシーバーは、大容量帯域と高速接続を必要とするネットワーク機器向けに設計された高性能400Gbpsモジュールです。QSFP-DD（Quad Small Form-factor Pluggable Double Density）フォームファクターを採用しており、従来のQSFP28インタフェースと比べてポート密度が大幅に向上し、現代のデータセンターアーキテクチャに最適です。
デュプレックスLCインターフェース、成熟したCWDM4波長グリッド、低消費電力設計を備えた400G QSFP-DD FR4モジュールは、データセンターのSpine-Leafネットワーク、クラウドプラットフォーム、AIコンピューティングクラスタ、およびその他400G高速相互接続を必要とするシーンに最適です。
コア技術仕様（Core Technical Features）
伝送レート：400 Gbps
4 × 100G PAM4 光チャネルによって、合計 400 Gbps の帯域幅を実現します。
光学ソリューション：FR4（4 波長 CWDM）
「FR4」とは、4 つの波長（4 λ）を使用した 400G の短～中距離光ソリューションを指します。
使用される CWDM 波長は 1271 nm / 1291 nm / 1311 nm / 1331 nm です。
伝送距離：2 km
シングルモードファイバ（SMF）で最大 2 km まで伝送をサポートし、データセンター内およびデータセンター間の中距離接続に最適です。
フォームファクタ & インターフェース：QSFP-DD
NVIDIA、Cisco、Arista、H3C などの主流 400G スイッチやルーターと完全な互換性があります。
ダブルデンシティ設計により、従来の QSFP28/QSFP56 と比べて大幅に高いポート密度を提供します。
消費電力と性能
モジュールの消費電力は光学・電気設計により 10～14W 程度です。
EML 送信器と PIN または APD 受信器を組み合わせることで、2 km の SMF でも高い信号品質を維持します。
また、PAM4 信号性能を向上させ、安定した 400G 伝送を確保するために FEC（前方誤り訂正） が必要です。
これは現在、データセンター向け 400G インターコネクトで最も広く採用されている主流ソリューションの一つです。
400G QSFP-DD FR4の主な優位性
400G QSFP-DD FR4（400GBASE-FR4）は、現在データセンター内で2km以内の400Gアップグレードにおいて最も主流かつコストパフォーマンスに優れた光トランシーバーソリューションです。その中核的な優位性は以下の通りです：
極めて低い配線コストと光ファイバ使用量
既設のデュプレックスLCシングルモード光ファイバインフラをそのまま再利用でき、追加の並列ファイバやMTP/MPO分岐ケーブルが不要です。これにより光ファイバ資源を50%～75%節約し、導入コストを大幅に削減できます。
最高レベルのコストパフォーマンス
400G ZR/ZR+などのコヒーレント方式と比べて60%～80%安価で、2km以内の距離では最も経済的な400Gソリューションです。さらに、分岐ケーブルやパッチアクセサリを含めた総合コストではDR4よりも30%～50%低廉です。
低消費電力・優れた放熱性能
主流製品は10～12Wで動作し、最新のシリコンフォトニクス＋低消費電力DSP版では8～9Wまで低減されており、DR4やLR4を大きく下回ります。特に96×400Gポート搭載の1Uシャーシなど超高密度環境においても優れた熱効率を発揮し、安定稼働を実現します。
高い互換性とスムーズな移行
IEEE 802.3cuに完全準拠し、100G-FR/LR/CLRインターフェースと下位互換性を備え、既存の100Gポートに挿入すれば100Gとして動作可能です。100Gからの最もスムーズなアップグレードパスを提供します。同一の100G CWDM4波長グリッド（1271～1331nm）を採用しているため、従来のSMFデュプレックスジャンパやCWDMマルチプレクサも継続使用でき、移行コストを最小限に抑えます。
簡単な導入と簡便な運用保守
非冷却CWDMレーザーを採用し、温度ドリフト耐性が極めて高く、TEC（熱電冷却器）が不要なため全体の信頼性が向上しています。ホットスワップ対応、DDMデジタル診断機能、CMIS 5.0管理インターフェースをサポートし、効率的な監視と運用保守を実現します。
低遅延
非コヒーレント直接検波方式を採用し、エンドツーエンド遅延を100ns未満に抑えています。AIトレーニング、HPC（ハイパフォーマンスコンピューティング）、高頻度取引など遅延に敏感なアプリケーションに最適です。
典型的な応用シーン
超大規模データセンターのLeaf-Spine相互接続
アリババクラウド、テンセントクラウド、AWS、Azure、Googleなど、ほとんどのクラウド事業者が2km以内の400G主要方案としてFR4を全面採用しています。
データセンター内部DCI（機房間相互接続）
同一キャンパス内で複数のビル間が500m～2kmの距離にあるリンク。
AI計算力クラスタ相互接続
NVIDIA DGX/HGXシステムなどのGPUクラスタにおいて、400G FR4が大量に使用され、数千～数万カード規模の無阻塞ネットワークを実現（中国国内の複数千～万カードAIクラスタが典型例）。
5Gフロントホール/ミッドホール/バックホール集約
通信事業者のDU/MUサイトからコアルームまでの400G集約リンク。
結論（Conclusion）
データセンターにおいて、既存の**デュプレックス SMF（シングルモード光ファイバ）**をそのまま利用し、2 km 以内で 400G へアップグレードする必要がある場合、FR4 は コスト・消費電力・互換性・導入容易性 のすべてにおいて最も優れた選択肢です。
さらに、FR4 は 2024〜2026 年における 400G 導入の事実上の主流ソリューションとして位置付けられています。