英偉達CPO技術(shù)：漫長(cháng)征程的第一步

  ICC訊 在GTC大會(huì )的傳聞被證實(shí)后，英偉達正式發(fā)布了面向InfiniBand和以太網(wǎng)的共封裝光學(xué)（CPO）交換機，分別命名為Quantum-X Photonics和Spectrum-X Photonics。其中，InfiniBand CPO將于2025年下半年上市，以太網(wǎng)CPO則計劃于2026年下半年推出。需要注意的是，CPO將作為可選方案——英偉達將繼續提供支持可插拔模塊的交換機系統。

  盡管CPO技術(shù)此前普及緩慢，但英偉達仍決定邁出這一步。首要原因是節能。黃仁勛在主題演講中強調，CPO可將每1.6T端口的功耗從30W（可插拔光模塊）降至9W，降幅達70%。

  英偉達的CPO基于新型微環(huán)調制器（MRM），進(jìn)一步提升了能效。博通的CPO技術(shù)通過(guò)移除DSP實(shí)現了50%的功耗降低，但其基于馬赫-曾德?tīng)栒{制器（MZM）——這是光模塊中的標準組件。

  該技術(shù)的核心組件包括由臺積電（TSMC）制造的電子和光子集成電路，并以3D堆疊方式組裝。臺積電的緊湊型通用光子引擎（COUPE）技術(shù)包含用于表面耦合光纖陣列的微透鏡。在Quantum-X光子平臺中，光學(xué)引擎通過(guò)中介層與交換機ASIC連接。英偉達未透露各組件的具體作用，但其CPO合作伙伴包括波若威、Coherent、Corning、Fabrinet、富士康、Lumentum、扇港、SPIL、住友、天孚和臺積電。

  光模塊廠(chǎng)商可暫時(shí)松一口氣——至少未來(lái)幾年如此。英偉達的首款CPO設計是InfiniBand交換機，而該協(xié)議在公司的AI戰略中已退居次席，以太網(wǎng)成為主導。事實(shí)上，Quantum-X Photonics甚至未出現在英偉達的路線(xiàn)圖中。此外，英偉達已推出支持1.6T光模塊的Quantum-X800系統，因此首批CPO部署可能用于內部集群。Quantum-X Photonics將作為技術(shù)驗證的重要一步，但對光模塊需求的影響有限。

  黃仁勛稱(chēng)Spectrum-X為“巨大成功”，因其將以太網(wǎng)提升至InfiniBand水平。他表示，Spectrum-X將在Rubin時(shí)代連接“數十萬(wàn)個(gè)”GPU。盡管未公布具體差異，但Spectrum-X采用了與Quantum-X不同的設計，可能代表第二代技術(shù)。

  英偉達的加入為CPO技術(shù)注入新動(dòng)力。自2021年起，博通一直是CPO的主要推動(dòng)者。到2027年，兩家公司預計將量產(chǎn)200G/通道的CPO交換機，推動(dòng)生態(tài)系統成熟。

  Scale-out網(wǎng)絡(luò )是CPO技術(shù)的低風(fēng)險切入點(diǎn)，但Scale-up光互連更為關(guān)鍵。專(zhuān)家混合模型（MoE）的快速響應需依賴(lài)跨GPU的專(zhuān)家并行計算。黃仁勛解釋了吞吐量與響應時(shí)間的平衡，并舉例說(shuō)明最佳方案需64個(gè)GPU并行處理單個(gè)專(zhuān)家任務(wù)。Blackwell架構的NVL72機架通過(guò)NVLink在無(wú)源銅背板上構建72-GPU集群。英偉達計劃在2026年下半年的Vera Rubin NVL144中采用類(lèi)似設計，無(wú)源電纜數量或翻倍。

  英偉達未透露Rubin Ultra NVL576的細節，但其Kyber機架布局對NVLink互連提出新要求。盡管144個(gè)GPU可封裝于單一機架（最大傳輸距離約2米），但路線(xiàn)圖未提及Feynman的NVLink規?！獦I(yè)界認為其將擴展至多機架，屆時(shí)需引入光學(xué)技術(shù)。

  英偉達于2022年GTC大會(huì )首次公布光纖NVLink計劃，并內部構建了至少一個(gè)集群。但因重定時(shí)光模塊的高功耗，該技術(shù)未能推廣。移除DSP是進(jìn)步，但仍需持續改進(jìn)。這解釋了英偉達為何冒險采用MRM等新技術(shù)?？紤]到提升網(wǎng)絡(luò )的重要性，該公司可能正在研發(fā)多種光學(xué)技術(shù)。

  NVLink CPO計劃于2028年推出，為英偉達留出兩代時(shí)間驗證擴展網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。此舉將降低GPU轉向CPO的風(fēng)險——這只是時(shí)間問(wèn)題。這只是一個(gè)時(shí)間問(wèn)題，而非是否會(huì )發(fā)生的問(wèn)題。

  研究報告全文可登錄LightCounting訂閱頁(yè)面查看：https://www.lightcounting.com/login