Гонка в области ИИ накладывает отпечаток на облик ЦОД: сетевая инфраструктура становится всё сложнее и сложнее в погоне за высокой пропускной способностью и минимальными задержками. За это приходится платить повышенным расходом энергии на обеспечение работы оптических трансиверов. Поэтому NVIDIA представила новое поколение коммутаторов с интегрированной кремниевой фотоникой, которое должно решать эту проблему, а заодно обеспечить повышенную надёжность и скорость развёртывания сетевой инфраструктуры.

По оценкам NVIDIA, традиционный облачный дата-центр на каждые 100 тысяч серверов расходует 2,3 МВт энергии на обеспечение работы оптических трансиверов, но в ИИ-кластерах, где каждому ускорителю нужно своё быстрое сетевое подключение, эта величина может достигать уже 40 МВт, т.е. до 10 % от общего уровня энергопотребления всего комплекса. Гораздо разумнее было тратить эту энергию на вычислительную, а не сетевую инфраструктуру.

Источник здесь и далее: NVIDIA

Новые коммутаторы Spectrum-X и Quantum-X должны решить эту проблему кардинально. В них применены новые ASIC, объединяющие на одной подложке чип-коммутатор и фотонные модули. Такой подход позволяет отказаться сразу от нескольких звеньев традиционной цепочки, входящих в классический оптический трансивер. Современный высокоскоростной трансивер включает восемь лазеров, которые потребляют порядка 10 Вт, и DSP-блок, который требует 20 Вт.

Интегрированная фотоника позволяет обойтись всего двумя внешними лазерами для обеспечения работы одного порта 1,6 Тбит/с. Лазеры соединяется в этой схеме непосредственно с фотонным модулем на борту новых ASIC. Собственно оптический движок в составе ASIC потребляет всего 7 Вт, ещё 2 Вт требует лазер. Разница в энергопотреблении минимум трёхкратная.

Кроме того, упрощение схемы соединений способствует повышению надёжности: NVIDIA говорит о 63-кратном улучшении целостности сигнала, которому не приходится добираться через несколько электрических соединений от ASIC до трансивера и внутри последнего, и о десятикратном повышении общей надёжности сети. Если в традиционной схеме потери сигнала на его электрическом пути могут составлять 22 дБ, то для схемы с фотонным модулем этот показатель составляет всего 4 дБ.

Новая схема упаковки ASIC достаточно сложна: в ней реализованы разъёмные оптические соединители, позволяющие реализовывать сценарии с различной конфигурацией портов коммутаторов, со скоростями от 200 до 800 Гбит/с. Флагманский коммутатор Spectrum SN6800 включает 512 портов 800GbE с совокупной скоростью коммутации 409,6 Тбит/с. Модель SN6810 компактнее, она предлагает 128 портов 800GbE и коммутацию до 102,4 Тбит/с.

Серия Quantum-X пока представлена моделью Quantum 3450-LD: 144 порта 800G InfiniBand с совокупной производительностью 115 Тбит/с. Сочетание высокой плотности с такими скоростями потребовала разработки и интеграции кастомной системы жидкостного охлаждения. Новые коммутаторы Quantum-X станут доступны во II половине этого года, а Spectrum-X — во II половине 2026 года.

В оптических движках собственной разработки NVIDIA использованы микрокольцевые модуляторы (MRM), реализация которых стала доступной благодаря сотрудничеству NVIDIA с TSMC в области упаковки «многоэтажных» чипов COUPE. Помимо TSMC в создании новых коммутаторов приняли участие компании Browave, Coherent, Corning Incorporated, Fabrinet, Foxconn, Lumentum, SENKO, SPIL, Sumitomo Electric Industries и TFC Communication.

Особенно серьёзно преимущества новой схемы проявляют себя в больших масштабах, на уровне сотен тысяч ускорителей. Время развёртывания снижается в 1,3 раза, а общая надёжность сети становится на порядок выше. Правда, пока что речь идёт только о коммутаторах — оптические кабели будут напрямую подключаться к их портам. Однако другой конец кабеля всё равно будет уходить в трансивер, обслуживающий отдельный ускоритель или узел. Также пока нет никаких планов по переводу NVLink на «оптику», поскольку внутри узла и NVL-стойки работать с «медью» по-прежнему проще и выгоднее.

Celestial AI, разрабатывающая платформу оптического интерконнекта Photonic Fabric, объявила о привлечении $250 млн в ходе раунда финансирования серии C1. Раунд возглавила Fidelity Management & Research Company, общий объём привлечённого бизнесом капитала за всё время достиг $515 млн, сообщает пресс-служба компании.

В числе новых инвесторов — фонды, контролируемые BlackRock, Maverick Silicon, Tiger Global Management и Лип-Бу Таном (Lip-Bu Tan). Участвовали и прежние инвесторы, включая AMD Ventures, Koch Disruptive Technologies (KDT), Temasek, принадлежащая последней Xora Innovation, а также Porsche Automobil Holding SE и The Engine Ventures.

Как заявляют в Celestial AI, появление «рассуждающих» ИИ-моделей и автономных ИИ-агентов, выросли и требования к инфраструктуре. Современные ИИ-кластеры уже включают десятки тысяч ускорителей, а со временем они станут ещё больше. Для них требуется эффективная во всех отношениях система передачи данных. Photonic Fabric, по словам Celestial AI, представляет собой «единственную» технологическую платформу, отвечающую всем требованиям таких систем, задавая новые стандарты пропускной способности, задержек, энергоэффективности и совокупной стоимости владения.

Источник изображения: Celestial AI

Для того, чтобы справиться с быстрыми изменениями ИИ-инфраструктуры, платформа Photonic Fabric обеспечит объединение в единую сеть вычислительных ИИ-мощностей, от кластеров чипов до групп серверов в разных стойках. Предлагается полный набор продуктов для передачи данных, коммутации и упаковки, которые послужат основой оптических масштабируемых сетей. Photonic Fabric полностью совместима со стандартными для индустрии процессами производства и 2.5D-упаковки.

Тесное сотрудничество с гиперскейлерами, производителями и упаковщиками чипов и новые средства позволят компании масштабировать производство своих решений для удовлетворения спроса со стороны клиентов. На рынке уже есть сходные решения вроде Lightmatter Passage или Ayar Labs TeraPhy. В 2024 году Celestial AI предлагала связать оптикой HBM, DDR5 и процессоры. Ранее компания уже привлекла $100 млн и $175 млн в ходе двух раундов финансирования.

Nokia завершила покупку Infinera, что позволит финской компании усилить компетенции и масштабировать бизнес в сфере оптических сетей, а также позволит ускорить рост в сегменте ЦОД, сообщает пресс-служба компании. В подразделении Nokia Network Infrastructure отметили высокую скорость одобрения сделки регуляторами и поддержку соглашения клиентами компаний.

Теперь речь идёт о формировании фактически новой организации, которая будет задавать тренды в отрасли и обеспечит клиентам доступ к всевозможным оптическим сетевым технологиям при поддержке Nokia Bell Labs. Масштабирование бизнеса позволит ускорить расширение портфолио продуктов. О подписании окончательного соглашения Nokia и Infinera объявили в июне 2024 года. Предполагалось, что Nokia сможет купить компанию из расчёта $6,65 за акцию, а владельцы ценных бумаг Infinera смогут продать их, получить взамен акции Nokia или выбрать комбинированный вариант.

Команда Infinera присоединится к бизнесу Optical Networks компании Nokia, при этом бывший глава Infinera Дэвид Херд (David Heard) войдёт в группу Network Infrastructure в роли главы стратегического развития. Объединённая компания располагает более 1 тыс. клиентов по всему миру, обеспечивая своими решениями крупнейших операторов связи, а также крупнейших корпоративных клиентов, включая коммунальные, государственные, исследовательские и образовательные структуры.

Источник изображения: Nokia

В Nokia рассчитывают, что сделка будет способствовать росту операционной прибыли и прибыли на акцию (EPS) в 2025 году и намерена заработать по итогам сделки более €200 млн к 2027 году. В частности, к 2027 году сделка должна обеспечить рост EPS более чем на 10 %. При этом не все сетевые активы приходятся Nokia ко двору. Например, в начале 2025 года Nokia завершила продажу Франции подразделения Alcatel Submarine Networks (ASN), занимающегося подводными кабелями.

Компания STMicroelectronics объявила о разработке фотонного чипа PIC100, предназначенного для организации высокоскоростного оптического интерконнекта в дата-центрах, ориентированных на задачи ИИ. Изделие создано в сотрудничестве с Amazon Web Services (AWS).

Чипы PIC100 планируется изготавливать с использованием технологического процесса BiCMOS на основе 300-мм кремниевых пластин. Метод BiCMOS предполагает объединение биполярных и КМОП-транзисторов на одном кристалле. Такой подход позволяет совместить преимущества компонентов обоих типов: технология обеспечивает улучшенную производительность по сравнению с КМОП-решениями при меньшей рассеиваемой мощности по сравнению с продуктами на основе только биполярных транзисторов.

По заявлениям STMicroelectronics, на начальном этапе чипы PIC100 смогут поддерживать пропускную способность до 200 Гбит/с на линию. Это даёт возможность формировать соединения, обеспечивающие скорость передачи данных до 800 Гбит/с и 1,6 Тбит/с. Более того, STMicroelectronics работает над решениями с пропускной способностью до 400 Гбит/с на линию, что в конечном итоге, как ожидается, позволит создавать оптические интерконнекты со скоростью до 3,2 Тбит/с.

Источник изображения: STMicroelectronics

Одной из проблем на пути практического применения подобных изделий являет рост выделяемого тепла, что может приводить к снижению производительности или увеличению частоты сбоев оборудования. Для минимизации таких негативных эффектов специалисты STMicroelectronics разработали специальные волноводы и оптоволоконные адаптеры. Производить чипы PIC100 планируется на предприятии STMicroelectronics в Кроле (Crolles) во Франции. Выпуск будет организован к концу текущего года.

Испанский стартап iPronics, специализирующийся на разработке оптических коммуникационных решений для дата-центров, сообщил о проведении раунда финансирования Series A, в ходе которого на дальнейшее развитие привлечено €20 млн.

Компания iPronics была основана в 2019 году в качестве ответвления от Политехнического университета Валенсии (UPV). Компания разрабатывает платформу Optical Networking Engine (ONE), призванную устранить ограничения в плане передачи данных, с которыми сталкиваются традиционные платформы для ИИ ЦОД.

Источник изображений: iPronics

iPronics заявляет, что технология ONE обеспечивает оптически коммутируемую архитектуру, которая позволяет адаптировать топологию «на лету». Платформа, по утверждениям стартапа, предлагает в 1000 раз более высокую скорость реконфигурации по сравнению с другими подходами. Кроме того, снижается стоимость инфраструктуры в расчёте на порт и достигается более высокая надёжность благодаря использованию твердотельных чипов.

Раунд финансирования Series A возглавила инвестиционная фирма Triatomic Capital при участии Fine Structure Ventures, Bosch Ventures, Amadeus Capital Partners и Criteria Venture Tech. Полученные средства будут направлены на дальнейшую разработку продуктов и ускорение их вывода на коммерческий рынок с целью создания инфраструктуры ИИ следующего поколения.

Нужно отметить, что разработки в области оптических коммуникаций для дата-центров, ориентированных на ресурсоёмкие задачи ИИ, ведут и другие компании. В их число входят Celestial AI, занимающаяся созданием технологий оптического интерконнекта, а также разработчики кремниевой фотоники DustPhotonics и Oriole Networks. Оптическую систему коммутации на базе MEMS в своих ИИ-кластерах уже несколько лет использует Google, а Rockport и вовсе предлагает пассивные оптические коммутаторы.

Компания Ayar Labs, занимающаяся разработкой интерконнекта на базе кремниевой фотоники, объявила о проведении раунда финансирования Series D, в ходе которого привлечено $155 млн. При этом рыночная стоимость стартапа, по оценкам, достигла $1 млрд.

По заявлениям Ayar Labs, компания создала первое в отрасли решение для оптического ввода-вывода в виде изделия в едином корпусе, которое готово к коммерческому использованию. Продукт оптимизирован для объединения чипов для обучения ИИ-моделей и инференса. Технология Ayar Labs предполагает обмен данными между чипами посредством света, а не электрических импульсов. Решение, как утверждается, позволяет максимизировать вычислительную эффективность и производительность инфраструктуры ИИ при одновременном снижении затрат и энергопотребления.

Источник изображения: Ayar Labs

В мае 2023 года Ayar Labs сообщила о привлечении $25 млн инвестиций по расширенной программе Series C1. Тогда финансовую поддержку оказали Capital TEN, VentureTech Alliance, Boardman Bay Capital Management, IAG Capital Partners, NVIDIA и Tyche Partners. В число инвесторов также входят Applied Ventures, GlobalFoundries, Hewlett Packard Pathfinder, Intel Capital и Lockheed Martin Ventures.

Новый инвестиционный раунд Series D возглавили Advent Global Opportunities и Light Street Capital. Средства также предоставили AMD Ventures, Intel Capital и NVIDIA. Другими стратегическими инвесторами, участвующими в раунде, стали 3M Ventures и Autopilot. Таким образом, в общей сложности Ayar Labs на сегодняшний день привлекла $370 млн. Ожидается, что полученные средства помогут стартапу в дальнейшем развитии и масштабировании своей технологии оптического интерконнекта. Кроме того, компания планирует расширение штата.

Maxwell Labs анонсировала программу раннего доступа к первому в мире решению для твердотельного фотонного охлаждения оборудования в дата-центрах. Система под названием MXL-Gen1 призвана удовлетворить растущие потребности в ресурсоёмких нагрузках, связанных с ИИ и HPC.

Технология фотонного охлаждения Maxwell Labs преобразует тепло, генерируемое серверными компонентами, в свет. Ожидается, что данное решение произведёт революцию в сфере охлаждения ЦОД на фоне повышения мощности чипов и увеличения плотности размещения оборудования в стойках.

В детали относительно архитектуры MXL-Gen1 компания не вдаётся. Отмечается, что в системе применяются лазеры, тогда как побочным продуктом работы изделия является свет, который можно использовать для генерации электричества с целью возвращения в дата-центр. У системы отсутствуют подвижные части, а для работы не требуются жидкости. Это повышает надёжность, исключает риск утечек, снижает затраты на техническое обслуживание и упрощает эксплуатацию в целом.

Источник изображения: Maxwell Labs

Подчёркивается, что MXL-Gen1 легко интегрируется в существующую инфраструктуру дата-центров. При этом обеспечивается масштабируемость в соответствии с будущими требованиями к характеристикам микросхем и энергопотреблению без необходимости внесения значительных изменений в конструкцию. Технология подходит для отвода тепла от CPU и GPU.

Утверждается, что по сравнению с существующими решениями MXL-Gen1 обеспечивает трёхкратный рост производительности и десятикратное повышение плотности вычислений. Пилотная фаза предварительного лицензирования стартует в декабре 2024 года.

Компания Celestial AI, по сообщению Datacenter Dynamics, заключила соглашение о приобретении интеллектуальной собственности Rockley Photonics: речь идёт о выданных и находящихся на рассмотрении патентах в области кремниевой фотоники. Сумма сделки составила $20 млн.

Стартап Celestial AI из Санта-Клары (Калифорния, США) был основан в 2020 году. Компания специализируется на разработке технологий оптического интерконнекта. В частности, Celestial AI в сотрудничестве с гиперскейлерами и другими участниками рынка создала платформу оптических соединений Photonic Fabric, которая ориентирована на ИИ-платформы и системы НРС. В июне 2023 года Celestial AI привлекла на развитие $100 млн, а позднее получила ещё $175 млн инвестиций.

Источник изображения: Celestial AI

В свою очередь, британская фирма Rockley Photonics, базирующаяся в Оксфорде, была учреждена в 2013 году для разработки интегрированной кремниевой фотоники. В начале 2023-го она подала заявление о несостоятельности в соответствии с главой 11 Кодекса США о банкротстве. Процедура предусматривает реструктуризацию с целью укрепления финансового положения. После получения финансирования в размере $35 млн от «заинтересованных сторон» Rockley Photonics завершила реорганизацию и продолжила деятельность.

Патенты и заявки Rockley Photonics, приобретённые компанией Celestial AI, охватывают три ключевых направления. Это оптоэлектронные системы (System-in-Package, SiP), электроабсорбционные модуляторы (EAM) и технологии оптических коммутаторов. Все эти разработки в том или ином виде могут применяться в дата-центрах, ориентированных на ИИ-нагрузки. В результате сделки общий портфель интеллектуальной собственности Celestial AI превысил 200 патентов по всему миру.

Британский стартап Oriole Networks, специализирующийся на разработке фотонных решений для высоконагруженных дата-центров, сообщил о проведении раунда финансирования, в ходе которого на развитие привлечено $22 млн. В число инвесторов вошли Plural, UCL Technology Fund, XTX Ventures, Clean Growth Fund и Dorilton Ventures.

Стартап Oriole Networks, отделившийся от Университетского колледжа Лондона (UCL), основан в 2023 году. В число его учредителей вошли исследователи UCL профессор Джордж Зервас (George Zervas), Алессандро Оттино (Alessandro Ottino) и Джошуа Бенджамин (Joshua Benjamin), а также Джеймс Реган (James Regan), который ранее создал другую компанию в области оптических систем — EFFECT Photonics.

Источник изображения: Oriole Networks

Oriole Networks использует фотонику для «формирования сетей ИИ-чипов и объединения их вычислительных ресурсов». Предполагается, что это позволит значительно ускорить процесс обучения больших языковых моделей (LLM), а также существенно снизить энергопотребление ЦОД. В своих решениях стартап использует наработки UCL. Ранее компания получила инвестиции в размере $10 млн.

«Наша цель — создать экосистему фотонных сетей, которая поможет трансформировать ИИ-отрасль, устранив существующие узкие места и обеспечив конкуренцию в сегменте GPU», — говорит Реган, занимающий пост генерального директора Oriole Networks.

Нужно отметить, что недавно сразу несколько компаний, ведущих разработки в области фотонных технологий, получили финансовую поддержку. Так, разработчик фотонных ускорителей и чиплетного интерконнекта Lightmatter привлёк $400 млн, а стартап Xscape Photonics осуществил раунд финансирования на $44 млн. Кроме того, власти США согласились предоставить $93 млн разработчику оптических решений Infinera на строительство нового завода.

Министерство торговли США и Infinera подписали предварительный меморандум об условиях (PMT), предусматривающий выделение средств на строительство компанией новой производственной площадки, а также испытательного центра.

Infinera специализируется на создании фотонных интегральных схем на основе фосфида индия (InP PIC), которые используют свет для эффективной высокоскоростной передачи информации. Такие решения применяются для связи ИИ-кластеров в дата-центрах и для соединения самих ЦОД. В июне 2024 года Nokia объявила о покупке Infinera за $2,3 млрд.

В рамках подписанного меморандума Infinera получит $93 млн в соответствии с действующим в США законом CHIPS and Science Act. Он предусматривает выделение средств на поддержание исследовательских работ и стимулирование производства полупроводниковой продукции на территории страны.

Источник изображения: Infinera

Финансируемый американскими властями проект предполагает строительство нового завода Infinera в Сан-Хосе (Калифорния), а также создание передового предприятия по тестированию и упаковке в Бетлехеме (Пенсильвания). Ожидается, что на этапе строительных работ будут созданы до 1200 рабочих мест. После ввода предприятий в эксплуатацию существующие производственные мощности Infinera в США вырастут примерно в 10 раз. На новых объектах планируется сформировать до 500 рабочих мест.

Отмечается, что на заводе в Сан-Хосе будут созданы около 3700 м² чистых комнат. Здесь будут изготавливаться изделия InP PIC для удовлетворения существующих и будущих потребностей заказчиков. Центр в Бетлехеме, в свою очередь, займётся научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими работами, связанными с новыми технологиями упаковки оптических чипов, такими как 2.5D- и 3D-упаковка.