Di Sebalik Suis Optik Spektrum-X oleh Nvidia dan TSMC: Kuasa yang Kurang, Bandwidth yang Lebih Pantas

Nvidia telah mengambil langkah besar bagi menangani masalah kesesakan kuasa dan integriti isyarat yang mengancam untuk mengehadkan pertumbuhan pusat data AI berskala besar. Pada awal Jun 2026, syarikat itu mengesahkan ia telah mula menghantar suis Spektrum-X CPO (co-packaged optics) generasi terbaru kepada rakan kongsi terpilih, yang dibangunkan dan dihasilkan dengan kerjasama TSMC . Suis ini dibina di atas platform fotonik silikon Compact Universal Photonic Engine (COUPE) TSMC, satu teknologi yang menggabungkan enjin optik dan silikon suis ke dalam satu modul tunggal untuk meningkatkan kecekapan kuasa dan ketumpatan lebar jalur secara mendadak.

Kerjasama Strategik: Nvidia MRM Bertemu COUPE TSMC

Di tengah-tengah kerjasama ini adalah kolaborasi teknikal yang mendalam. Nvidia mereka bentuk enjin fotonik silikon Micro Ring Modulator (MRM), satu kejayaan yang mentakrifkan semula ketumpatan sambungan optik yang mungkin . Cabarannya adalah untuk mengeluarkan MRM pada skala besar sambil mengekalkan kawalan fabrikasi yang tepat, mengurangkan kepekaan terma, dan memastikan modulasi berkelajuan tinggi yang konsisten. Dengan kerjasama kejuruteraan proses termaju TSMC, Nvidia telah menyelesaikan cabaran pengeluaran berskala besar ini .

TSMC menyediakan platform pembungkusan asas, dipanggil COUPE (Compact Universal Photonic Engine). Platform ini mengintegrasikan litar bersepadu elektronik (EIC) 65-nanometer dengan litar bersepadu fotonik (PIC) menggunakan teknologi pembungkusan paling maju TSMC: ikatan hibrid SoIC-X untuk penindanan 3D dan CoWoS untuk pemasangan cip-di-atas-wafer-di-atas-substrat berasaskan interposer . Hasilnya adalah enjin fotonik silikon 3D yang ditindan—yang pertama seumpamanya di dunia—yang terletak terus bersebelahan cip ASIC suis Spektrum-X di dalam satu pakej tunggal .

TSMC mula mengeluarkan platform COUPE secara besar-besaran pada April 2026, menandakan pertama kalinya sebuah foundri terkemuka menghasilkan fotonik silikon pada skala besar untuk aplikasi pusat data AI .

Bagaimana Co-Packaged Optics Berfungsi—dan Mengapa Ia Penting

Suis rangkaian tradisional menggunakan transceiver optik pluggable yang dimasukkan ke panel hadapan. Data mesti bergerak sebagai isyarat elektrik dari cip ASIC suis, merentasi papan litar bercetak, ke transceiver berasingan di mana penukaran kepada cahaya akhirnya berlaku. Jarak ini memperkenalkan kehilangan isyarat yang ketara—selalunya sekitar 22 dB—dan memerlukan litar penyamaan yang menggunakan kuasa tinggi, menjana haba yang banyak .

Co-packaged optics menghapuskan masalah ini. Dengan meletakkan enjin optik di dalam pakej yang sama dengan cip ASIC suis, laluan elektrik dipendekkan ke tahap substrat. Cahaya memasuki pakej secara langsung melalui gentian dan ditukar dengan pergerakan elektrik yang minimum. Faedahnya sangat ketara:

• Kehilangan isyarat menurun dari ~22 dB ke ~4 dB .
• Penggunaan kuasa jatuh kepada serendah 9 watt untuk setiap port 1.6 Tb/s, berbanding kira-kira 30 watt untuk optik pluggable tradisional .

Ini bukan penambahbaikan kecil. Pendekatan Nvidia dan TSMC memberikan pengurangan kuasa 3.5x hingga 5x ganda bagi setiap port berbanding kaedah sambungan konvensional . Pada skala besar kilang AI moden dengan ratusan ribu GPU, penjimatan ini diterjemahkan kepada megawatt kuasa yang boleh digunakan semula dan fabrik rangkaian yang jauh lebih berdaya tahan dan lebih sejuk operasinya.

Spektrum-X Photonics: Prestasi dan Skala

Rangkaian Spektrum-X Photonics baharu menolak sempadan prestasi. Varian SN6800 menyampaikan sehingga 409.6 Tb/s lebar jalur agregat dalam satu suis, dicapai melalui 512 port 800 Gb/s (atau konfigurasi lebih padat sehingga 2,048 port pada 200 Gb/s) . Versi yang lebih kompak, SN6810, menyediakan 102.4 Tb/s melalui 128 port 800 Gb/s .

Suis ini disejukkan cecair dan direka untuk infrastruktur AI berasaskan Ethernet yang sedang dipasang oleh penyedia perkhidmatan hiperskala dan perusahaan besar untuk melatih dan menjalankan model AI generatif. Nvidia meletakkan Spektrum-X Photonics sebagai infrastruktur penting untuk menyambungkan kluster lebih sejuta GPU di seluruh 'kilang AI' besar dalam satu bangunan .

Penghantaran dan Ketersediaan

Teknologi ini telah beralih dari pengumuman kepada penghantaran. Nvidia secara rasmi mula menghantar suis CPO Spektrum-X kepada rakan kongsi terpilih pada awal Jun 2026, seperti yang disahkan oleh Naib Presiden Kanan Rangkaian, Gilad Shainer, di GTC Taiwan . Suis fotonik InfiniBand Quantum-X yang lebih awal, yang menggunakan teknologi CPO asas yang sama, sudah mula dihantar pada awal 2026 .

Ketersediaan meluas untuk suis Ethernet Spektrum-X Photonics daripada vendor infrastruktur dan sistem terkemuka dijangka pada separuh kedua 2026, menandakan pelancaran komersial berskala besar teknologi fotonik silikon ini .

Kerjasama antara reka bentuk Nvidia dan pembuatan TSMC telah membawa fotonik silikon daripada penyelidikan kepada produk yang siap dihantar, menawarkan laluan praktikal untuk menskalakan AI tanpa terlanggar tembok kuasa.