Reposant sur quatre puces phoniques maison, le switch optique de Nvidia est attendu un peu plus tard dans l'année, voire 2026. (Crédit S.L.)
Nvidia annonce la commercialisation de ses switchs photoniques - Spectrum-X Photonics Ethernet and Quantum-X Photonics - basés sur la technologie optique intégrée (co-packagée), visant à améliorer les performances des centres de données tout en réduisant considérablement la consommation électrique et les coûts de déploiement. Jensen Huang, CEO de Nvidia, et Gilad Shainer, VP Networking chez Nvidia, nous détaillent les innovations technologiques qui accompagnent ces équipements réseau.
Lors de la conférence GTC 2025, du 17 au 20 mars à San José, Nvidia a présenté un commutateur Infiniband - et bientôt Ethernet - basé sur sa puce photonique avec une intégration directe de l'optique au sein même du switch, éliminant ainsi le besoin de transceivers externes. Ce procédé technologique, dit co-packaging optique, embarque directement l'ingénierie optique dans les systèmes électroniques, une méthode développée en collaboration étroite avec des partenaires technologiques majeurs et exploitant des procédés avancés de fabrication chez TSMC. Ces switchs optiques - Spectrum-X Photonics Ethernet et Quantum-X Photonics Infiniband atteignent des débits impressionnants, jusqu'à 1,6 téraoctet par seconde, constituant une première mondiale selon Jensen Huang, CEO et cofondateur de Nvidia.
Conçu pour les centres de données IA utilisant Ethernet, le Spectrum-X Photonics assure une bande passante nettement supérieure aux configurations Ethernet traditionnelles. Ses configurations incluent 128 ports de 800 Gbit/s ou 512 ports de 200 Gbit/s, pour une bande passante totale de 100 Tbit/s. Pour les déploiements à plus grande échelle, Spectrum-X peut être étendu à 512 ports de 800 Gbit/s ou 2 048 ports de 200 Gbit/s, pour atteindre un débit impressionnant de 400 Tbit/s. Taillé pour l'entraînement et l'inférence de modèles d'IA, le switch Quantum-X Infiniband dispose de 144 ports 800 Gbit/s et utilise un SerDes (serialiseur/deserialiseur) de 200 Gbit/s pour optimiser les performances. Il est équipé d'un refroidissement liquide , ce qui le rend plus économe en énergie et assure sa stabilité sous de fortes charges de travail. Le coeur de cette innovation repose sur l'utilisation de modulateurs optiques en anneau résonant, permettant une modulation efficace de la lumière à l'intérieur même de puces optiques. Ces puces sont ensuite superposées à des circuits électroniques classiques via des technologies sophistiquées d'empilage 3D.
L'intégration directe des fibres optiques aux composants électroniques supprime de nombreux éléments intermédiaires. Cette simplification architecturale permet une nette réduction du nombre de pièces nécessaires dans chaque rack de serveurs, diminuant ainsi la complexité de montage et de maintenance. Selon Gilad Shainer, VP Networking chez Nvidia, cette approche promet d'économiser jusqu'à 10 fois l'énergie traditionnellement consommée par les solutions optiques actuelles.
La puce photonique de Nvidia avec ses modulateurs optiques devrait également être utilisée par Cisco dans de prochains équipements. (Crédit S.L.)
Avantages économiques et énergétiques
L'élimination des transceivers représente un gain économique significatif. Jensen Huang précise que chaque transceiver externe traditionnel consomme environ 30 watts et coûte approximativement 1000 à 1200 dollars pièce. Dans un centre de données équipé de centaines de milliers de GPU, le nombre de transceivers requis peut s'élever à plusieurs millions de dollars, engendrant une consommation électrique considérable pouvant atteindre plusieurs dizaines de mégawatts et un investissement initial très élevé.
En intégrant directement l'optique dans ses switchs, Nvidia promet des économies d'énergie majeures. Selon les estimations présentées, un centre de données équipé de ces switchs optiques peut économiser plusieurs dizaines de mégawatts. Jensen Huang illustre cet avantage par une comparaison concrète : "une économie de 60 mégawatts équivaut à alimenter environ 60 racks de serveurs équipés de nos dernières technologies GPU". Ces réductions drastiques de consommation électrique se traduisent aussi par des coûts opérationnels significativement moindres, augmentant ainsi la compétitivité économique des infrastructures basées sur cette technologie.
Le commutateur Quantum-X Photonics (Infiniband), doté de quatre puces photoniques refroidies par eau, sera livré un peu avant le modèle Ethernet, héritage Mellanox oblige. (crédit S.L.)
Implications industrielles et commerciales
L'intégration optique ouvre également la voie à de nouvelles perspectives de mise à l'échelle pour les très grands centres de données. Les switchs optiques co-packagés facilitent les connexions à grande échelle, permettant de gérer efficacement des configurations impliquant plusieurs centaines de milliers, voire des millions de GPU. Cette capacité d'évolution répond directement aux besoins croissants de puissance de calcul liés à l'intelligence artificielle et à la gestion massive des données.
Selon Gilad Shainer, l'absence de transceivers externes facilite également les opérations de maintenance et réduit significativement les temps d'arrêt liés aux interventions humaines. Cette simplification opérationnelle est particulièrement pertinente dans les environnements nécessitant une disponibilité maximale, tels que les grands centres de données d'entreprise et les installations dédiées à l'intelligence artificielle.
Partenariats et disponibilité commerciale
La mise en oeuvre réussie de cette technologie a été rendue possible grâce à un large écosystème de partenaires industriels spécialisés dans les technologies optiques, les processus d'emballage et les systèmes optiques intégrés. On peut citer Coherent, Eoptolink, Fabrinet et Innolight pour le développement, la fabrication et la fourniture des émetteurs-récepteurs. Parmi les autres partenaires figurent Browave, Corning Incorporated, Fabrinet, Foxconn, Lumentum, Senko, SPIL, Sumitomo Electric Industries et TFC Communication. Nvidia a ainsi pu surmonter les défis techniques majeurs auxquels d'autres acteurs du marché s'étaient heurtés auparavant, notamment Intel, dont les tentatives similaires n'avaient pas abouti principalement à cause des difficultés rencontrées dans le packaging optique. Broadcom, de son coté, n'a toujours pas finalisé son produit.
La disponibilité commerciale des switchs optiques intégrés de Nvidia est prévue pour 2026. La société anticipe un accueil favorable du marché, en particulier dans le secteur des grandes infrastructures cloud et des entreprises ayant des besoins intensifs en calcul, pour lesquelles ces économies d'énergie et de coûts sont particulièrement attractives.
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