NVIDIAは、革新的なシリコンフォトニクス技術によってAIコンピューティングの世界に革命を起こそうとしています。この画期的な進歩は、Spectrum-X Ethernet Photonicsシステムに示された優れた機能に代表されるように、従来の光インターコネクトを凌駕すると期待されています。
NVIDIAのフォトニクスは電力効率を3.5倍に向上
シリコンフォトニクスに関する議論は、しばしばデバイス間直接接続（D2D）に焦点が当てられますが、AMDやIntelといった業界大手が依然として脚光を浴びています。しかし、NVIDIAはこの分野において、独自の野心を持って独自の道を歩んでいます。
Hot Chips 2025カンファレンスにおいて、NVIDIAは次世代のSpectrum-X Ethernet Photonicsインターコネクトを発表しました。この技術は、AIファクトリーの拡張性を大幅に向上させると期待されており、既存の光インターコネクト技術に代わる現実的な選択肢として位置付けられています。
NVIDIAは、AI運用のスケーラビリティに大きく貢献する、コパッケージ化されたフォトニクスの重要性を強調しました。例えば、AIファクトリーは従来のクラウドデータセンターと比較して最大17倍の光電力を消費する可能性があります。これは主にGPUクラスターの増加に起因し、GPU間の通信に複数の光トランシーバーが必要になります。その結果、ネットワークオプティクスだけでAIファクトリー全体のコンピューティングパワーの約10%を占めることになります。NVIDIAは、Spectrum-X Ethernet Photonicsによってこの驚異的な数字を最適化することを目指しています。
Spectrum-X Ethernet Photonicsは、電気信号伝送における最先端規格であるレーンあたり200GbpsのSerDes技術を初めて採用した先駆的な取り組みです。プラガブルトランシーバとは異なり、このシステムはフォトニックエンジンがスイッチASICと密接に統合されているため、優れた信号整合性とデジタル信号処理（DSP）負荷の低減を実現します。この構成により、PCB配線の長さが最小限に抑えられ、必要なレーザー数も大幅に削減されます。1.6テラビット/秒（Tb/s）リンクを8個のレーザーからわずか2個に最適化することで、信頼性の向上と消費電力の低減を実現します。
この先進的なシリコンフォトニクス技術は、1.6Tbpsという驚異的な転送速度を誇るシリコンフォトニクス・コパッケージド・オプティクス（CPO）チップを採用しています。マイクロリング変調器（MRM）を統合することで、このソリューションは消費電力とフットプリントを削減しながら、より高い帯域幅を実現します。特に、NVIDIAのフォトニクスシステムは、光子層と電子層を3次元的に積層する独自の構造を採用しており、ルーティングを簡素化し、帯域幅密度を高めています。フォトニクス製造のリーダーであるTSMCとの今回の協業は、NVIDIAのイノベーションへのコミットメントをさらに強固なものにするものです。
NVIDIAのシリコンフォトニクス技術は、データセンターに導入することで、既存の光技術と比較して、電力効率が3.5倍、信頼性が10倍、運用セットアップが1.3倍という驚異的な速度を実現するとされています。この進歩はAIコンピューティング能力の極めて重要な強化を意味し、主要な相互接続技術としてフォトニクスが広く採用される道を開きます。NVIDIAはまた、フォトニクスを統合したフラッグシップのフルスケールスイッチ、Spectrum-6 102Tを発表しました。主な特長は以下のとおりです。
- スループットを2倍にする
- 信号品質が63倍向上
- レーザー部品を4分の1に削減
- 1.6倍の帯域幅密度
- レーザーの信頼性が13倍向上
- 64個の個別トランシーバーの交換
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要約すると、NVIDIAのフォトニクス・イニシアチブは、フォトニクス技術の活用を通じて、消費電力を大幅に削減し、スケーラビリティを合理化し、相互接続速度を飛躍的に向上させることを目指しています。シリコン光学系をパッケージ化した実装により、ISO電力条件下でのGPU効率が最大3倍向上し、使用されるレーザーの総数は約4分の1に削減されます。この戦略的転換により、電力リソースのかなりの部分をネットワーク機能から実際のGPUクラスターへと振り向けることができ、全体的なパフォーマンスの向上につながります。
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