8月27日消息，在2025 Hot Chips 大會上，英偉達詳細介紹了自研的光電一體化封裝的網(wǎng)絡(luò)交換機芯片Spectrum-X Photonics ，希望決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在超大規(guī)模 AI 工廠中所面臨的帶寬、延遲與功耗瓶頸， 使得AI 工廠能夠跨區(qū)域連接數(shù)百萬 GPU，同時大幅降低能耗和運營成本。

過去，服務(wù)器與交換機的連線大多依賴于銅線，雖然成本低，但在傳輸數(shù)百 Gb/s 的高速信號時，電損嚴重、能耗高，甚至需要額外的數(shù)字信號處理芯片（DSP）來補償，效率與穩(wěn)定性都受到限制。 為了改善這些問題，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心開始引入光學(xué)模組，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號進行遠距離傳輸。

然而，傳統(tǒng)光學(xué)模組仍需經(jīng)過PCB與外插式收發(fā)器，信號路徑長、能耗依舊高。而硅光子芯片（Silicon Photonics）的出現(xiàn)，則將光學(xué)元件直接整合在交換器ASIC封裝旁，形成所謂共封裝光學(xué)（Co-Packaged Optics，CPO）。 這樣的設(shè)計大幅縮短了信號傳輸路徑，降低了功耗與延遲，并提升了可靠性。

在2025 Hot Chips 大會上，英偉達也介紹了共封裝光子學(xué)對擴展人工智能工廠的巨大好處。英偉達指出，相對于傳統(tǒng)云數(shù)據(jù)中心，人工智能工廠消耗的光學(xué)功率大約是傳統(tǒng)云數(shù)據(jù)中心的 17 倍，這主要是因為 GPU 集群的增加需要數(shù)十個光收發(fā)器與其他 GPU 通信。因此，僅網(wǎng)絡(luò)光學(xué)器件的成本就占人工智能工廠總成本的 10% 左右，這是也是為什么英偉達計劃通過 Spectrum-X Photonics以太網(wǎng)光子技術(shù)降低成本。

據(jù)介紹，Spectrum-X Photonics交換機是第一個采用 200 G/lane SerDes 的實現(xiàn)，它能具有多種配置，包括 128 個 800 Gb/s 端口或 512 個 200 Gb/s 端口，總帶寬可達到 100 Tb/s；以及 512 個 800 Gb/s 或 2,048 個 200 Gb/s 端口，總吞吐量可達 400 Tb/s。

與傳統(tǒng)光學(xué)傳輸架構(gòu)相比，Spectrum-X Photonics能讓數(shù)據(jù)中心達到3倍多能效提升、10倍系統(tǒng)韌性，并將單端口功耗從約30W降至9W。 整體設(shè)計更省電、更可靠，對于需要高密度GPU集集的AI工廠而言，這是一個顛覆性的方案。

此外，與可插拔收發(fā)器相比，Spectrum-X Photonics具有更好的信號完整性和更低的 DSP 要求，因為在此實現(xiàn)中，光子引擎 （PIC） 緊鄰交換機 ASIC。這意味著沒有較長的 PCB 走線和激光數(shù)量急劇減少。例如，1.6 Tb/s 的鏈路從 8 個激光器下降到只有2個激光器，這意味著更低的功耗和更高的傳輸可靠性。

借助板載 MRM（微環(huán)調(diào)制器），基于Spectrum-X Photonics的解決方案以更低的功耗和占地面積提供更高的帶寬。更重要的是，Spectrum-X Photonics是第一個在光子層和電子層之間實現(xiàn) 3D 堆疊的，從而降低了布線復(fù)雜性并提高了帶寬密度。英偉達與臺積電在硅光子學(xué)方面合作，因為這家中國臺灣巨頭是滿足光子學(xué)需求的首選。

英偉達使用了臺積電（TSMC）名為“COUPE（Compact Universal Photonic Engine）”的硅光子平臺，將65nm電子集成電路（EIC）與光子集成電路（PIC），并采用了SoIC-X封裝技術(shù)。

英偉達還推出了一個 102T 交換機，即集成硅光子學(xué)的 Spectrum-6 102T 交換機，將帶來可靠性的大幅提升和功耗的大幅降低。

除了 Spectrum-X Photonics，英偉達也同步推出了 Quantum-X Photonics，這是一款針對 InfiniBand 網(wǎng)絡(luò)的新一代交換平臺。，基于200Gb/s SerDes提供了144個800Gb/s InfiniBand端口，整體的115 Tb/s速率略低于 Spectrum-X Photonics，但它內(nèi)建 SHARP v4 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)運算功能，特別適合超級計算機與單一大模型的高速訓(xùn)練工作。并且，Quantum-X Photonics采用了液冷設(shè)計，有效地冷卻板載硅光子器件。與上一代產(chǎn)品相比，新產(chǎn)品為AI計算結(jié)構(gòu)提供了2倍的速度和5倍的可擴展性。

NVIDIA Quantum-X Photonics以太網(wǎng)絡(luò)交換機和Quantum-X硅光子網(wǎng)絡(luò)交換機：

英偉達 Quantum-X Photonics InfiniBand 交換機預(yù)計將在今年晚些時候上市，在 2026 年，領(lǐng)先的基礎(chǔ)設(shè)施和系統(tǒng)供應(yīng)商將推出 NVIDIA Spectrum-X Photonics 以太網(wǎng)交換機。

擴展到數(shù)據(jù)中心站點之外，客戶仍然需要擁有高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)，但還需要具有很高的速度。

Spectrum-XGS 是英偉達將橫向擴展網(wǎng)絡(luò)擴展到橫向擴展的解決方案。

英偉達表示，使用這項技術(shù)可以獲得 1.9 倍的橫向擴展性能，并且還有改進的空間。

編輯：芯智訊-林子