輝達 Spectrum-X 矽光子晶片：AI 資料中心能效飆約三倍

在最近 Hot Chips 大會上，輝達展示 Spectrum-X 矽光子晶片。這項新平台被視為 AI 資料中心的「救心針」，因為它能有效解決傳統網路在超大規模 AI 工廠中所面臨的頻寬、延遲與功耗瓶頸，成為未來世代資料中心的關鍵基礎。

從銅線到光學，再到矽光子

過去，伺服器與交換器的連線大多依賴銅線，雖然成本低，但在傳輸數百 Gb/s 的高速訊號時，電損嚴重、耗能高，甚至需要額外的數位訊號處理晶片（DSP）來補償，效率與穩定性都受到限制。為了改善這些問題，傳統資料中心開始引入光學模組，將電訊號轉為光訊號進行遠距離傳輸。

然而，傳統光學模組仍需經過 PCB 與外插式收發器，訊號路徑長、耗能依舊高。矽光子晶片（Silicon Photonics）的出現，則將光學元件直接整合在交換器 ASIC 封裝旁，形成所謂共封裝光學（Co-Packaged Optics, CPO）。這樣的設計大幅縮短了訊號路徑，降低功耗與延遲，並提升可靠性。

（Source：輝達）

Spectrum-X 的特點

根據輝達部落格，Spectrum-X Photonics 採用 200G/lane SerDes，它能提供高達 409.6 Tb/s 頻寬，單機最多支援 512 個 800G 埠口。與傳統架構相比，Spectrum-X 能讓資料中心達到 3 倍多能效提升、10 倍系統韌性，並將單埠功耗從約 30W 降至 9W。整體設計更省電、更可靠，對於需要高密度 GPU 叢集的 AI 工廠而言，這是一個顛覆性的方案。

除了 Spectrum-X，輝達也同步推出了 Quantum-X Photonics，這是一款針對 InfiniBand 網路的新世代交換平台。雖然其交換容量（115 Tb/s、144 埠 800G）略低於 Spectrum-X，但它內建 SHARP v4 網路內運算功能，特別適合超級電腦與單一大模型的高速訓練工作。

而 Spectrum-X Photonics 則預定在 2026 年推出，成為支撐下一代 AI 資料中心的核心技術。