La rivoluzione dei data center avanza tramite il silicio "fotonico", con NVIDIA che ha presentato al GTC 2025 le sue nuove piattaforme di switch per reti di livello exascale. I sistemi Spectrum-X Photonics e Quantum-X Photonics rappresentano un balzo tecnologico che potrebbe ridefinire le infrastrutture di rete nei prossimi anni, offrendo velocità di trasferimento dati fino a 1,6 terabit al secondo per porta, con una capacità aggregata di 400 terabit al secondo. Questa tecnologia consente l'operatività coordinata di milioni di GPU, superando significativamente i limiti delle soluzioni di rete convenzionali non solo in termini di prestazioni ma anche di efficienza energetica e affidabilità.
L'evoluzione della connettività nei data center AI
Le nuove piattaforme si distinguono per la loro straordinaria flessibilità di configurazione. Gli switch Spectrum-X Photonics possono essere configurati con 128 porte a 800Gb/s o 512 porte a 200Gb/s, raggiungendo una larghezza di banda totale di 100Tb/s. Il modello di fascia superiore offre invece 512 porte a 800Gb/s o addirittura 2.048 porte a 200Gb/s, per un throughput complessivo di 400Tb/s. La serie Quantum-X Photonics, orientata verso la tecnologia InfiniBand, presenta 144 porte a 800Gb/s, utilizzando SerDes da 200Gb/s per un'efficiente trasmissione dei dati.
Rispetto alle precedenti generazioni di soluzioni di rete, Quantum-X raddoppia le prestazioni e aumenta di cinque volte la scalabilità del calcolo AI, rendendolo particolarmente adatto per carichi di lavoro ad alta intensità e per la costruzione di cluster AI ancora più grandi. Questa scalabilità rappresenta un fattore critico nell'era dei modelli di intelligenza artificiale sempre più complessi e delle applicazioni che richiedono elaborazione distribuita.
Raffreddamento e sostenibilità al centro del progetto
Gli switch InfiniBand Quantum-X integrano un sistema di raffreddamento a liquido, garantendo che i chip operino alla massima efficienza senza surriscaldarsi. Questo approccio comporta un miglioramento dell'efficienza energetica di 3,5 volte, un'affidabilità di rete 10 volte maggiore e un'integrità del segnale 63 volte più forte rispetto alle soluzioni tradizionali.
La riduzione del consumo energetico rappresenta un vantaggio significativo in un momento in cui la sostenibilità dei data center è diventata una priorità globale. Inoltre, secondo NVIDIA, i tempi di implementazione aumentano di 1,3 volte, rendendo questi switch una soluzione più efficace per i data center AI su scala hyperscale.
Partnership strategiche e innovazione tecnologica
Al cuore di questa innovazione c'è la piattaforma di TSMC denominata Compact Universal Photonic Engine (COUPE), che combina un circuito integrato elettronico (EIC) a 65nm con un circuito integrato fotonico (PIC) utilizzando la tecnologia di packaging SoIC-X dell'azienda. NVIDIA ha collaborato con numerosi partner industriali, tra cui Coherent, Corning, Foxconn, Lumentum e Senko, per stabilire un proprio ecosistema con una catena di approvvigionamento stabile.
Questa collaborazione strategica consentirà a NVIDIA e ai suoi partner di costruire cluster AI e data center che erano precedentemente impossibili utilizzando hardware proprietario. La creazione di un ecosistema completo è fondamentale per garantire l'adozione diffusa di queste tecnologie rivoluzionarie e per superare le sfide legate all'integrazione della fotonica al silicio su larga scala.
Tempistiche di rilascio e futuro della fotonica
NVIDIA prevede che gli switch Quantum-X InfiniBand saranno rilasciati entro la fine del 2025, mentre gli switch Ethernet Spectrum-X Photonics arriveranno sul mercato nel 2026. L'adozione di queste tecnologie dipenderà dalla volontà delle organizzazioni di aggiornare le proprie infrastrutture di rete esistenti, un processo che richiede investimenti significativi ma che promette ritorni importanti in termini di prestazioni e scalabilità.
Guardando al futuro, la roadmap di TSMC per la tecnologia COUPE appare promettente. La prossima iterazione della tecnologia dell'azienda incorporerà la tecnologia COUPE all'interno del packaging CoWoS, combinando direttamente l'ottica con uno switch. Questo consentirà connessioni ottiche a velocità fino a 6,4Tb/s. La terza versione punta a spingere le velocità fino a 12,8Tb/s, integrando direttamente nel package del processore, aprendo nuovi orizzonti per le architetture di calcolo distribuite.