A corrida para se tornar uma potência em IA está mudando a face dos data centers, com a infraestrutura de rede se tornando cada vez mais complexa na busca por alto rendimento e baixa latência. Isso tem o custo de aumentar o consumo de energia para garantir a operação dos transceptores ópticos. É por isso que a NVIDIA lançou uma nova geração de switches com fotônica de silício integrada que deve resolver esse problema, ao mesmo tempo em que oferece maior confiabilidade e velocidade na implantação da infraestrutura de rede.
A NVIDIA estima que um data center de nuvem tradicional para cada 100.000 servidores consome 2,3 MW de energia para operar transceptores ópticos, mas em clusters de IA, onde cada acelerador precisa de sua própria conexão de rede rápida, esse número pode chegar a 40 MW, ou seja, até 10% do nível total de consumo de energia de todo o complexo. Fazia muito mais sentido gastar essa energia em infraestrutura de computação do que em infraestrutura de rede.
Fonte aqui e abaixo: NVIDIA
Os novos switches Spectrum-X e Quantum-X devem resolver esse problema radicalmente. Eles usam novos ASICs que combinam um chip switch e módulos fotônicos em um único substrato. Essa abordagem nos permite abandonar vários elos da cadeia tradicional que fazem parte de um transceptor óptico clássico. Um transceptor moderno de alta velocidade inclui oito lasers que consomem cerca de 10 W e um bloco DSP que requer 20 W.
A fotônica integrada permite que apenas dois lasers externos alimentem uma única porta de 1,6 Tbps. Os lasers são conectados neste esquema diretamente ao módulo fotônico a bordo dos novos ASICs. O próprio motor óptico, como parte do ASIC, consome apenas 7 W, e o laser requer outros 2 W. A diferença no consumo de energia é pelo menos três vezes maior.
Além disso, a fiação simplificada ajuda a melhorar a confiabilidade: a NVIDIA alega uma melhoria de 63x na integridade do sinal por não ter que passar por várias conexões elétricas do ASIC para e dentro do transceptor, e uma melhoria de 10x na confiabilidade geral da rede. Se em um circuito tradicional a perda de sinal em seu caminho elétrico pode ser de 22 dB, então para um circuito com um módulo fotônico esse valor é de apenas 4 dB.
O novo esquema de empacotamento ASIC é bastante complexo: ele implementa conectores ópticos destacáveis que permitem cenários com diferentes configurações de portas de switch, com velocidades de 200 a 800 Gbps. O principal switch Spectrum SN6800 inclui 512 portas de 800 GbE com uma taxa de comutação agregada de 409,6 Tbps. O SN6810 é mais compacto, oferecendo 128 portas 800GbE e velocidades de comutação de até 102,4 Tbps.
A série Quantum-X é atualmente representada pelo modelo Quantum 3450-LD: 144 portas 800G InfiniBand com um desempenho total de 115 Tbps. Combinar alta densidade com tais velocidades exigiu o desenvolvimento e a integração de um sistema de resfriamento líquido personalizado. Os novos switches Quantum-X estarão disponíveis no segundo semestre deste ano, e o Spectrum-X no segundo semestre de 2026.
Os mecanismos ópticos proprietários da NVIDIA usam moduladores de microanel (MRMs), que foram possíveis graças à colaboração da NVIDIA com a TSMC no encapsulamento do chip multi-story COUPE. Além da TSMC, Browave, Coherent, Corning Incorporated, Fabrinet, Foxconn, Lumentum, SENKO, SPIL, Sumitomo Electric Industries e TFC Communication participaram da criação dos novos switches.
As vantagens do novo esquema são especialmente significativas em grande escala, no nível de centenas de milhares de aceleradores. O tempo de implantação é reduzido em 1,3 vezes, e a confiabilidade geral da rede se torna uma ordem de magnitude maior. É verdade, por enquanto estamos falando apenas de switches – os cabos ópticos serão conectados diretamente às suas portas. Entretanto, a outra extremidade do cabo ainda irá para um transceptor que atende a um acelerador ou nó separado. Também não há planos para transferir o NVLink para a “óptica”, já que ainda é mais fácil e lucrativo trabalhar com “cobre” dentro do nó e do rack NVL.