NVIDIA und Cisco entwickeln gemeinsam neues optisches Modul – erhöht Rechenzentrum-Bandbreite auf 12,8 Tbps

NVIDIA und Cisco kündigen an, ein neues optisches Modul auf den Markt bringen zu wollen, das eine Kapazität von bis zu 12,8 Terabit pro Sekunde (Tbps) bietet und die vierfache Bandbreitedichte der bestehenden 200-Gigabit-pro-Sekunde-Technologie pro Kanal aufweist. Das als Ultra-Dense Small Form Factor Pluggable (USFP) bezeichnete Modul ist für den Betrieb mit 400 Gigabit pro Sekunde (Gbps) elektrischer Signale pro Kanal ausgelegt. Beide Unternehmen zufolge ist die Energieeffizienz des Moduls etwa 30 Prozent höher als bei aktuellen Steckmodulen mit 200 Gbps pro Kanal.

Neue Technologie für KI

Die Technologie richtet sich primär an große Rechenzentren, die zum Trainieren und Ausführen von KI-Modellen benötigt werden; diese Systeme erfordern Tausende von Prozessoren, die riesige Datenmengen austauschen, was wachsende Anforderungen an die sie verbindenden Netze stellt.

NVIDIA und Cisco entwickeln das USFP gemeinsam mit den Steckverbinderherstellern TE Connectivity und Amphenol und planen, einen gemeinsamen Hardware-Standard zu schaffen, der es mehreren Anbietern ermöglicht, kompatible Module herzustellen. Ein Termin für die kommerzielle Markteinführung wurde noch nicht bekannt gegeben.

Durch die Erhöhung der Kanalzahl lässt sich die Bandbreite steigern: Die erste Generation der geplanten USFP-Transceiver soll 16 Vollzeitkanäle in einem Modul vereinen, das etwa so groß ist wie ein bestehender Achtkanal-OSFP-Transceiver (Octal Small Form Factor Pluggable). Vollzeitbetrieb bedeutet, dass jeder Kanal gleichzeitig senden und empfangen kann. Durch die Erhöhung sowohl der Kanalzahl als auch der Bandbreite pro Kanal zielt das Design darauf ab, die vierfache Bandbreitedichte der aktuellen 200-Gbps-pro-Kanal-Module zu erreichen. Dies ermöglicht es Betreibern, über die bestehende Switch-Infrastruktur mehr Rechensysteme anzubinden, ohne zusätzliche Netzwerkschichten hinzufügen zu müssen.

Moduldesign und Leistung

Zusätzliche Switches und optische Verbindungen können Latenz, Stromverbrauch und Betriebskosten erhöhen. Beide Unternehmen zufolge unterstützt das USFP 1,6-Tbps-Netzwerkendpunkte und ermöglicht gleichzeitig eine Skalierung der Gesamtarchitektur auf 12,8 Tbps. Künftige Versionen könnten auf 32 Vollzeitkanäle oder mehr erweitert werden. Eine wesentliche konstruktive Änderung ist die Einführung eines zweidimensionalen Steckverbinder-Arrays und eines zweistufigen Einführmechanismus. Dessen Hochgeschwindigkeits-Elektrokontakte kommen erst nach dem Einstecken des Moduls in Berührung, was Kontaktverschleiß verringert und die Signalqualität erhält. Der Steckverbinder zielt zudem darauf ab, die elektrische Leistung bei den bestehenden 200-Gbps-pro-Kanal-Geschwindigkeiten zu verbessern.

Das USFP ist darauf ausgelegt, bis zu 100 Watt Leistung abzugeben, ohne separate Kühlkreisläufe zu benötigen, was den Switch-Aufbau vereinfachen und gleichzeitig die Wärme höherbandbreitiger optischer Verbindungen bewältigen könnte. Die Architektur unterstützt zudem ein optisches Design, das die Signalverarbeitung vereinfacht und so möglicherweise Stromverbrauch und Kommunikationslatenz reduziert. NVIDIA-Senior-Vizepräsident Gilad Shainer erklärte: „Der Aufbau der weltweit größten KI-Fabriken erfordert zunächst ein Umdenken bei der kleinsten Verbindung.“

Vorteile des modularen Designs

Beide Unternehmen beabsichtigen, das austauschbare modulare Design bestehender optischer Transceiver beizubehalten, was Betreibern ermöglicht, Netzwerkhardware aufzurüsten, ohne die Art der Geräteinstallation oder -wartung grundlegend zu ändern. Die Zusammenarbeit baut auf NVIDIAs Spectrum-X-Ethernet-Netzwerktechnologie und Ciscos Silicon-One-Netzwerksystemen auf, die beide Unternehmen bereits integrieren. TE Connectivity und Amphenol werden an der Entwicklung von USFP-Steckverbindern, Gehäusen und Modulen beteiligt sein; weitere Hersteller sollen hinzukommen.

NVIDIA und Cisco planen zudem, über ein gemeinschaftlich geführtes Multi-Source-Projekt einen offenen Industriestandard zu etablieren. Die angekündigten Bandbreiten- und Effizienzsteigerungen sind derzeit noch Designziele; beide Unternehmen haben noch keine unabhängigen Testergebnisse, Produktionsmengen oder Preise für die geplanten Module offengelegt.

USFP-Modul treibt Rechenzentrum-Wandel voran

Das USFP-Modul von NVIDIA und Cisco markiert einen bedeutenden Fortschritt in der Rechenzentrumstechnik. Angesichts wachsender Nachfrage nach KI-Rechenleistung steigert das Modul nicht nur die Bandbreitedichte, sondern verbessert auch die Energieeffizienz – für Betreiber, die ihre Netzwerkkapazitäten erweitern möchten, ohne die Infrastrukturkosten zu erhöhen, von großer Bedeutung. Das Design berücksichtigt die Kompatibilität mit bestehender Hardware, was Betreibern ein leichteres Upgrade ihrer Systeme ermöglicht und so die Modernisierung der Rechenzentren beschleunigt.