スケールアップとスケールアウトとは　NVLinkは72基、UALinkは最大1,024基、イーサネットは12万基超

スケールアップとスケールアウトは、計算機の規模を大きくする2つの方向を指す言葉です。スケールアップは「1つの組を大きくする」、スケールアウトは「組の数を増やす」ことを意味します。AIのデータセンターでは、この2つで使う配線と半導体が分かれています。

2つの層の違い

大きなAIモデルは、1基のGPUのメモリに入りません。モデルを細かく分けて複数のGPUに置き、計算のたびに途中の結果を交換します。交換が頻繁な部分は、速くて遅延の小さい専用の配線でつないだGPUの組の中で処理します。これがスケールアップの層です。

組の中で収まらない分は、同じ計算を別の組に並べて走らせ、ときどき結果を合わせます。こちらは交換の回数が少ないため、ネットワークでつないでも間に合います。これがスケールアウトの層です。

スケールアップとスケールアウトの比べ方（各社・各団体の発表から）

項目	スケールアップ	スケールアウト
主な規格	NVLink、UALink	InfiniBand、イーサネット
つなぐ範囲	ラック1本前後	建物全体、複数の建物
つなぐ数の例	NVL72で72基	スイッチ2段で最大12万8000基
1基あたりの速さの例	NVLink第5世代で毎秒1.8TB	ネットワークカードで最大毎秒1.6テラビット

1基あたりの速さを比べると、スケールアップの線はスケールアウトの約9倍（計算、1.8TB＝14.4テラビットとして）です。

スケールアップの陣取り

エヌビディアは、NVLinkで組を広げてきました。Hopperの世代では1組8基でしたが、BlackwellのNVL72では72基になり、9倍になりました。

これに対し、業界団体のUALink Consortiumは2025年4月8日、共通の規格「UALink 200G 1.0」を公開しました。1本の線あたり200ギガで、最大1,024基のAIチップを1つの組にできる仕様です。会員は85社を超え、理事会にはアリババ、AMD、アップル、アステラ・ラボ、AWS、シスコ、グーグル、HPE、インテル、メタ、マイクロソフト、シノプシスが入っています。

ブロードコムは、イーサネットのスイッチをスケールアップにも使う道を示しています。同社のTomahawk 6は、スイッチ1個で最大512基のAIチップを直接つなげるとしています。

スケールアウトの側

組と組をつなぐ網では、エヌビディアのInfiniBandと、各社のイーサネットが競います。エヌビディアのInfiniBandのスイッチQuantum-X800は、毎秒800ギガビットのポートが144個です。イーサネットでは、ブロードコムのTomahawk 6が1個で毎秒102.4テラビットを処理し、スイッチ2段で最大12万8000基をつなぐとしています。

関連する用語

• NVLink：エヌビディアのスケールアップの配線。
• UALink：AMD、インテルなどが参加する、スケールアップの共通規格。
• スケールアクロス：複数のデータセンターの建物を、長距離の網で1つの計算機としてつなぐこと。
• ラック単位のシステム：スケールアップの組をラック1本に収めた製品。

UALinkの仕様は、団体のウェブサイトから誰でも入手できます。