TrendForce：英偉達(dá)算力架構(gòu)為Scale-Up光互連發(fā)展鋪路，預(yù)估CPO于AI數(shù)據(jù)中心滲透率將逐年提升

根據(jù)TrendForce集邦咨詢最新高速互連市場研究，NVIDIA（英偉達(dá)）下一代的AI算力柜架構(gòu)顯示，未來GPU設(shè)計(jì)重心將轉(zhuǎn)向更高密度的芯片互連，以及更高速的數(shù)據(jù)傳輸，機(jī)柜內(nèi)芯片互連(Scale-Up)及跨機(jī)柜的大規(guī)模互連(Scale-Out)將成為規(guī)劃數(shù)據(jù)中心的核心課題。使用銅纜的傳統(tǒng)電氣傳輸方案，受物理限制無法應(yīng)對超大規(guī)模的數(shù)據(jù)搬運(yùn)需求，光學(xué)傳輸方案因此獲得發(fā)展空間。TrendForce集邦咨詢預(yù)估，CPO（共同封裝光學(xué)）在AI數(shù)據(jù)中心光通信模塊的滲透率將逐年成長，有機(jī)會(huì)于2030年達(dá)35%。

依照NVIDIA NVLink 6的傳輸通信協(xié)定，其定義單通道400G SerDes的極速，以及單顆GPU擁有3.6 TB/s的帶寬極限。在極端的高頻傳輸速率下，銅纜方案電信號(hào)隨傳輸距離增加而衰退的情況加劇，導(dǎo)致可用距離被嚴(yán)格限縮在一公尺內(nèi)。

然而，當(dāng)芯片互連規(guī)模放大，Scale-Up串聯(lián)規(guī)模從單一機(jī)柜擴(kuò)展至跨機(jī)柜(如NVIDIA八組NVL72組成之576 GPU集群)，銅纜方案將無法應(yīng)付需求。此外，光學(xué)傳輸具備WDM(波分復(fù)用)技術(shù)，能利用多種波長在單一光纖內(nèi)大幅提升傳輸密度，是銅纜傳輸無法企及的優(yōu)勢。因此，各大云端供應(yīng)商(CSP)正攜手新創(chuàng)公司研發(fā)各項(xiàng)光學(xué)傳輸方案，為將來更大的帶寬需求作準(zhǔn)備，也替CPO技術(shù)的滲透與成長前景奠定基礎(chǔ)。

產(chǎn)業(yè)龍頭深化布局，算力基礎(chǔ)建設(shè)對光學(xué)技術(shù)依賴將加深

觀察NVIDIA近年在CPO與硅光技術(shù)的策略，在半導(dǎo)體封裝端，NVIDIA通過TSMC（臺(tái)積電）COUPE 3D封裝技術(shù)，堆棧邏輯與硅光芯片，并利用硅光芯片上的200G PAM4微環(huán)調(diào)變器(MRM)，兼顧小體積與低功耗，提升光引擎的整體帶寬密度。

NVIDIA近日也宣布分別投資Lumentum與Coherent各20億美元，并簽署多年度采購承諾，以及先進(jìn)激光、光學(xué)產(chǎn)品的優(yōu)先供貨權(quán)。此舉顯示NVIDIA開始針對Scale-Up光互連的關(guān)鍵零部件預(yù)先做戰(zhàn)略儲(chǔ)備，將深度參與激光與光學(xué)元件研發(fā)，意味未來的算力基礎(chǔ)設(shè)施將更依賴光學(xué)技術(shù)。

TrendForce集邦咨詢預(yù)期，基于硅光與CPO的光互連技術(shù)，將率先導(dǎo)入在NVIDIA Rubin 世代機(jī)柜間數(shù)據(jù)傳輸?shù)腟cale-Out，并規(guī)劃將光互連整合至未來的Scale-up互連架構(gòu)中，以實(shí)現(xiàn)更高的帶寬密度。據(jù)TrendForce集邦咨詢估計(jì)，2026年用于AI數(shù)據(jù)中心的光通信模塊中，CPO滲透率僅約0.5%。隨著硅光與CPO封裝技術(shù)逐漸純熟，跨機(jī)柜的Scale-Up光互連數(shù)據(jù)傳輸最快將于Rubin Ultra或Feynman世代開始出現(xiàn)。在數(shù)據(jù)傳輸帶寬不斷提高的情況下，TrendForce集邦咨詢預(yù)估至2030年左右，硅光CPO于AI數(shù)據(jù)中心的滲透率有機(jī)會(huì)達(dá)到35%水平。同時(shí)，新型態(tài)的光互連與Optical I/O等光學(xué)技術(shù)也可能陸續(xù)出現(xiàn)。

來源：TrendForce集邦咨詢

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