광섬유 기반 네트워크 시스템인 스펙트럼 X 포토닉스와 퀀텀 X 포토닉스를 공개한 엔비디아

 (출처: 엔비디아)

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엔비디아가 광섬유 기반의 새로운 네트워크 시스템인 퀀텀 X와 스펙트럼 X 포토닉스 (Quantum-X and Spectrum-X photonics)를 공개했습니다. 현재의 GPU 기반 AI 데이터 센터는 수천에서 수만 개 이상의 GPU로 이뤄져 있습니다. 따라서 GPU 자체 성능 만큼이나 중요한 것이 각 GPU와 GPU 서버를 연결해주는 네트워크입니다. GPU간 연결을 위한 NVLink 이외에도 서버 간 연결을 위한 데이터 센터용 고속 네트워크 기술이 필요한 것입니다. 엔비디아는 오래전부터 이 분야에 투자를 해서 대규모 데이터 센터 구축에 매우 유리한 환경을 제공하고 있습니다.

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하지만 그럼에도 현재의 구리 네트워크 케이블은 늘어나는 데이터를 감당하기에는 점점 한계가 분명해지고 있습니다. 따라서 엔비디아는 현재처럼 서버 외부에서 구리 케이블 - 광섬유 네트워크 변환 시스템을 쓰는 대신 아예 패키지와 통합해 하나의 PCB에서 작동하는 실리콘 포토닉스 인터커텍터 (silicon photonics interconnects) 통합 패키지 광학 (co-packaged optics (CPO)) 시스템 형태로 개발했습니다.

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인피니밴드 플랫폼 (InfiniBand platform)을 위한 Quantum-X800 포토닉스와 전통적인 이더넷 (Ethernet)을 위한 Spectrum-X™으로 나뉘는데, 둘의 차이는 전자는 HPC를 위한 고속 네트워크이고 후자는 좀 더 일반적인 네트워킹 환경에서 사용할 수 있는 것입니다. 다만 실제 속도에 있어서는 포트 (port) 당 800Gb/s로 동일합니다.

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실로콘 포토닉스 CPO의 장점은 빠른 속도와 함께 낮은 전력 소모입니다. 그리고 신호 손실도 크게 줄일 수 있습니다. 엔비디아에 의하면 신호 손실이 22B에서 4B로 크게 줄고 1.6Tbps 기준으로 전력 소모도 30W에서 9W로 줄어들게 됩니다. 현재 사용되는 케이블과 케이블을 연결하는 포트의 숫자가 엄청나게 늘어났기 때문에 이는 상당한 이점으로 작용합니다. 전력 효율은 3.5배, 신호 무결성은 64배 향상되고 단순해진 구조로 인해 시스템 안전성과 설치 시간이 단축될 수 있습니다.

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엔비디아는 2026년 144개의 포트를 지니고 115 Tb/s의 대역폭을 제공하는 퀀텀 X 포토닉스 제품과 128 포트 102.4 Tb/s 대역폭과 512포트 409.6 Tb/s 대역폭을 지닌 스펙트럼 X 포토닉스 제품을 출시할 예정입니다. 각각의 제품은 TSMC에서 제조한 복잡한 ASIC 칩을 사용하며 시스템 자체의 발열량이 상당한지 수냉식 시스템을 사용합니다.

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(소개 영상)

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엔비디아와 TSMC는 광섬유와 시스템을 바로 연결하는 실리콘 포토닉스의 대역폭을 점차 늘려 1.6Tb/s에서 6.4Tb/s, 12.8Tb/s로 늘릴 계획입니다. 이를 통해 현재 건설하고 있는 AI GPU 데이터 센터의 규모를 더 크게 늘릴 수 있을 것으로 보입니다.

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이렇게 기술이 빠르게 진보하는 만큼 미래에는 지금의 AI를 능가하는 더 강력한 AI의 등장이 예고되고 있습니다. 이것이 인간 사회를 어떻게 변화시킬지 한편으로는 두렵기도 한 시점입니다.

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참고

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https://www.tomshardware.com/networking/nvidia-outlines-plans-for-using-light-for-communication-between-ai-gpus-by-2026-silicon-photonics-and-co-packaged-optics-may-become-mandatory-for-next-gen-ai-data-centers

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https://www.nvidia.com/en-us/networking/products/silicon-photonics/

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