英偉達CPO技術：漫長征程的第一步

  ICC訊 在GTC大會的傳聞被證實后，英偉達正式發(fā)布了面向InfiniBand和以太網的共封裝光學（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(xù)提供支持可插拔模塊的交換機系統(tǒng)。

  盡管CPO技術此前普及緩慢，但英偉達仍決定邁出這一步。首要原因是節(jié)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），進一步提升了能效。博通的CPO技術通過移除DSP實現了50%的功耗降低，但其基于馬赫-曾德爾調制器（MZM）——這是光模塊中的標準組件。

  該技術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，光學引擎通過中介層與交換機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。

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

  黃仁勛稱Spectrum-X為“巨大成功”，因其將以太網提升至InfiniBand水平。他表示，Spectrum-X將在Rubin時代連接“數十萬個”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。

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

  Scale-out網絡是CPO技術的低風險切入點，但Scale-up光互連更為關鍵。專家混合模型（MoE）的快速響應需依賴跨GPU的專家并行計算。黃仁勛解釋了吞吐量與響應時間的平衡，并舉例說明最佳方案需64個GPU并行處理單個專家任務。Blackwell架構的NVL72機架通過NVLink在無源銅背板上構建72-GPU集群。英偉達計劃在2026年下半年的Vera Rubin NVL144中采用類似設計，無源電纜數量或翻倍。

  英偉達未透露Rubin Ultra NVL576的細節(jié)，但其Kyber機架布局對NVLink互連提出新要求。盡管144個GPU可封裝于單一機架（最大傳輸距離約2米），但路線圖未提及Feynman的NVLink規(guī)模——業(yè)界認為其將擴展至多機架，屆時需引入光學技術。

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

  NVLink CPO計劃于2028年推出，為英偉達留出兩代時間驗證擴展網絡技術。此舉將降低GPU轉向CPO的風險——這只是時間問題。這只是一個時間問題，而非是否會發(fā)生的問題。

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