NVIDIA 通過將硅光技術(shù)直接與 NVIDIA Quantum 和 NVIDIA Spectrum 交換機(jī) IC 集成，開辟了新的領(lǐng)域。在 GTC 2025 上，我們推出了全球領(lǐng)先的硅光交換機(jī)系統(tǒng)，采用先進(jìn)的 200G SerDes 技術(shù)，與傳統(tǒng)的可插拔光模塊相比，這種創(chuàng)新的硅光一體封裝技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)，例如 3.5 倍的能耗降低、延遲的降低、以及顯著的網(wǎng)絡(luò)可靠性提升等，這些都是加速大規(guī)模 AI 模型開發(fā)和推理的關(guān)鍵因素。

什么是硅光一體化封裝？

硅光一體化封裝技術(shù)是硬件集成的一次演進(jìn)。通過將硅光光收發(fā)器直接與交換機(jī) IC 封裝在一起，NVIDIA 實(shí)現(xiàn)了：

降低功耗：與傳統(tǒng)的可插拔光模塊相比，硅光一體化封裝可實(shí)現(xiàn) 3.5 倍的大幅功耗降低。通過消除耗電的外部 DSP 器件和將信號(hào)路徑從英寸縮小到毫米，這項(xiàng)突破性技術(shù)可顯著提高能效。這種更密集、更可持續(xù)的 AI 基礎(chǔ)設(shè)施，將推動(dòng)更快的系統(tǒng)可見性和擴(kuò)展性，以滿足新一代的 AI 的需求。

減少組件數(shù)量：減少部件數(shù)量意味著簡(jiǎn)化制造流程，減少故障點(diǎn)。將光器件直接集成到封裝中，降低了采購(gòu)、組裝和測(cè)試大量微小部件的復(fù)雜性，這是傳統(tǒng)基于光模塊的系統(tǒng)經(jīng)常面臨的問題。

增強(qiáng)性能：集成光器件后，交換機(jī) ASIC 和光收發(fā)器之間的連接將在 IC 封裝層面進(jìn)行設(shè)計(jì)、組裝和測(cè)試，消除了信號(hào)衰減的來(lái)源，也消除對(duì)獨(dú)立的數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的需求，DSP 往往會(huì)引入延遲并消耗額外的電力。

簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)：簡(jiǎn)化施工可加快部署速度并簡(jiǎn)化維護(hù)。

基于 NVIDIA 硅光技術(shù)交換機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)

以下是 NVIDIA 硅光網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心帶來(lái)的突出優(yōu)勢(shì)。

更低的功耗

傳統(tǒng)模塊使用的 DSP 會(huì)顯著增加功耗。例如，一個(gè) 1.6 Tbps 的光模塊大約需要 30 瓦的供電，其中一半以上會(huì)消耗在 DSP 上。

通過利用 NVIDIA 集成硅光技術(shù)，長(zhǎng)期而言，AI 數(shù)據(jù)中心的能耗比基于傳統(tǒng)光模塊可節(jié)省 3.5 倍。

增加網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時(shí)間和可靠性

傳統(tǒng)光模塊出現(xiàn)故障時(shí)，可能需要花費(fèi)數(shù)小時(shí)的人工干預(yù)來(lái)進(jìn)行故障排除和維修。相比之下，硅光一體化封裝技術(shù)采用更簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，組件更少，可顯著降低光模塊發(fā)生故障機(jī)率。這種集成設(shè)計(jì)可更大限度地減少 AI 數(shù)據(jù)中心宕機(jī)時(shí)間，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，確保網(wǎng)絡(luò)保持全面運(yùn)行，這對(duì)于不能間斷的 AI 訓(xùn)練和推理至關(guān)重要。

更低的延遲和更好的信號(hào)完整性

NVIDIA 硅光技術(shù)將光信號(hào)器件直接集成到交換機(jī) IC 封裝中，通過減少元器件數(shù)量和大幅縮短信號(hào)路徑來(lái)提高信號(hào)完整性。在傳統(tǒng)基于光模塊的交換機(jī)中，信號(hào)需要通過印刷電路板或銅線傳輸 14 至 16 英寸，從而增加了信號(hào)被干擾的風(fēng)險(xiǎn)。采用硅光技術(shù)，信號(hào)路徑才不到 0.5 英寸，大大降低了這種風(fēng)險(xiǎn)。

基于光模塊的交換機(jī)還依靠 DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）來(lái)清除信號(hào)干擾，這會(huì)顯著增加延遲。通過將硅光器件直接集成到交換機(jī) IC 中，消除了這種額外的處理過程，從而降低延遲并提高網(wǎng)絡(luò)效率，這對(duì)于高速 AI 工作負(fù)載和現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心性能至關(guān)重要。

加快部署速度

與使用可插拔光模塊部署的類似系統(tǒng)相比，采用硅光一體化封裝技術(shù)后，系統(tǒng)安裝成為一個(gè)簡(jiǎn)單的“開箱即安裝”過程，部署速度提高了 1.3 倍。

易于現(xiàn)場(chǎng)維修

該設(shè)計(jì)將最容易發(fā)生故障的組件（即激光器）放置于交換機(jī)前面板的 OSFP 模塊內(nèi)，以便于外部激光源（ELS）插拔，如果發(fā)生故障，可以快速診斷和輕松更換。

創(chuàng)新故事：協(xié)作與突破

硅光一體化封裝技術(shù)的開發(fā)歷經(jīng)多年的努力（歷時(shí)四年），其中包括數(shù)百項(xiàng)專利的貢獻(xiàn)以及與我們生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)新合作伙伴的合作。

自 2016 年合作開始，NVIDIA 不斷突破技術(shù)極限，制定了 AI 網(wǎng)絡(luò)所需的一些非常嚴(yán)格的行業(yè)技術(shù)規(guī)格。

硅光 CPO 制造、封裝和測(cè)試

TSMC：TSMC 的硅光緊湊型通用光子引擎（COUPE）工藝使用 3D 晶圓上芯片堆疊（CoW）及芯片堆疊封裝技術(shù)將電子集成電路（EIC）與硅光集成電路（PIC）集成在一起。

SPIL：SPIL 公司以封裝復(fù)雜的集成組件而聞名，NVIDIA CPO 多芯片模組的晶圓凸塊、晶圓篩選、組裝和測(cè)試就在這里完成。

ELS 激光器及其配件

Lumentum、Sumitomo 和 Coherent：這些硅光引擎供應(yīng)商提供 ELS 的組裝、光學(xué)對(duì)準(zhǔn)和測(cè)試。

光纖、連接器和微光學(xué)

Browave、Corning、Senko、TFC Communication 和 Coherent：這些光連接器和光纖組件的行業(yè)專家，負(fù)責(zé) ELS 激光器與偏振的結(jié)合，光纖在硅光引擎中的集成與維護(hù)，并將數(shù)據(jù)輸出到前面板等。

交換機(jī)封裝

Foxconn 和 Fabrinet：這些合作伙伴擅長(zhǎng)于系統(tǒng)級(jí) CPO 組裝和測(cè)試，以及將交換機(jī) CPO 組件及其配件集成到交換機(jī)系統(tǒng)機(jī)箱內(nèi)。

總結(jié)

NVIDIA 基于硅光技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)交換標(biāo)志著數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的突破性轉(zhuǎn)變，通過將光收發(fā)器直接與交換機(jī) IC 集成，這項(xiàng)創(chuàng)新可實(shí)現(xiàn) 3.5 倍的功耗降低、更低的延遲和前所未有的網(wǎng)絡(luò)可靠性——所有這些對(duì)于支持下一代 AI 應(yīng)用至關(guān)重要。憑借更快速的部署、簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)和更長(zhǎng)的正常運(yùn)行時(shí)間，NVIDIA 不僅樹立了新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還重新定義了高速、可持續(xù)和可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的未來(lái)。這是效率與性能交匯的新時(shí)代的黎明，加速 AI 突破，并為后代重塑數(shù)據(jù)中心格局。