NVIDIA Spectrum-X Ethernet Photonics — первая в мире встроенная оптика со скоростью 200 Гбит/с

Компания Nvidia на конференции Hot Chips 2025 представила прорывную технологию на базе кремниевой фотоники, которая заменит традиционные оптические решения для межсоединений GPU — Spectrum-X Ethernet Photonics. По заявлениям Nvidia, новая система станет ключевым решением для масштабирования вычислительных мощностей ИИ-ориентированных инфраструктур.

В то время как индустрия чаще обсуждает применение кремниевой фотоники для межчиповых соединений (D2D) производителями оборудования вроде AMD или Intel, NVIDIA предлагает принципиально иной подход в виде нового сетевого интерфейса Spectrum-X Ethernet Photonics, который кардинально улучшает масштабируемость ИИ-кластеров и предлагает эффективную альтернативу традиционным сетевым интерфейсам. 

Nvidia акцентирует внимание на преимуществах совместной компоновки фотонных и электронных компонентов для масштабирования ИИ-инфраструктуры. По данным компании, энергопотребление ИИ-фабрики примерно в 17 раз превышает аналогичный показатель традиционного облачного дата-центра, что в первую очередь связано с необходимостью использования десятков оптических трансиверов для связи между GPU в кластере. В результате сетевая оптика потребляет до 10% общей мощности ИИ-фабрики, и Nvidia намерена сократить эти затраты с помощью Spectrum-X Ethernet Photonics.

Spectrum-X Ethernet Photonics — это уникальная разработка, в которой впервые реализована скорость 200 Гбит/с на линию SerDes, что является прорывом в области передачи электрических сигналов. По сравнению со съемными трансиверами, решение обеспечивает высочайшую целостность сигнала и снижает требования к цифровой обработке данных благодаря размещению фотонного чипа PIC в непосредственной близости от коммуникационной ASIC-схемы. Это исключает необходимость в длинных PCB-дорожках и значительно сокращает количество оптических лазеров. Например, для организации канала 1,6 Тбит/с требуется всего два лазера вместо восьми, что снижает энергопотребление и повышает надежность системы. Решение Nvidia базируется на кремниевом фотонном чипе с пропускной способностью 1,6 Тбит/с. Благодаря применению микрокольцевых модуляторов (MRM) оно обеспечивает более высокую пропускную способность при меньших энергозатратах и занимаемой площади. Важнейшей инновацией является использование трехмерной компоновки между фотонными и электронными слоями, что упрощает маршрутизацию и повышает плотность каналов.

Среди других заявленных преимуществ представленной технологии можно выделить: в 3,5 раза большую энергоэффективность, в 10 раз большую отказоустойчивость и на 30% более быстрое развертывание по сравнению со стандартными оптическими решениями. Компания также представила первый полнофункциональный коммутатор со встроенной фотоникой — Spectrum-6 102T, который станет новым флагманским продуктом для сетевой инфраструктуры. Ключевые характеристики Spectrum-6 102T включают:

• Удвоенная пропускная способность;
• Целостность сигнала в 63 раза выше;
• В 4 раза меньше лазеров;
• Плотность каналов в 1,6 выше;
• Надежность лазеров в 13 раз выше;
• Замена 64 дискретных трансиверов.

Решения Nvidia Photonics — это главное решение для снижения энергопотребления, упрощения масштабирования и ускорения передачи данных в современных ИИ-ориентированных инфраструктурах, использующее мощность фотонной передачи данных. Совместная упаковка кремниевой оптики позволяет добиться трехкратного роста производительности кластера GPU при том же энергопотреблении, а значительное сокращение количества лазеров означает, что большая часть энергии будет направлена непосредственно на вычисления, а не на коммуникацию, что и приведет к огромному приросту производительности.