NVIDIA、AI “Factories”向けにコパッケージオプティクスに注目

April, 4, 2025, Santa Clara--米国を拠点とする人工知能 (AI) コンピューティングの多国籍企業 NVIDIA は、シリコン フォトニクスとコパッケージ光学 (CPO) を活用して、いわゆる AI ファクトリーの数百万の GPU を接続する計画を発表した。
米国カリフォルニア州サンノゼで開催された同社のGTC 2025イベントで、CEOのJensen Huangは、2つの新しいシリコンフォトニクス(SiPh)ネットワークスイッチプラットフォームであるSpectrum-XとQuantum-Xを紹介した。「NVIDIAは、電子回路と光通信の融合を大規模に実現した」と同社は説明している。

より大きく、より効率的
AI技術の急速な成長により、ネットワークとデータセンタにはかつてないほどの要求が課せられている。NVIDIAは、新しいフォトニックスイッチがこの問題に対する「世界で最も先進的なネットワーキングソリューション」であるとコメントしている。「AIファクトリーは、非常に大規模な新しいクラスのデータセンタであり、それに対応するためにネットワークインフラストラクチャを再発明する必要がある。SiPhをスイッチに直接統合することで、NVIDIA はハイパースケール ネットワークやエンタープライズ ネットワークの古い制限を打ち破り、100万GPU の AI 工場への門戸を開いている」(Huang)。

NVIDIAによると、AIファクトリーは最大240万台の光トランシーバと最大24MWの電力を使用でき、これはデータセンタ全体の消費電力の10%以上になる可能性がある。Huangは、NVIDIAのシリコンフォトニクス技術により、データセンタの電力消費を「数十メガワット」節約できると主張している。

100万GPU という高い目標を達成するために、より少ないエネルギーで、プラットフォームは 1.6Tb/s のポート スイッチを使用し、短距離接続には CPO を活用して全体的な電気効率を向上させている。NVIDIAは、このスイッチは「従来の方法と比較して、電力効率が3.5×向上、シグナルインテグリティが63×向上、大規模でのネットワークの耐障害性が10×向上、展開が1.3×高速化する」と説明している。CPOは、NVIDIAがさらなる省電力を提供すると主張している新しいマイクロリングモジュレータテクノロジーに基づいている。

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Quantum-X Photonics スイッチは、800 Gb/s InfiniBand の 144 ポートを提供し、液冷設計を使用してオンボード シリコン フォトニクスを冷却する。このパッケージは、18のSiPhエンジンを組み合わせて、36のレーザ入力から324の光接続と288のデータリンクを可能にする。パッケージに接続されているのは、6つの取り外し可能な光学サブアセンブリで、それぞれが3つのSiPhエンジンで構成され、合計4.8Tb/sのデータスループットを提供する。

Spectrum-X Ethernetネットワーキングプラットフォームには、800Gb/sの128ポートまたは200Gb/sの512ポートを含む複数のフォトニクス構成が含まれており、合計帯域幅は100 Gb/s、800 Gb/sの512ポートまたは200 Gb/sの2048ポート、合計スループットは400 Tb/sである。Quantum-Xスイッチは今年後半に、Spectrum-Xスイッチは2026年に発売される予定である。

連動
NVIDIA は、SiPhの取り組みにおいて、多くのパートナーと協力してきた。フォトニクス企業のLumentumはSpectrum-Xのレーザを提供し、CoherentはCPOで協力している。両社はすでにNVIDIAへの光トランシーバの主要サプライヤだった。同社の「シリコンフォトニクスエコシステム」には、Browave, Corning, Fabrinet, Foxconn, Senko, SPIL、住友電工、TFC、TSMCも含まれている。

「AI工場の新しい波は、次世代のワークロードに必要な規模を達成するために、効率性と最小限のメンテナンスを必要とする。TSMC のシリコン フォトニクス ソリューションは、最先端のチップ製造と TSMC-SoIC 3D チップ スタッキングの両方の強みを組み合わせ、NVIDIA が AI 工場の 100 万 GPU 以上への拡張能力を解き放ち、AI の限界を押し広げるのを支援する」と、TSMCの会長兼CEO、C.C.Weiはコメントしている。