超低遅延取引：どこまで低遅延にできるか？

高頻度取引の世界では、ナノ秒単位の取引執行が成否を分けることがあります。AMDのハミド・サレヒが、超低遅延取引（ULLT）として知られる高頻度取引を新たなレベルに引き上げる技術的進歩について語ります。

ULLTは、マイクロ秒ではなくナノ秒が取引の成否を左右する、電光石火のスピードで取引を実行することの重要性を強調する取引戦略です。

他の条件がすべて同じであれば、サポートするテクノロジーのスピードと効率、そしてデータの品質とジッター（遅延レベルのばらつき）がトレーディング・パフォーマンスに与える影響が、このハイステークスの競争環境において市場機会を活用する企業の能力を決定します。

ナノ秒単位で取引の勝敗が分かれる場合、最新の取引デバイスとテクノロジーを採用することが最も重要になります。

AMDはこのほど、超低遅延電子取引に特化したFPGA（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）ベースのトレーディング・カードの最新バージョンを発表しました。新しいAMD Alveo™ UL3422 FinTechアクセラレータ・カードは、柔軟なサーバー展開が可能なスリムな形状で^、ナノ秒^2という記録的な取引執行パフォーマンスを提供します。AMDの目標は、今後も新製品を開発し、取引市場に貢献していくことです。

ULLTとは何ですか？今日の市場ではどのように定義すべきでしょうか？

ハミド・サレヒ： 簡単に言えば、ULLTとは、マーケットで何らかのシグナルを見て、できるだけ早く取引を実行することです。最も低遅延なソリューションを持つトレーダーがトレードに勝つ可能性が高いのです。

しかし、データのシグナルはノイズが多く、完全に決定論的であるとは限りません。データの流入が続く中、電子取引所（電子通信ネットワーク、代替取引システム、伝統的な証券取引所のセグメントを含む）は、参加者に提供するデータフィードの質を高める努力をしています。データのジッターがマイクロ秒（100万分の1秒）からナノ秒（1,000万分の1秒）に減少すると、この変化は顕著になります。

マイクロ秒の数分の一で取引を実行できる機器を導入しても、ノイズが多いため影響は小さくなります。しかし、同じ取引所がレイテンシーやジッターをナノ秒に短縮することに成功すると、大きな変化が生じます。

マイクロ秒の能力を持つトレーダーはより脆弱になり、一方、ナノ秒の執行能力を持つトレーダーは貿易取引を確保する上で大幅に有利になります。このシナリオは一種の確率分布を示しており、ジッターは標準偏差を表しています。ジッターが減少し、スピードが上がると、取引に勝つ可能性は大幅に向上します。

誰が、どこで、なぜULLTを使っているのですか？

ハミド・サレイヒ 過去10年間、取引所は一貫してパフォーマンスを改善し、ジッターを最小限に抑えてきました。この進歩が引き金となり、低遅延取引を可能にする製品の競争が始まり、トレーダーの間で軍拡競争が続いています。最小限のレイテンシで取引を実行できるデバイスを持つことで、結果の分布が変化します。その結果、標準偏差の低下などのパラメータが重要になります。

通常、取引所でスペースを借り、迅速な取引執行を目指す企業は、これらのデバイスから利益を得ることができます。ギリシャ語、コンピューティング・システム、過去のデータ分析、機械学習を含む広範な準備作業にもかかわらず、数学的側面は比較的簡単です。取引の執行自体もシンプルで、特に迅速な執行を求める取引所関係者にとっては簡単です。多くの自己勘定トレーディング・ショップはAMD FPGAハードウェアを使用しており、数十ナノ秒での取引執行を実現するように設計されています。

これらのデバイスにより、トレーダーは裁定取引の機会を迅速に利用することができ、最終的には市場の効率性を高め、すべての参加者に利益をもたらします。例えば、上場ファンドの価格とその原資産の間のパリティを確保することがよりシームレスになり、投資家に信頼を与え、市場全体の効率化に貢献します。

決定論的な動きをする取引所にとって、低遅延デバイスは取引結果に大きな影響を与えます。マーケットメイカーは、その役割上、リスクを効果的に管理するために迅速な参加が必要であるため、大きな恩恵を受けます。そのため、このような製品をいち早く採用する傾向があります。

マーケットメーカー以外にも、多くのトレーダーが超低遅延電子取引から利益を得ることができます。

ULLTの進化における主なマイルストーンは何ですか。

ハミド・サレイヒ 長年にわたり、超低遅延電子取引コミュニティは、迅速な取引執行のために最先端のハードウェアに依存してきました。AMDの従来からの汎用FPGA製品は、さまざまな分野で広く使われてきました。しかし近年、AMDは電子取引市場向けに特化した専用シリコンを開発するという戦略的決定を下しました。

このシリコンの主な革新点はトランシーバー・アーキテクチャにあり、特に10ギガビットおよび10/25ギガビット・イーサネット用に設計されており、ほとんどの取引所の運用標準に適合しています。物理媒体アタッチメント（PMA）と物理符号化サブレイヤ（PCS）メディア・アクセス・コード（MAC）のレイテンシの最適化に注力した結果、従来のFPGAの性能を最大7倍上回るという驚くべき結果が得られました³。

利用可能なハードウェアの観点から見ると、送信と受信を合わせたPMAの応答時間は現在、わずか2.5ナノ秒²未満であり、AMDはレイテンシ最適化の最前線に位置しています。多様なデザイン実装を可能にするFPGAファブリックの柔軟性と相まって、AMDのシリコンはユニークな製品として際立っています。

シカゴ、ニューヨーク、米国外を問わず、電子取引業界の大手企業は、すでにAMD製品を量産用途に採用しています。

Alveo UL3422アクセラレータ・カードの主なメリットは何ですか。

ハミド・サレイヒ 前世代と比較して、Alveo UL3422アクセラレータの最新版は、いくつかの特筆すべき利点を誇っています。PMAトランシーバー・アーキテクチャは、マッチ・コンポーネントと並んでアナログ・コアとして機能し、ほとんどのAMD FPGAは16ナノメートルのプロセス・ノードとAMD UltraScale+™アーキテクチャで作られています。

ULLT領域では、トランシーバー・アーキテクチャにおけるAMDの進歩が際立っており、前世代と比較して最大7倍高速に動作します^。3PMAを強化し、データ伝送と制御管理用にハード化されたイーサネットMACコンポーネントとPCSを導入し、新しいトランシーバー・アーキテクチャに直接接続することで、待ち時間の短縮に貢献しています。その結果、電子取引のユーザーは独自のMACを開発し、新しいトランシーバーに接続する必要がなくなりました。この機能はユーザーから高い評価を得ており、大幅な改善を示しています。

さらに、このシリコンは新しいトランシーバ・アーキテクチャを導入し、チップに72個のトランシーバを高密度に搭載しています。これらのトランシーバーはそれぞれ、毎秒最大10ギガビットまたは25ギガビットで動作し、高速データ伝送を可能にします。この多数のトランシーバーは、トレーディングだけでなく、取引データ・フィードを他のデータ・フィード・ハンドラーに配信するためのデフォルト・メカニズムであるレイヤーワン・スイッチングにも適用できます。

さらに、AMDの設計では、ロジック全体を1つのモノリシック・ダイに統合することで、パーティション間通信に伴う遅延を排除し、パフォーマンスを最適化しています。

FPGA上のULLTについて議論する場合、中央演算処理装置（CPU）ベースのアプローチとは大きく異なる点を認識することが極めて重要です。たとえば、AMD FPGAのファブリックにデータが出入りする時間はわずか3ナノ秒²で、ファブリック内でさらに10～20ナノ秒が費やされるため、取引実行時間は20ナノ秒未満になります^1。FPGAのハードウェア・プログラマビリティを利用すれば、ハードウェア・レベルで戦略を考案できます。

要するに、この製品は超高速取引戦略を可能にする上で大きな飛躍を意味し、その能力を活用できる企業にとってかけがえのない資産となります。顧客との面談の際、この技術を統合することの実現可能性を第一に検討することがよくありますが、これはこの技術が特殊なものであることを物語っています。

低遅延取引の機会は、どの程度まで企業がコントロールできない技術的要因に依存しているのでしょうか？企業はどのようにその制約に対処しているのでしょうか。

ハミド・サレイヒ：ジッターが低くなればなるほど、低遅延技術のメリットは高まります。ヨーロッパと北米の多くの取引所では、低遅延は重要な違いです。例えばアジア太平洋地域など、一部の取引所ではそれほど顕著ではないかもしれません。時間が経てば経つほど、そのメリットは大きくなります。AMDには、世界中の複数の取引所で事業を展開する顧客がいますが、特定の取引所では、現在、低遅延が大きな違いを生み出しています。

また、AMDのお客さまは、設計の一貫性を確保するために、海外のサテライト・オフィスでも同じデバイスを使用しており、突然ジッターが低下した場合でも、初日から、より決定論的なタイプのデータ・フィードのメリットを享受する準備ができます。

将来に向けて、市場はどのように発展していくとお考えですか？すでに次のバージョンのカードに取り組んでいますか？どこまで下げられますか？

ハミド・サレイヒ AMDは最近、第2世代のAMD Alveo UL3422アクセラレーター・カードを発売しましたが、お客様は私たちがその先で何をしているのか知りたがっています。私たちは常に新しいソリューションや技術を検討しており、すでに満足されたお客様からのフィードバックも豊富です。

私たちは電子取引市場を、常に革新し続けたいと考えています。私たちは10年以上にわたり、このコミュニティをサポートしてきました。経営陣の観点からは、電子取引市場への投資を継続するための経営陣のサポートがあります。ですから、今後数年のうちに、ULLTをサポートするAMD製品が増えることを期待できます。

^{1 2024年のAMDのレイテンシー世界記録は、2024年4月にStrategic Technology Analysis Center（STAC®）がAMDとExegyに委託した第三者テストに基づいています、STAC-T0ベンチマークを使用し、AMD EPYC 7313プロセッサーを搭載したDell PowerEdge R7525サーバーで、Exegy nxFrameworkおよびExegy nxTCP-UDP-10g-ULL IPコア上で動作するAMD Virtex Ultrascale+ VU2P FPGAを搭載したAMD Alveo UL3524アクセラレーター・カードをテストしたものです。 STACの全レポートをご覧ください。AMDは以前、 レイテンシーの世界記録（2020年）を保持していました 。Alveo UL3524アクセラレーターの結果は、同一のシリコンと製品機能（ALV-20）に基づき、AMD Alveo UL3422カードに外挿されています。
2 Vivado™ Design Suite 2023.1 を Vivado Lab (Hardware Manager) 2023.1 上で実行し、内部ニアエンドループバックモードで GTF トランシーバーを有効にするように設定された Alveo UL3524 アクセラレーターカードの GTF 遅延ベンチマーク デザインを使用して、2023 年 8 月に AMD が実施したテスト。トランシーバーのPCSロジック（PMA）がデータをそのままFPGAファブリックに渡し、レイテンシを測定します。GTFトランシーバーの「RAWモード」に基づき、同一のシリコンと製品機能に基づいてAMD Alveo UL3422カードに外挿したレイテンシー結果。構成の違いやテストプロトコルの違いにより、結果は異なります。実際の結果は異なります（ALV-10）。
3 2022年2月にシノプシスVCS 2019.06-SP2 超低遅延Virtex UltraScale+ VU2P GTFトランシーバーおよびGTYトランシーバーを使用したAMDによるシミュレーション比較に基づきます（ALV-15）。}

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