NVIDIA 即将凭借其创新的硅光子技术彻底改变 AI 计算格局。这项突破性的技术进步预计将取代传统的光互连技术，Spectrum-X 以太网光子系统所展现的卓越性能更是锦上添花。
NVIDIA 光子学技术将能效显著提升 3.5 倍
尽管围绕硅光子学的讨论通常集中在直接到设备 (D2D) 互连上，但 AMD 和英特尔等行业巨头仍然备受关注。然而，NVIDIA 正在规划自己的发展路线，并在此领域抱有独特的雄心。
在 Hot Chips 2025 大会上，NVIDIA 发布了其下一代 Spectrum-X 以太网光子互连技术。该技术有望显著提升 AI 工厂的扩展性能，并使其成为现有光互连技术的可行替代方案。
NVIDIA 强调了共封装光子技术的关键作用，它极大地提升了 AI 运营的可扩展性。例如，与传统的云数据中心相比，AI 工厂的光功率消耗最多可达 17 倍。这主要是由于 GPU 集群的激增，需要多个光收发器来实现 GPU 之间的通信。因此，仅网络光子器件就可能占据 AI 工厂总计算能力的 10% 左右——NVIDIA 的目标是通过 Spectrum-X 以太网光子技术来优化这一惊人的数字。
Spectrum-X 以太网光子系统代表着一项开创性的成果，据称是首个采用每通道 200 Gbps SerDes 技术的系统，该技术是电信号传输领域的一项先进标准。与可插拔收发器相比，由于光子引擎与交换机 ASIC 紧密集成，该系统可实现卓越的信号完整性并降低数字信号处理 (DSP) 需求。这种布局最大限度地减少了冗长的 PCB 走线，并显著减少了所需的激光器数量——将 1.6 Tb/s 链路从 8 个激光器减少到仅 2 个，从而提高了可靠性并降低了功耗。
这项先进的硅光子技术包含一颗硅光子共封装光学器件 (CPO) 芯片，其传输速率高达惊人的 1.6 Tbps。凭借集成的微环调制器 (MRM)，该解决方案可提供更高的带宽，同时降低功耗并缩小占用空间。值得一提的是，NVIDIA 的光子系统独具特色地在光子层和电子层之间采用三维堆叠，从而简化了布线并提高了带宽密度。此次与光子制造领域的领导者台积电 (TSMC) 的合作进一步巩固了 NVIDIA 对创新的承诺。
NVIDIA 的硅光子技术在数据中心部署后，据称与现有光学标准相比，其能效可显著提升 3.5 倍，可靠性可提升 10 倍，运行设置速度可提升 1.3 倍。这一进步标志着 AI 计算能力的关键性提升，为光子技术作为主要互连技术的广泛应用铺平了道路。该公司还推出了其集成光子技术的旗舰级全尺寸交换机 Spectrum-6 102T。主要特性包括：
- 吞吐量加倍
- 信号完整性增强 63 倍
- 激光元件数量减少四倍
- 带宽密度提高 1.6 倍
- 激光可靠性提高十三倍
- 更换 64 个独立收发器
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总而言之，NVIDIA 的光子学计划旨在通过利用光子技术来降低功耗、简化可扩展性并成倍地加快互连速度。采用共封装硅光学器件，可在 ISO 功率条件下将 GPU 效率提高三倍，并将激光器总用量减少约四倍。这一战略转变旨在将相当一部分电力资源从网络功能转移到实际的 GPU 集群，最终提升整体性能。
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