Nvidia dévoile des commutateurs photoniques pour faire évoluer les réseaux d'IA avec des millions de GPU

Nvidia veut révolutionner la connectivité des centres de données en exploitant la lumière https://www.tomshardware.com/networking/nvidia-outlines-plans-for-using-light-for-communication-between-ai-gpus-by-2026-silicon-photonics-and-co-packaged-optics-may-become-mandatory-for-next-gen-ai-data-centers. En mars 2025, l'entreprise a présenté les commutateurs Ethernet Spectrum-X Photonics et InfiniBand Quantum-X Photonics. Ceux-ci sont conçus pour connecter de grandes "usines d'IA" sur différents sites et prendre en charge des millions de GPU, tout en réduisant la consommation d'énergie et les coûts. L'objectif premier est d'intégrer des moteurs optiques aux puces de commutation, éliminant ainsi les composants électriques inutiles.

La mise à l'échelle est le principal défi. Lorsque les vitesses atteignent 800 gigabits par seconde ou plus, les connexions en cuivre entre les serveurs et les commutateurs ralentissent les choses. Les signaux perdent de leur force lorsqu'ils traversent les cartes et les connecteurs. Cela se produit avant que le signal n'atteigne le module optique. Nvidia indique que cette perte est d'environ 22 décibels sur les canaux de 200 gigabits. Cela signifie qu'il faut plus de puissance, et chaque port consomme environ 30 watts. Les composants supplémentaires augmentent également le risque de défaillance.

L'optique copackagée, ou CPO, modifie cette configuration. En plaçant le moteur optique à côté de la puce de commutation, les signaux sont transmis à la fibre presque immédiatement. Cela permet de réduire les pertes électriques à environ quatre décibels et la consommation d'énergie par port à environ neuf watts. Selon Nvidia, à plus grande échelle, cette approche permet d'obtenir une efficacité énergétique environ 3,5 fois supérieure, une qualité de signal plus de 60 fois supérieure, une résilience 10 fois supérieure car il y a moins de pièces actives, et une installation environ 30 % plus rapide, car il y a moins de choses à construire et à entretenir.

Pour Ethernet, Spectrum-X Photonics est destiné aux grands réseaux à locataires multiples. Nvidia affirme qu'il offre environ 1,6 fois plus de bande passante par zone que l'Ethernet classique. Les options comprennent 128 ports à 800 Gb/s ou 512 ports à 200 Gb/s. Cela permet d'atteindre 100 Tb/s au total. Les installations plus importantes peuvent aller jusqu'à 512 ports à 800 Gb/s ou 2 048 ports à 200 Gb/s. Cela donne un total de 400 Tb/s.

Pour InfiniBand, Quantum-X Photonics se concentre sur les connexions à 800 Gb/s (gigabits par seconde) et utilise le refroidissement liquide, un système qui utilise un liquide de refroidissement pour évacuer la chaleur. Son commutateur supérieur comporte 144 ports et peut traiter 115 Tb/s de données. Il comprend également un système de calcul en réseau, qui traite les données au sein du réseau lui-même, avec une capacité de 14,4 trillions d'opérations en virgule flottante par seconde. Le système utilise la dernière technologie SHARP (Scalable Hierarchical Aggregation and Reduction Protocol) de Nvidia pour accélérer les tâches de groupe sur le réseau.

Nvidia affirme que cette génération est deux fois plus rapide et cinq fois plus évolutive pour les réseaux d'intelligence artificielle que la précédente. Le plan d'amélioration de l'évolutivité est étroitement lié à la plateforme COUPE de TSMC et aux méthodes d'emballage avancées. Au cours de la première phase, les moteurs optiques des modules OSFP atteindront 1,6 Tb/s. La deuxième phase utilisera des optiques co-packagées sur la carte mère, capables d'atteindre 6,4 Tb/s. La troisième phase vise à atteindre 12,8 Tb/s dans les boîtiers de processeurs, ce qui réduira encore la latence et la consommation d'énergie. Nvidia prévoit de lancer les commutateurs Quantum-X basés sur le CPO au début de 2026 et la photonique Spectrum-X plus tard dans l'année, tous deux dotés d'un système de refroidissement liquide.

Nvidia s'associe à des entreprises telles que TSMC, Coherent, Corning, Fabrinet, Foxconn, Lumentum, SENKO, SPIL, Sumitomo Electric, TFC et d'autres pour couvrir la fabrication, l'optique et l'assemblage. L'objectif est d'éliminer des milliers de pièces distinctes des grandes grappes, d'accélérer l'installation et de permettre la mise en place de réseaux avec un million de GPU sans consommer trop d'énergie.