Während der GTC 2025 veröffentlichte NVIDIA die Silizium-Photonik-Netzwerk-Switches NVIDIA Spectrum-X (basierend auf dem Ethernet-Standard) und NVIDIA Quantum-X (basierend auf dem InfiniBand-Standard). Dadurch können KI-Fabriken Millionen von GPUs über Regionen hinweg verbinden und gleichzeitig den Energieverbrauch und die Betriebskosten deutlich senken.
NVIDIA Silicon Photonics CPO
Zu den unter der Folie aufgeführten Partnern gehören: Broway Technologies, Coherent, Corning, Fabrinet, Foxconn und Lumentum usw.
CPO (Co-Packaged Optoelectronics) vereint den Netzwerk-Switching-Chip und die optischen Transceiver im selben Steckplatz und bildet so ein Co-Package aus Chip und Modul. Die CPO-Technologie ermöglicht eine stärkere Integration und stabilere Leistung der Chips bei gleichzeitiger Senkung der Verpackungskosten und Verbesserung der Verpackungseffizienz. Zu den wichtigsten Technologien gehören:
- Ein fünf Jahre im Voraus entwickelter 1.6-T-Silizium-Photonikchip basierend auf dem von TSMC entwickelten Silicon Photonic Micro-Ring Modulator (MRM);
- Die Silizium-Photonik-Engine der 3D-gestapelten elektrooptischen Integration EPIC von TSMC;
- Externer Hochleistungslaser mit hoher Effizienz;
- Steckbarer Glasfaseranschluss;
- Über 100 Patente wurden eingesetzt und zur gemeinsamen Entwicklung an Partner lizenziert.
Der Quantum-X Photonics Infiniband-Switch ist ein 115.2 Tb/s Silizium-Photonik-CPO-Switch, eine 144×800G-Version mit vier Switch-Chips. Im Vergleich zu steckbaren optischen Transceiver-Lösungen reduziert er den Energieverbrauch um das 3.5-Fache, verbessert die Netzwerkelastizität um das 10-Fache und steigert die Bereitstellungseffizienz um das 1.3-Fache. Er nutzt eine interne Flüssigkeitskühlung.
Der Switching-Chip ist ein 28.8 Tb/s Quantum-X800 ASIC, der den 4-nm-Prozess von TSMC nutzt und über eine Online-Rechenleistung von 3.6 TFLOPS FP8-Präzision verfügt.
Sechs optische Komponenten, von denen jede drei 3-T-Silizium-Photonik-Engines (insgesamt 1.6) enthält, sind um die Switching-Chips angeordnet. Jede optische Engine verfügt über zwei externe Lasereingänge (einer davon für Backup-Switching), einen Glasfasereingang und 18 Glasfaserausgänge für insgesamt 2 Glasfaserkanäle. Die optischen Komponenten sind abnehmbar und können ausgetauscht und repariert werden.
Die 1.6-T-Silizium-Photonik-Engine besteht aus 8 × 200-G-Silizium-Photonik-Mikroringmodulatoren, die den Stromverbrauch im Vergleich zu optischen Transceiver-Lösungen um das 3.5-fache senken.
Außerhalb des Switches befinden sich 4×288=1152 Singlemode-Glasfasern, 144 MPO-Ports und 18 externe optische Transceiver (ELS). Ein einzelnes Modul integriert 8 Laser, insgesamt also 144 Laser.
Berichten zufolge werden NVIDIA Quantum-X Photonics InfiniBand-Switches voraussichtlich noch in diesem Jahr verfügbar sein und NVIDIA Spectrum-X Photonics Ethernet-Switches werden 2026 auf den Markt kommen.