Nvidia en TSMC doorbreken 'Power Wall' met nieuwe optische switches

Nvidia zet een definitieve stap om de stroom- en signaalintegriteitsknelpunten aan te pakken die de groei van de grootste AI-datacenters dreigen te remmen. Begin juni 2026 bevestigde het bedrijf dat het is begonnen met het leveren van zijn next-generation Spectrum-X CPO (co-packaged optics) switch aan geselecteerde partners, ontwikkeld en geproduceerd in samenwerking met TSMC . Deze switches zijn gebouwd op TSMC's Compact Universal Photonic Engine (COUPE) siliciumfotonica-platform, een technologie die optische modules en switch-silicium in één enkele module integreert voor een drastisch betere energie-efficiëntie en bandbreedtedichtheid.

De samenwerking: Nvidia's MRM ontmoet TSMC's COUPE

Het hart van deze samenwerking is een diepgaande technische uitdaging. Nvidia ontwierp een Micro Ring Modulator (MRM) siliciumfotonica-engine, een doorbraak die de dichtheid van optische verbindingen herdefinieert . De uitdaging was altijd om MRM's op grote schaal te produceren met behoud van precieze fabricagecontrole, het beperken van thermische gevoeligheid en consistente modulatie op hoge snelheid. Door te werken met TSMC's geavanceerde procesengineering heeft Nvidia deze productie-uitdagingen opgelost .

TSMC levert het fundamentele verpakkingstechnologieplatform, genaamd COUPE (Compact Universal Photonic Engine). Dit platform integreert een 65-nanometer Electronic Integrated Circuit (EIC) met een Photonic Integrated Circuit (PIC) via TSMC's meest geavanceerde verpakkingstechnologieën: SoIC-X hybrid bonding voor 3D-stapeling en CoWoS voor interposer-gebaseerde chip-op-wafer-op-substraat-assemblage . Het resultaat is een 3D-gestapelde siliciumfotonica-engine – de eerste in zijn soort – die direct naast de Spectrum-X switch-ASIC in één enkele behuizing zit .

TSMC startte in april 2026 met de massaproductie van het COUPE-platform, wat de eerste keer was dat een toonaangevende chipbakker siliciumfotonica op schaal produceerde voor AI-datacenterapplicaties .

Hoe Co-Packaged Optics werkt – en waarom het ertoe doet

Traditionele netwerkswitches gebruiken insteekbare optische transceivers aan de voorkant. Data moet als elektrische signalen van de switch-ASIC, over een printplaat, naar een aparte transceiver reizen waar de omzetting naar licht pas plaatsvindt. Deze afstand veroorzaakt aanzienlijk signaalverlies – vaak rond de 22 dB – en vereist stroomverslindende egalisatiecircuits die veel hitte genereren .

Co-packaged optics elimineren dit probleem. Door de optische module in dezelfde behuizing als de switch-ASIC te plaatsen, wordt het elektrische pad ingekort tot substraatniveau. Licht komt direct via glasvezel de behuizing binnen en wordt omgezet met minimale elektrische reisafstand. De voordelen zijn enorm:

• Signaalverlies daalt van ~22 dB naar slechts ~4 dB .
• Stroomverbruik daalt tot 9 watt per 1.6 Tb/s-poort, vergeleken met ongeveer 30 watt voor traditionele insteekoptica .

Dit is geen marginale verbetering. De aanpak van Nvidia en TSMC levert een 3,5x tot 5x lager stroomverbruik per poort op ten opzichte van conventionele verbindingsmethoden . Op de immense schaal van een moderne AI-fabriek met honderdduizenden GPU's betekenen deze besparingen megawatts aan teruggewonnen vermogen en een veel robuuster en koeler draaiend netwerkweefsel.

Spectrum-X Photonics: Prestaties en Schaal

De nieuwe Spectrum-X Photonics-lijn verlegt de grenzen van de prestaties. De SN6800-variant levert tot 409,6 Tb/s aan totale bandbreedte in één enkele switch, bereikt via 512 poorten van 800 Gb/s (of dichtere configuraties die opschalen tot 2.048 poorten op 200 Gb/s) . Een compactere versie, de SN6810, biedt 102,4 Tb/s via 128 poorten van 800 Gb/s .

Deze switches zijn vloeistofgekoeld en ontworpen voor de op Ethernet gebaseerde AI-infrastructuren die hyperscalers en grote bedrijven samenstellen om generatieve AI-modellen te trainen en te draaien. Nvidia positioneert Spectrum-X Photonics als essentiële infrastructuur om clusters van meer dan een miljoen GPU's te verbinden in enorme, enkelvoudige 'AI-fabrieken' .

Zendingen en Beschikbaarheid

De technologie is van aankondiging naar levering gegaan. Nvidia begon formeel met het leveren van de Spectrum-X CPO-switch aan geselecteerde partners in begin juni 2026, zoals bevestigd door Senior Vice President of Networking Gilad Shainer op GTC Taiwan . De eerdere Quantum-X InfiniBand photonics-switch, die gebruikmaakt van dezelfde onderliggende CPO-technologie, werd al begin 2026 uitgeleverd .

Breedere beschikbaarheid van de Spectrum-X Photonics Ethernet-switches van toonaangevende infrastructuur- en systeemleveranciers wordt verwacht in de tweede helft van 2026, wat de grootschalige commerciële uitrol van deze siliciumfotonica-technologie markeert .

De samenwerking tussen Nvidia's ontwerp en TSMC's productie heeft siliciumfotonica van het lab naar een leverbaar product gebracht, wat een praktisch pad biedt om AI op te schalen zonder tegen de 'power wall' aan te lopen.