NVIDIA 通過將硅光技術直接與 NVIDIA Quantum 和 NVIDIA Spectrum 交換機 IC 集成，開辟了新的領域。在 GTC 2025 上，我們推出了全球領先的硅光交換機系統(tǒng)，采用先進的 200G SerDes 技術，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具有顯著的優(yōu)勢，例如 3.5 倍的能耗降低、延遲的降低、以及顯著的網(wǎng)絡可靠性提升等，這些都是加速大規(guī)模 AI 模型開發(fā)和推理的關鍵因素。

什么是硅光一體化封裝？

硅光一體化封裝技術是硬件集成的一次演進。通過將硅光光收發(fā)器直接與交換機 IC 封裝在一起，NVIDIA 實現(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 器件和將信號路徑從英寸縮小到毫米，這項突破性技術可顯著提高能效。這種更密集、更可持續(xù)的 AI 基礎設施，將推動更快的系統(tǒng)可見性和擴展性，以滿足新一代的 AI 的需求。

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

增強性能：集成光器件后，交換機 ASIC 和光收發(fā)器之間的連接將在 IC 封裝層面進行設計、組裝和測試，消除了信號衰減的來源，也消除對獨立的數(shù)字信號處理器（DSP）的需求，DSP 往往會引入延遲并消耗額外的電力。

簡化數(shù)據(jù)中心運營：簡化施工可加快部署速度并簡化維護。

基于 NVIDIA 硅光技術交換機的主要優(yōu)勢

以下是 NVIDIA 硅光網(wǎng)絡交換機為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心帶來的突出優(yōu)勢。

更低的功耗

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

通過利用 NVIDIA 集成硅光技術，長期而言，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)絡正常運行時間和可靠性

傳統(tǒng)光模塊出現(xiàn)故障時，可能需要花費數(shù)小時的人工干預來進行故障排除和維修。相比之下，硅光一體化封裝技術采用更簡單的設計，組件更少，可顯著降低光模塊發(fā)生故障機率。這種集成設計可更大限度地減少 AI 數(shù)據(jù)中心宕機時間，提高網(wǎng)絡可靠性，確保網(wǎng)絡保持全面運行，這對于不能間斷的 AI 訓練和推理至關重要。

更低的延遲和更好的信號完整性

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

基于光模塊的交換機還依靠 DSP（數(shù)字信號處理器）來清除信號干擾，這會顯著增加延遲。通過將硅光器件直接集成到交換機 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)絡效率，這對于高速 AI 工作負載和現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心性能至關重要。

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后，系統(tǒng)安裝成為一個簡單的“開箱即安裝”過程，部署速度提高了 1.3 倍。

易于現(xiàn)場維修

該設計將最容易發(fā)生故障的組件（即激光器）放置于交換機前面板的 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的開發(fā)歷經(jīng)多年的努力（歷時四年），其中包括數(shù)百項專利的貢獻以及與我們生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)新合作伙伴的合作。

自 2016 年合作開始，NVIDIA 不斷突破技術極限，制定了 AI 網(wǎng)絡所需的一些非常嚴格的行業(yè)技術規(guī)格。

硅光 CPO 制造、封裝和測試

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：這些硅光引擎供應商提供 ELS 的組裝、光學對準和測試。

光纖、連接器和微光學

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

交換機封裝

Foxconn 和 Fabrinet：這些合作伙伴擅長于系統(tǒng)級 CPO 組裝和測試，以及將交換機 CPO 組件及其配件集成到交換機系統(tǒng)機箱內(nèi)。

總結

NVIDIA 基于硅光技術的網(wǎng)絡交換標志著數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的突破性轉變，通過將光收發(fā)器直接與交換機 IC 集成，這項創(chuàng)新可實現(xiàn) 3.5 倍的功耗降低、更低的延遲和前所未有的網(wǎng)絡可靠性——所有這些對于支持下一代 AI 應用至關重要。憑借更快速的部署、簡化的設計和更長的正常運行時間，NVIDIA 不僅樹立了新的行業(yè)標準，還重新定義了高速、可持續(xù)和可擴展的數(shù)據(jù)中心基礎設施的未來。這是效率與性能交匯的新時代的黎明，加速 AI 突破，并為后代重塑數(shù)據(jù)中心格局。