英伟达CPO技术：漫长征程的第一步

  ICC讯 在GTC大会的传闻被证实后，英伟达正式发布了面向InfiniBand和以太网的共封装光学（CPO）交换机，分别命名为Quantum-X Photonics和Spectrum-X Photonics。其中，InfiniBand CPO将于2025年下半年上市，以太网CPO则计划于2026年下半年推出。需要注意的是，CPO将作为可选方案——英伟达将继续提供支持可插拔模块的交换机系统。

  尽管CPO技术此前普及缓慢，但英伟达仍决定迈出这一步。首要原因是节能。黄仁勋在主题演讲中强调，CPO可将每1.6T端口的功耗从30W（可插拔光模块）降至9W，降幅达70%。

  英伟达的CPO基于新型微环调制器（MRM），进一步提升了能效。博通的CPO技术通过移除DSP实现了50%的功耗降低，但其基于马赫-曾德尔调制器（MZM）——这是光模块中的标准组件。

  该技术的核心组件包括由台积电（TSMC）制造的电子和光子集成电路，并以3D堆叠方式组装。台积电的紧凑型通用光子引擎（COUPE）技术包含用于表面耦合光纤阵列的微透镜。在Quantum-X光子平台中，光学引擎通过中介层与交换机ASIC连接。英伟达未透露各组件的具体作用，但其CPO合作伙伴包括波若威、Coherent、Corning、Fabrinet、富士康、Lumentum、扇港、SPIL、住友、天孚和台积电。

  光模块厂商可暂时松一口气——至少未来几年如此。英伟达的首款CPO设计是InfiniBand交换机，而该协议在公司的AI战略中已退居次席，以太网成为主导。事实上，Quantum-X Photonics甚至未出现在英伟达的路线图中。此外，英伟达已推出支持1.6T光模块的Quantum-X800系统，因此首批CPO部署可能用于内部集群。Quantum-X Photonics将作为技术验证的重要一步，但对光模块需求的影响有限。

  黄仁勋称Spectrum-X为“巨大成功”，因其将以太网提升至InfiniBand水平。他表示，Spectrum-X将在Rubin时代连接“数十万个”GPU。尽管未公布具体差异，但Spectrum-X采用了与Quantum-X不同的设计，可能代表第二代技术。

  英伟达的加入为CPO技术注入新动力。自2021年起，博通一直是CPO的主要推动者。到2027年，两家公司预计将量产200G/通道的CPO交换机，推动生态系统成熟。

  Scale-out网络是CPO技术的低风险切入点，但Scale-up光互连更为关键。专家混合模型（MoE）的快速响应需依赖跨GPU的专家并行计算。黄仁勋解释了吞吐量与响应时间的平衡，并举例说明最佳方案需64个GPU并行处理单个专家任务。Blackwell架构的NVL72机架通过NVLink在无源铜背板上构建72-GPU集群。英伟达计划在2026年下半年的Vera Rubin NVL144中采用类似设计，无源电缆数量或翻倍。

  英伟达未透露Rubin Ultra NVL576的细节，但其Kyber机架布局对NVLink互连提出新要求。尽管144个GPU可封装于单一机架（最大传输距离约2米），但路线图未提及Feynman的NVLink规模——业界认为其将扩展至多机架，届时需引入光学技术。

  英伟达于2022年GTC大会首次公布光纤NVLink计划，并内部构建了至少一个集群。但因重定时光模块的高功耗，该技术未能推广。移除DSP是进步，但仍需持续改进。这解释了英伟达为何冒险采用MRM等新技术。考虑到提升网络的重要性，该公司可能正在研发多种光学技术。

  NVLink CPO计划于2028年推出，为英伟达留出两代时间验证扩展网络技术。此举将降低GPU转向CPO的风险——这只是时间问题。这只是一个时间问题，而非是否会发生的问题。

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