LightCounting評英偉達(dá)推出CPO：漫長征程的第一步

3月24日消息（水易）前不久的GTC 2025期間，英偉達(dá)發(fā)布了兩款CPO交換機(jī)，光通信行業(yè)市場研究機(jī)構(gòu)LightCounting對這一舉動進(jìn)行了點(diǎn)評。

與此前的傳聞一致，英偉達(dá)正式推出了面向InfiniBand和以太網(wǎng)的兩大CPO（共封裝光學(xué)）交換機(jī)產(chǎn)品線，分別命名為Quantum-X Photonics與Spectrum-X Photonics。InfiniBand CPO將于2025年下半年首發(fā)，以太網(wǎng)CPO則計劃在2026年下半年面市。

值得注意的是，CPO將作為可選配置，英偉達(dá)仍會繼續(xù)提供采用可插拔模塊的傳統(tǒng)交換機(jī)系統(tǒng)。

鑒于目前CPO技術(shù)滲透緩慢，人們不禁要問英偉達(dá)為何押注這一方向。首要驅(qū)動力在于功耗優(yōu)化，英偉達(dá)創(chuàng)始人兼CEO黃仁勛在主題演講中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，采用CPO技術(shù)后，1.6T端口的功耗從可插拔光模塊的30W驟降至9W，降幅高達(dá)70%。

英偉達(dá)的CPO方案采用了新型微環(huán)調(diào)制器（MRM）以實(shí)現(xiàn)能效躍升。此前博通的CPO方案通過去除DSP實(shí)現(xiàn)了50%的功耗降低，但其技術(shù)基礎(chǔ)是傳統(tǒng)光模塊中常見的Mach-Zehnder調(diào)制器（MZM）。

下圖展示了該技術(shù)涉及的多元組件生態(tài)：由臺積電制造的電子芯片與光子芯片通過3D堆疊封裝集成，臺積電的緊湊型通用光子引擎（COUPE）技術(shù)整合了用于光纖陣列表面耦合的微透鏡。在Quantum-X Photonic平臺中，光學(xué)引擎組件通過中介層與交換機(jī)ASIC連接。雖然英偉達(dá)未披露各環(huán)節(jié)的具體分工，但其CPO合作伙伴名單已涵蓋Browave、Coherent、康寧、Fabrinet、富士康、Lumentum、Senko、SPIL、住友、天孚通信和臺積電等產(chǎn)業(yè)鏈巨頭。

LightCounting指出，光模塊廠商或許可以暫時松一口氣，英偉達(dá)首款CPO產(chǎn)品是InfiniBand交換機(jī)，而該協(xié)議在英偉達(dá)的AI戰(zhàn)略中的地位已被以太網(wǎng)反超。實(shí)際上，Quantum-X Photonic平臺甚至未出現(xiàn)在產(chǎn)品路線圖中。加之英偉達(dá)目前已推出搭載OSFP端口（支持1.6T光模塊）的Quantum-X800系統(tǒng)，預(yù)計首批CPO部署將主要用于自有集群。Quantum-X Photonic平臺更多承擔(dān)技術(shù)驗證的角色，短期內(nèi)對光模塊需求影響有限。

黃仁勛在演講中將Spectrum-X稱為“全壘打式創(chuàng)新”，旨在將以太網(wǎng)提升至InfiniBand的性能水平。他表示Spectrum-X將在Rubin平臺時代實(shí)現(xiàn)“數(shù)十萬GPU”的互聯(lián)。盡管英偉達(dá)未透露細(xì)節(jié)，但Spectrum-X Photonics平臺采用了與Quantum-X Photonic不同的設(shè)計架構(gòu)，可能代表第二代技術(shù)演進(jìn)。

無論如何，英偉達(dá)的入局將為CPO生態(tài)注入強(qiáng)心劑。自2021年初起，該技術(shù)主要由博通推動。預(yù)計到2027年，兩家巨頭都將推出基于單通道200G的CPO交換機(jī)，屆時產(chǎn)業(yè)生態(tài)將趨于成熟。

Scale-out是CPO的低風(fēng)險切入點(diǎn)，但Scale-up才是決勝關(guān)鍵?；旌蠈＜遥∕oE）模型所需的快速響應(yīng)時間依賴于跨GPU的專家并行計算。黃仁勛通過案例展示了吞吐量與響應(yīng)時間的權(quán)衡，指出最佳實(shí)踐需要將單個專家分割到64個GPU實(shí)例上運(yùn)行。Blackwell架構(gòu)的NVL72機(jī)架通過NVLink+無源銅纜背板構(gòu)建了72 GPU縱向擴(kuò)展域，預(yù)計2026年下半年推出的Vera Rubin NVL144將采用類似設(shè)計，無源銅纜用量可能翻倍。

雖然英偉達(dá)未透露Rubin Ultra NVL576的細(xì)節(jié)，但Kyber機(jī)架布局顯然對NVLink互連提出了新要求。盡管如此，144個GPU封裝仍可容納在一個機(jī)柜中，最大距離約為2米。路線圖中未提及Feynman平臺的NVLink擴(kuò)展能力，LightCounting預(yù)計其將支持多機(jī)柜級聯(lián)，屆時必然需要光互連方案。

英偉達(dá)早在2022年GTC大會就公布了基于光纖的NVLink計劃。公司內(nèi)部已建成至少一個此類集群，但由于重定時光模塊功耗過高，未能大規(guī)模推廣。雖然去除DSP是重要進(jìn)步，但仍需持續(xù)技術(shù)突破。這也解釋了英偉達(dá)為何冒險押注MRM等新技術(shù)。鑒于Scale-up能力對AI集群的重要性，英偉達(dá)可能正在研究一系列創(chuàng)新光學(xué)技術(shù)。

NVLink CPO定檔2028年，意味著英偉達(dá)將有兩代產(chǎn)品周期在Scale-out網(wǎng)絡(luò)中驗證技術(shù)可行性。這將大幅降低未來GPU集成CPO的風(fēng)險，雖然具體時間未定，但這已成為不可避免的技術(shù)演進(jìn)方向。

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