NVIDIA, veri merkezi bağlantılarını yeniden şekillendiriyor ve optik ile elektrik bileşenlerini sorunsuz bir şekilde birleştiriyor. Ancak bunu tek başına yapmıyor. Bu tür yeniliklerin merkezinde ise sektördeki ortaklarıyla yürütülen yakın işbirliği yer alıyor.
NVIDIA’nın ağ platformu, ileri düzey döküm tesisleri, yenilikçi lazer teknolojileri ve gelişmiş fiber çip çözümleri konusundaki lider ortaklarından en iyi teknolojileri bir araya getiriyor. Çözüm tasarımının her aşamasını koordine ederek, NVIDIA yalnızca dünya standartlarında donanımı değil, aynı zamanda ölçeklenebilir, güvenilir ve yüksek performanslı optik sistemler geliştirmek için gereken destekleyici yetenekleri de kullanıyor. Sonuç olarak, veri akış hızı ve enerji verimliliği taleplerini karşılayan uyumlu bir ekosistem oluşturuluyor ve optik bağlantılar için yeni bir standart belirleniyor.
Bu yazıda, NVIDIA’nın işbirlikleri ve teknik temelleri doğrultusunda geliştirdiği co-packaged optics (CPO) platformunu yakından inceleyeceğiz: fotonik entegre devreler (IC’ler), elektronik IC’ler, fiberler, paketleme, bağlantı elemanları ve lazerler. Bu keskin teknolojileri ele alarak, NVIDIA ekosisteminin ölçeklenebilir ve enerji verimli yapay zeka fabrikası bağlantılarının geleceğini nasıl mümkün kılacağını detaylandıracağız.
TSMC’nin Mikro Halkalı Modülatör Problemlerini Çözmeye Yardımı
CPO yeniliğinin merkezinde NVIDIA’nın Mikro Halkalı Modülatör silisyum fotonik motoru bulunuyor. Bu, optik bağlantıların yoğunluğunu ve verimliliğini yeniden tanımlayan bir devrim. Doğrudan her dalga boyunda 200Gbps PAM4 modülasyon için tasarlanan Mikro Halkalı Modülatör, olağanüstü düşük yoğunlukta bir alan sunuyor. Bu, fiziksel kompaktlıkla bağlı olmaksızın beklenmedik veri akışı hızları elde etmeyi sağlıyor. Bu düzeyde bir entegrasyon, güç tüketimini minimize edip termal yönetimini maksimize eden daha küçük paket form faktörleri gerektiren yeni nesil veri merkezi anahtarlayıcılarının ve işlemcilerinin yönü için anahtardır.
TSMC ile derin işbirliği, NVIDIA’nın Mikro Halkalı Modülatörler ile ilgili tarihsel üretim problemlerini üretim ölçeğinde çözmesine yardımcı olmuştur. Bu, üretim sürecinin hassas kontrolünü, termal hassasiyeti azaltmayı ve tutarlı yüksek hızlı modülasyonu içeriyor. Gelişmiş süreç mühendisliği ve rafine kontrol teknikleri sayesinde, NVIDIA ve TSMC güvenilir ve tekrar edilebilir performans elde etti. Bu, en küçük geometrilerde bile her modülatörün, hiperskal dağıtım için gerekli standartları karşılamasını sağlıyor.
Mikro Halkalı Modülatör’ü farklı kılan, sağladığı küçük alan ile sağlam termal kontrolün birleşimi. Bu, daha büyük modülatör türlerinin geleneksel katman planı kısıtlamalarını aşmasını ve tek bir pakette optik bağlantı akış hızlarının çoklu sıralı ölçeklenmesini sağlıyor. Buna bağlı olarak, yüksek hızlı bağlantıların yoğun dizileri mümkün hale geliyor. Bu sayede, her cihaza bilgi akımının artırılması dramatik şekilde artırılırken, güç ve termal bütçeler de aşılmamış oluyor.
Modüler Optik Alt Montajların Hızlı Dağıtımı Nasıl Sağladığı
Quantum-X fotonik anahtarı, bir dizi optik alt montajla desteklenen ve gelecek nesil veri merkezleri için olağanüstü bant genişliği ve bağlantı sağlayan bir sistemdir. Her optik alt montaj, 4.8Tbps gönderme ve 4.8Tbps alma bant genişliği sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu yeteneklerin arkasında, her biri 1.6Tbps gönderme ve 1.6Tbps alma kapasitesi sunan üç COUPE tabanlı optik motor yer alıyor. Bu motorlar, fotonik ve elektronik devrelerin ileri düzey entegrasyonu kullanılarak, yalnızca yoğun co-paketleme sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda yüksek güç ve termal verimlilik de sunuyor.
Her optik motor, gönderim ve alım için sekiz 200Gbps PAM4 hattı ile çalışıyor. Bu yapıda, her motor için sekiz gönderim, sekiz alım ve iki lazer giriş fiberi bulunuyor. Bu işlemi, anahtarlama dokusu ile optik arayüzleri arasında düşük gecikmeli ve yüksek güçlü iletişim sağlıyor. Hem yapay zeka odaklı hem de hiperskal ortamlara yönelik talepleri karşılayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu alt montajın önemli bir gelişimi, elektrik arayüzünden anahtarlama paketine modüler bağlantıyı destekleyen soket tabanlı tasarımıdır. Bu sayede, sahada hızlı dağıtım ve bakım sağlanıyor.
Alt montaj, optik motorlara hava geçirmez bir fiber arayüzü sağlamaya devam eder. Bu sızdırmaz, kir tutmayan tasarım, operasyonel talepler artarken bile uzun vadeli güvenilirlik ve performansı garanti ediyor.
Her Quantum-X anahtar ASIC’i 28.8Tbps tam çift yönlü bant genişliği sağlıyor, bu da altı yüksek kapasiteli optik alt montajla sağlanıyor. Bu alt montajlar, anahtar paketi üzerindeki arayüzde sorunsuz bir şekilde entegre edilerek yoğun elektriksel ve termal bağlantı sağlıyor. Tüm anahtar çekirdeği ve optik modüller için verimli sıvı soğutma sağlamak üzere tasarlanmış sıkı bir yapı sunuyor. Quantum-X fotonik sıvı soğutmalı anahtar sistemi, dört Quantum-X çipi barındırarak 115.2Tbps tam çift yönlü bant genişliği sunuyor ve her biri için 800Gbps 144 port üzerinde düşük gecikme ve ölçeklenebilirlik sağlıyor.
Spectrum-X Ethernet fotonik çoklu çip modül paketi, şimdiye kadar görülen en yoğun elektro-optik paketi sunuyor. Tek bir kompakt alanda 32 silisyum fotonik motorunu entegre ediyor. Her bir optik motor, 16 gönderim ve 16 alım hattı ile yapılandırılmış olup, 3.2Tbps veri akışı sağlıyor ve topluca eşi benzeri görülmemiş toplam bant genişliği sunuyor.
Bu gelişmiş motorlar artık doğrudan modül alt yapısına lehimleniyor. Bu, üretim ölçeğinde sağlıklı elektrik bağlantıları ve olağanüstü güvenilirlik sağlıyor. Bu tasarım, küçük bir pakette 512 adet 200Gbps elektriksel veri hattı sunarak veri kanalı yoğunluğunu büyük ölçüde artırıyor ve güç ile termal yönetimini optimize ediyor.
Dışarıyla sorunsuz bir bağlantı sağlamak için modül, montaj verimliliğini artıran ve tamamen otomatik, seri üretim iş akışlarını destekleyen çıkarılabilir bir optik konektör kullanıyor. Bu yenilikçi arayüz, fiber bağlantısını basitleştiriyor ve aynı zamanda hassasiyet ve tekrar edilebilirlik sağlıyor; bu da Spectrum-X Ethernet fotonik paketini hiperskal veri merkezleri ve gelecek nesil yapay zeka altyapıları için devrim niteliğinde bir çözüm olarak öne çıkarıyor.
Dış Lazer Kaynağının Optik Anahtarlarda Güvenilir Işık Dağıtımını Sağlaması
Quantum-X fotonik ve Spectrum-X Ethernet fotonik anahtarlarının optik performansını destekleyen temel unsur, gelişmiş dış lazer kaynağı (ELS) modülüdür. Bu, entegre optik motorlara lazer gücünün nasıl iletildiğini yeniden tanımlayan yüksek güçlü, sahada değiştirilebilir bir birimdir. Kendi özel, termal olarak kontrol edilen bir ortamda konumlanmış olan ELS, her lazerin stabil bir termal aralıkta çalışmasını sağlar. Wavelength kaymasını azaltır ve erken arızalara neden olabilecek yıpranma mekanizmalarını engeller.
Bu yaklaşım, geleneksel veri merkezi optiğinde tekrar eden termal döngülerin lazer ömrünü hızla bozduğu ve pahalı ağ kesintilerine yol açabildiği kalıcı güvenilirlik darboğazlarından birine çözüm sunmaktadır.
NVIDIA’nın yüksek güçlü ELS modüllerini benimsemesi, Quantum-X fotonik ve Spectrum-X Ethernet fotonik anahtarlarının ışık üretimini merkezi hale getirmesi sayesinde, veri merkezindeki toplam lazer sayısını legacy tasarımlara göre dört kat azaltmaktadır. Bu konsolidasyon, hem sermaye hem de işletme maliyetlerini düşürmekle kalmaz, aynı zamanda bireysel lazer arızaları ile ilişkili ağ arızalarının olasılığını da azaltır.
Her ELS modülü, modüler ve yerinde değiştirilebilir şekilde tasarlanmıştır; bu sayede veri merkezi operatörleri çevredeki anahtar alt yapısını etkilemeden birimleri değiştirilebiliyor. Bu modüler tasarım, standart bir modülatör form faktörü ile uyumlu olup, bakım iş akışlarını düzene sokmak ve hızlı hata ayıklamayı sağlamak için tasarlanmıştır. Bu sayede ağ bütünlüğü, en az hizmet kesintisi ile korunabiliyor.
Her ELS, optik motorlara hassas bir şekilde fiber bağlanmış sekiz yüksek kaliteli lazer içerir. Tek bir ELS, Quantum-X anahtarındaki 576 gönderim hattından 32’sini besleyebilmektedir. Bu, co-paketlenmiş fotonik motorlara dağıtılmış ışık sağlayarak, Quantum-X fotonik platformunun diğer teklifler arasında öne çıkan eşsiz bant genişliği yoğunluğunu mümkün kılmaktadır. Spectrum-X Ethernet fotonik anahtarları da aynı ELS modülünü kullanacak; tek ASIC versiyonu için 16, quad ASIC versiyonu için ise 64 modül bulunacaktır.
NVIDIA CPO Platformu Hakkında Daha Fazla Bilgi Edinin
Quantum-X fotonik ve Spectrum-X Ethernet fotonik anahtarları, NVIDIA’nın ekosistem ortaklarıyla yıllar süren yeniliklerin sonucudur. Bu co-packaged anahtarlar, hem silisyum ve transistör seviyesinde, hem de termal yönetim, güvenilirlik, yüksek hacimli fiber entegrasyonu ile çip üzerinde istikrarlı lazer performansı konularında karmaşık zorluklarla başa çıkmaktadır.
Quantum-X fotonik ve Spectrum-X Ethernet fotonik, gelecek nesil yapay zeka fabrikaları için gereken yüksek derecede güvenilir ve enerji verimli ağ altyapılarını mümkün kılan temel bileşenlerdir. Modülerlik, verimlilik ve sağlam mühendisliği bir araya getirerek bu platformlar, veri merkezlerinin ölçeklenebilir bir şekilde büyümesini sağlar ve yapay zeka odaklı uygulamaların artan taleplerini karşılar; bu da NVIDIA’nın veri merkezi bağlantısındaki liderliğini güvence altına alır. Daha fazlası için buradan detaylara ulaşabilirsiniz.
Daha fazla bilgi için önceki CPO teknik blogumuza göz atabilir ve co-packaged optik anahtarlarla ilgili derin bir incelemeye dair videomuzu izleyebilirsiniz. Ayrıca silisyum fotonik web sitemizi ziyaret ederek devam eden duyurular ve ürün güncellemeleri alabilirsiniz.