NVIDIA CPO switch mulai diproduksi massal, pusat data AI memasuki "era silicon photonics"!

Nvidia mengumumkan bahwa Spectrum-X Ethernet Photonic Switch secara resmi memasuki tahap produksi massal penuh, menandai titik balik penting dalam arsitektur jaringan pusat data AI.

Produk inti dari produksi massal kali ini mengintegrasikan teknologi Co-packaged Optics (CPO) secara mendalam dengan chip switch, sepenuhnya mengubah metode konversi sinyal pada modul optik plug-in tradisional. Pihak Nvidia menyatakan, Dibandingkan dengan jaringan optik plug-in tradisional, arsitektur baru ini dapat meningkatkan efisiensi konsumsi daya jaringan hingga 5 kali lipat, memperpanjang waktu operasi AI tanpa gangguan hingga 5 kali lipat, dan meningkatkan rata-rata waktu antar gangguan hingga 10 kali lipat. Lompatan performa ini membawa nilai langsung dalam biaya dan keandalan bagi penyedia cloud computing dan operator infrastruktur AI yang sedang memperluas klaster GPU secara besar-besaran.

Produksi massal kali ini melibatkan rantai industri yang terdiri dari beberapa pemasok teratas: TSMC bertanggung jawab atas produksi chip silikon fotonik, SPIL menangani pengemasan dan pengujian tingkat chip, Lumentum dan TFC memasok komponen laser, sedangkan Foxconn bertanggung jawab dalam penelitian dan pengembangan serta perakitan sistem switch secara keseluruhan. Nvidia melakukan pengujian akhir pada switch sebelum dikirimkan. Pola rantai pasokan ini menunjukkan bahwa teknologi integrasi fotonik sedang merambah inti perangkat keras AI, dan perusahaan dalam rantai industri terkait diperkirakan akan mendapatkan keuntungan dari perluasan permintaan.

Pada jaringan pusat data tradisional, modul optik independen dipasang pada setiap panel switch untuk menyelesaikan konversi antara sinyal listrik dan sinyal optik. Metode ini meski sudah matang, tetap memiliki kekurangan bawaan seperti konsumsi daya tinggi, tekanan pendinginan yang besar, dan banyaknya titik kegagalan—dalam klaster pelatihan AI dengan ribuan GPU yang berkomunikasi secara bersamaan, masalah ini menjadi semakin besar.

Solusi foton Spectrum-X Ethernet dari Nvidia mengemas engine optik dan chip switch dalam satu modul multi-chip, memungkinkan konversi sinyal dilakukan di dekat ASIC switch, sehingga memperpendek jalur listrik secara signifikan, dan menurunkan atenuasi sinyal serta kehilangan energi. Modul sumber cahaya laser eksternal mengadopsi desain pasokan cahaya terpusat, memberikan sinyal cahaya ke semua engine optik secara serempak, mengurangi kebutuhan jumlah laser hingga 75% dibandingkan solusi tradisional, lebih lanjut menekan konsumsi daya dan panas.

Sistem ini mencapai kepadatan port yang sangat tinggi dalam chassis berpendingin cair. Versi chassis SN6810 2U dapat menampung 128 port 800 Gb/s dengan total bandwidth 102,4 Tb/s; sedangkan versi chassis SN6800 5U mengintegrasikan empat ASIC switch, menyediakan 512 port 800 Gb/s atau lebih dari dua ribu port 200 Gb/s, dengan bandwidth agregat 409,6 Tb/s. Chassis yang lebih besar memiliki modul interkoneksi serat optik internal, mendukung ekspansi horizontal tanpa menambah lapisan switch ekstra, sehingga secara efektif mengendalikan latensi jaringan.

Teknologi CPO sebelumnya lama menghadapi hambatan produksi massal karena proses manufakturnya yang kompleks dan rendahnya yield. Keberhasilan Nvidia dalam produksi massal penuh kali ini berkat transformasi sistematis terhadap proses perakitan.

Engine optik dipasang langsung pada substrat modul melalui proses soldering, yang kompatibel dengan proses produksi standar saat ini dan mengurangi kompleksitas manufaktur. Desain konektor serat optik di bagian atas lebih lanjut meningkatkan presisi perakitan dan yield produk akhir. Model kerjasama industri multi-pemasok menggabungkan keahlian setiap tahap—dari produksi silikon fotonik, pengemasan dan pengujian, pasokan laser, hingga integrasi sistem—memberikan fondasi rekayasa untuk pengiriman skala besar.

Switch CPO hanyalah salah satu komponen hardware dari platform Spectrum-X; pada sisi perangkat lunak dan arsitektur, platform ini juga memiliki desain sistematis khusus untuk beban kerja AI.

Platform ini dilengkapi routing adaptif, pengendali kemacetan, dan kemampuan telemetri end-to-end, sehingga lalu lintas tetap stabil dalam skenario komunikasi ribuan GPU serempak. Arsitektur jaringan multi-plane membagi koneksi ke beberapa domain jaringan independen, untuk menghindari kegagalan satu titik menyebabkan gangguan tugas secara keseluruhan. Nvidia juga meluncurkan Spectrum-XGS, memperluas arsitektur jaringan yang sama hingga mencakup seluruh gedung maupun kawasan, mendukung integrasi beberapa pusat data menjadi satu sistem kolaboratif yang terkoordinasi.

Nvidia mengklaim bahwa, dibandingkan Ethernet tradisional, platform Spectrum-X dapat meningkatkan kecepatan jaringan AI hingga 1,6 kali lipat, sekaligus tetap kompatibel dengan alat terbuka utama seperti SONiC, sehingga menurunkan biaya migrasi dan operasional pengguna.