英伟达大力投资光学技术推动AI计算性能突破

过去，当人们谈论公司"光学"时，通常指的是公众认知——某个事件在特定群体（如客户）眼中的形象。但如今，利用光技术加速网络传输和提升硬件性能的技术应用正在兴起，我们在美国AI行业顶尖企业中看到了这一趋势。

最新报告显示，按市值计算美国最大的科技公司英伟达正在大力推进新型光学数据传输系统的计划。英伟达的Quantum-X（InfiniBand）和Spectrum-X预计将于明年推出，这些光学网络交换机性能卓越：每端口速度高达1.6 Tb/s，功耗显著降低，延迟大幅减少，并提升大型系统的弹性和部署速度。

总体而言，这是工程师们探索如何用光而非电脉冲传输信号的时代。这与更强大的大语言模型、更低的计算成本以及其他可称为"奇点"的技术发展同步。光技术能否为复杂系统提供实时操作能力？

英伟达的计划与台积电路线图

一些行业报告表明，在发展光学技术方面，英伟达将遵循台湾台积电制定的计划，后者几乎单独为全球提供芯片制造服务。

台积电的计划名为COUPE，工作原理如下：第一步涉及光学引擎提供1.6 Tbps的顶级带宽。第二步是在CoWoS封装中集成共封装光学器件（带交换机），达到6.4 Tbps。第三步包括所谓的"COUPE-on-CoWoS中介层"——在所有这些技术到位后，性能预计将达到近12.8 Tbps。

我查阅了"共封装光学器件"的定义——它指的是将光学收发器直接放在芯片上，而非作为芯片结构之间的"中介"组件。

其他光学技术布局

英伟达并非唯一寻求在这一过程中获利的硬件提供商。据报道，博通正在研发"Bailly"，这是一款基于CPO的以太网交换机，在较低功耗下可提供51.2 Tbps性能，公司希望将其集成到StrataXGS Tomahawk 5 ASIC中。IBM似乎正在致力于将这种光学电路技术引入数据中心，而AMD则完成了与硅光子学相关的收购。

AMD技术与工程高级副总裁Brian Amick在博客文章中写道："Enosemi一直作为我们在光子学方面的外部开发合作伙伴与我们协作，这次收购扩展了这种成功的合作关系。现在作为AMD的一部分，该团队将帮助我们立即扩展支持和开发各种光子学和共封装光学解决方案在下一代AI系统中的应用能力。"

三个观点

光子学技术的未来如何？

随着世界适应AI技术，这项技术有望成为主流。

以下是一篇详述硬件工程这一方面可能发展轨迹论文中的三个简短引用：

"光子学技术的进步激发了人们对研究光子计算作为有前景的AI计算模式的兴趣。"

"深度学习作为AI的一个子集，为优化光子设计、开发智能光学系统以及执行光学数据处理和分析提供了高效途径。"

"在AI计算中应用光子学技术预计将对包括光通信、自动驾驶和天文观测在内的多个领域产生变革性影响。"

我还喜欢宾夕法尼亚大学的这篇文章，展示了像Deep Jariwala这样的研究人员和工程师如何在纳米技术尺度上进行相关工作：

"这是我所在领域很多人的梦想，"Jariwala谈到这些新设计时说。"理论上，唯一的电子组件将是放在计算机旁边的强大激光器。不是将计算机插入电源插座，而是使用光纤电缆将其连接到激光器。"

这将是一种不同类型的接口。

让我们期待这成为分布式网络向前发展的重要组成部分。

Q&A

Q1：英伟达的光学网络技术有什么优势？

A：英伟达的Quantum-X和Spectrum-X光学网络交换机每端口速度高达1.6 Tb/s，功耗显著降低，延迟大幅减少，并提升大型系统的弹性和部署速度，相比传统电信号传输具有明显优势。

Q2：台积电COUPE计划的三个步骤分别是什么？

A：第一步是光学引擎提供1.6 Tbps带宽；第二步是在CoWoS封装中集成共封装光学器件达到6.4 Tbps；第三步是COUPE-on-CoWoS中介层技术，性能将达到近12.8 Tbps。

Q3：除了英伟达，还有哪些公司在布局光学技术？

A：博通正在研发基于CPO的以太网交换机"Bailly"，可提供51.2 Tbps性能；IBM致力于将光学电路技术引入数据中心；AMD完成了与硅光子学相关的收购，扩展光子学解决方案开发能力。