NVIDIA wprowadza na rynek technologię Spectrum-X Ethernet Photonics: pierwszy układ optyczny 200G w obudowie typu „co-packaged” usprawniający technologię sztucznej inteligencji

Firma NVIDIA jest gotowa zrewolucjonizować oblicze sztucznej inteligencji dzięki swojej innowacyjnej technologii fotoniki krzemowej. Oczekuje się, że ten przełomowy postęp zastąpi konwencjonalne połączenia optyczne, czego dowodem są imponujące możliwości systemu Spectrum-X Ethernet Photonics.

Fotonika firmy NVIDIA osiąga niezwykły, 3, 5-krotny wzrost efektywności energetycznej

Chociaż dyskurs na temat fotoniki krzemowej często koncentruje się na połączeniach bezpośrednich z urządzeniem (D2D), giganci branży, tacy jak AMD i Intel, pozostają w centrum uwagi. Jednak NVIDIA wytycza własny kurs z wyraźnymi ambicjami w tej dziedzinie.

Wykres komunikacji AI przedstawiający fazy iteracji, obliczeń i komunikacji dla przetwarzania równoległego. — Źródła obrazów: NVIDIA

Podczas konferencji Hot Chips 2025 firma NVIDIA zaprezentowała połączenie Spectrum-X Ethernet Photonics nowej generacji. Technologia ta obiecuje znaczące usprawnienia w zakresie skalowania fabryk AI i pozycjonuje się jako realna alternatywa dla istniejących technologii połączeń optycznych.

Porównanie mocy i serwerów w centrum danych w chmurze i fabryce AI. — Źródła obrazów: NVIDIA

Firma NVIDIA podkreśliła kluczową rolę fotoniki w pakietach, która znacząco zwiększa skalowalność operacji AI. Na przykład, fabryka AI może zużywać nawet 17 razy więcej mocy optycznej w porównaniu z tradycyjnymi centrami danych w chmurze. Wynika to głównie z rosnącej liczby klastrów GPU, co wymaga wielu transceiverów optycznych do komunikacji między nimi. W rezultacie sama optyka sieciowa może stanowić około 10% całkowitej mocy obliczeniowej fabryki AI – jest to oszałamiający wynik, który NVIDIA zamierza zoptymalizować dzięki technologii Spectrum-X Ethernet Photonics.

Schemat układu Spectrum-X Ethernet Photonics prezentującego technologię optyki w obudowie 200G/SerDes. — Źródła obrazów: NVIDIA

Rozwiązanie Spectrum-X Ethernet Photonics to pionierskie rozwiązanie, podobno pierwsze, w którym zastosowano technologię SerDes o przepustowości 200 Gb/s na kanał, najnowocześniejszy standard w sygnalizacji elektrycznej. W przeciwieństwie do transceiverów wtykowych, system ten zapewnia doskonałą integralność sygnału i mniejsze zapotrzebowanie na cyfrowe przetwarzanie sygnału (DSP), ponieważ moduł fotoniczny jest ściśle zintegrowany z układem ASIC przełącznika. Takie rozwiązanie minimalizuje długość ścieżek PCB i znacznie zmniejsza liczbę potrzebnych laserów – optymalizując łącze o przepustowości 1, 6 terabita na sekundę (Tb/s) z ośmiu laserów do zaledwie dwóch, co przekłada się na większą niezawodność i niższe zużycie energii.

Układ CPO Silicon Photonics firmy NVIDIA z wysokowydajnymi laserami i złączami światłowodowymi. — Źródła obrazów: NVIDIA

Ta zaawansowana technologia fotoniki krzemowej obejmuje układ Silicon Photonics Co-Packaged Optics (CPO) o imponującej szybkości transferu danych 1, 6 Tb/s. Dzięki zintegrowanym modulatorom Micro-Ring (MRM) rozwiązanie to zapewnia większą przepustowość przy mniejszym zużyciu energii i mniejszych gabarytach. Co istotne, system fotoniczny firmy NVIDIA charakteryzuje się unikalną, trójwymiarową strukturą warstw fotonicznych i elektronicznych, co upraszcza routing i zwiększa gęstość pasma. Współpraca z firmą TSMC – liderem w produkcji układów fotonicznych – dodatkowo umacnia zaangażowanie firmy NVIDIA w innowacje.

NVIDIA Spectrum-X Ethernet Photonics prezentuje zaawansowaną optykę i funkcje w pakiecie 200G. — Źródła obrazów: NVIDIA

Technologia fotoniki krzemowej firmy NVIDIA, wdrożona w centrach danych, zapewnia imponującą, 3, 5-krotną poprawę efektywności energetycznej, dziesięciokrotny wzrost niezawodności i 1, 3-krotnie szybszą konfigurację operacyjną w porównaniu z istniejącymi standardami optycznymi. Ten postęp oznacza przełomowe zwiększenie możliwości obliczeniowych sztucznej inteligencji, torując drogę do powszechnego zastosowania fotoniki jako podstawowej technologii połączeń. Firma zaprezentowała również swój flagowy, pełnowymiarowy przełącznik ze zintegrowaną fotoniką – Spectrum-6 102T. Najważniejsze cechy:

Podwójna przepustowość
63-krotnie zwiększona integralność sygnału
Czterokrotna redukcja elementów laserowych
1, 6 razy większa gęstość pasma
Trzynastokrotnie zwiększona niezawodność lasera
Wymiana 64 oddzielnych transceiverów

Szafy serwerowe NVIDIA Photonics zapewniają wyższą wydajność i odporność w centrum danych.

Systemy przełączników fotonicznych NVIDIA zapewniają wydajne rozwiązania sieciowe dla fabryk wykorzystujących sztuczną inteligencję.

Diagram skalowania sztucznej inteligencji: skalowanie w górę, skalowanie poziome i skalowanie poprzeczne dla rozproszonej infrastruktury sztucznej inteligencji.

Porównanie technologii Spectrum-XGS Ethernet i OTS Ethernet pod kątem skalowalności centrum danych i wydajności sztucznej inteligencji.

Technologia Spectrum-XGS Ethernet zwiększa wydajność NCCL w wielu lokalizacjach 1, 9-krotnie, co przekłada się na lepsze równoważenie obciążenia i kontrolę.

Zwiększ wydajność NCCL dzięki Spectrum-XGS Ethernet: 1, 9-krotny wzrost wydajności, równoważenie obciążenia

Spectrum-XGS Ethernet zwiększa wydajność NCCL, umożliwiając skalowanie sztucznej inteligencji w centrach danych.

2 z 9

Podsumowując, inicjatywa fotoniczna firmy NVIDIA ma na celu ograniczenie zużycia energii, usprawnienie skalowalności i wykładniczy wzrost szybkości połączeń poprzez wykorzystanie technologii fotonicznej. Wdrożenie zintegrowanej optyki krzemowej umożliwia nawet trzykrotnie wyższą wydajność GPU w warunkach zasilania ISO i około czterokrotne zmniejszenie całkowitej liczby wykorzystywanych laserów. Ta strategiczna zmiana ma umożliwić przekierowanie znacznej części zasobów energetycznych z funkcji sieciowych do rzeczywistych klastrów GPU, co przełoży się na wzrost ogólnej wydajności.

Źródło i obrazy