Искусственный интеллект радикально меняет роль связи внутри центров обработки данных, до такой степени, что сети внутри них становятся столь же важными, как и сами вычислительные мощности. Внутренняя серверная сеть (которая соединяет акселераторы ИИ друг с другом и с памятью для распределения рабочей нагрузки) фактически становится расширением вычислительной системы. Итак, мы наблюдаем революцию или эволюцию в сетевых технологиях внутри дата-центров? Возможно, и то, и другое.
Революционный рост объёмов задач в этой области подталкивает к созданию новых технологий, но эти технологии используют существующие подходы, опираясь на непрерывный поток инноваций, насчитывающий годы. На протяжении десятилетий медные кабели были основным средством соединения внутри центров обработки данных. Медь недорога, проста в использовании и эффективна на коротких расстояниях. Однако такие провода начинают испытывать трудности по мере увеличения скорости передачи данных и расстояния, поскольку целостность сигнала ухудшается из-за затухания и электромагнитных помех.
Оптическое волокно способно передавать потоки информации на гораздо более высоких скоростях, на большие расстояния с минимальными потерями сигнала и без электромагнитных воздействий. В настоящее время почти все соединения ЦОДов со скоростью 400 Гбит/с на расстоянии более 5 м (то есть любые высокопроизводительные соединения за пределами одной серверной стойки) переводятся на оптические каналы. Более быстрые ускорители ИИ уже подталкивают к переходу на оптические каналы внутри стоечных соединений. В конечном итоге, каждое соединение внутри серверного Rack-шкафа, использующего ИИ, будет реализовано с помощью оптических волокон.
За последние несколько лет наблюдался впечатляющий прогресс в скорости оптических каналов связи: от 100 Гбит/с до 400 Гбит/с, затем до 800 Гбит/с и, наконец, до 1,6 Тбит/с. Однако для удовлетворения потребностей в обучении и выводе данных для ИИ требуется нечто большее, чем просто более быстрые порты.
Исторически сложилось так, что дата-центры использовали стратегию масштабирования с вертикальным подходом, при котором в стойку добавлялись более мощные серверы или больше процессоров. Современный искусственный интеллект бросает вызов этой парадигме — крупные модели и распределённое обучение должны координировать работу тысяч процессоров в унисон. Это означает, что строительство такого рода объектов должно масштабироваться, соединяя множество узлов в стойках, рядах и смежных зданиях, чтобы они действовали, как единая вычислительная структура, работающая над общими задачами.
Хотя распределённые и периферийные вычисления не являются чем-то новым, масштаб и производительность этих сетей искусственного интеллекта беспрецедентны. Создаются огромные кластеры для обучения нейросетей, где масштабируемая сеть, обрабатывающая терабиты трафика в секунду с задержкой в несколько микросекунд, соединяет тысячи стоек, каждая из которых оснащена десятками графических процессоров. По общедоступным оценкам, для таких развертываний может потребоваться от трёх до шести оптических трансиверов на каждый графический процессор. Это означает, что для подключения серверов к коммутаторам верхнего уровня стойки и затем к магистральным коммутаторам в одном центре обработки данных с сотнями тысяч графических процессоров потребуется более миллиона оптических трансиверов ближнего действия.
Фактически, отраслевые аналитики прогнозируют, что продажи оптических трансиверов Ethernet и комплектных оптических модулей удвоятся в течение следующих пяти лет, причём большая часть этого роста придётся на применения в ЦОД. Ожидается, что в ближайшие годы глобальный спрос достигнет сотен миллионов единиц в год для поддержки масштабного развертывания кластеров ИИ. Для поддержки стремительного развития оптических технологий, последние инновации были сосредоточены не только на более быстрых каналах связи, но и на проектировании и развёртывании самих оптических модулей. Внутри центров обработки данных ключевыми факторами являются энергоэффективность и плотность размещения. Это привело к созданию новых оптических архитектур, которые снижают энергопотребление и занимаемую площадь, одновременно повышая гибкость внедрения.
Традиционные подключаемые оптические модули используют полностью синхронизированную оптику (FRO), которая интегрирует обработку сигнала как на передающем, так и на приёмном трактах. Это обеспечивает надёжную работу и большую дальность действия, но происходит это за счёт повышенного энергопотребления и увеличения задержки. Более новые подходы требуют меньшего вмешательства. Линейная приёмная оптика (LRO) упрощает приёмный тракт, полагаясь на обработку сигнала в коммутационной микросхеме (ASIC), что значительно снижает параметры энергопотребления и задержки при передаче сигнала. Развивая эту концепцию дальше, линейная подключаемая оптика (LPO, или линейный привод) полностью исключает активную обработку сигнала из подключаемого модуля, обеспечивая очень низкие показатели для линий связи малой дальности, при условии, что хост-система разработана для поддержки этой модели.
Важно отметить, что все три подхода сосуществуют в современных сетях дата-центров. FRO продолжает использоваться в применениях, требующих дальности действия и надёжности, в то время как LRO и LPO набирают популярность для высокопроизводительных каналов связи на коротких расстояниях между серверными стойками, где эффективность и плотность имеют первостепенное значение. Вместе эти подходы иллюстрируют эволюционный путь оптики, обеспечивая баланс между производительностью и энергопотреблением по мере масштабирования революционных сетей.
Но наука не стоит на месте, а это значит, что оптические подключаемые модули продолжают переосмысливаться. В начале 2026 года отраслевой консорциум представил новую концепцию, получившую название сверхплотной подключаемой оптики (XPO), как способ значительно увеличить плотность оптических модулей на передней панели, что является ключевым ограничивающим фактором в межстоечной внутренней связи. Модуль XPO обеспечивает беспрецедентную пропускную способность в 12,8 Тбит/сек. Несмотря на то, что его форм-фактор больше, чем восьмиканальный модуль малого формата (OSFP), он все же позволяет примерно в четыре раза увеличить плотность на передней панели по сравнению с современными подключаемыми решениями. Поскольку XPO интегрирует жидкостное охлаждение, эти модули также способны поддерживать более энергоёмкую когерентную оптику. Параллельно отрасль также изучает более радикальные модели оптической интеграции.
В основе этого сдвига лежит простая идея: приближение оптики к вычислительным или коммутационным элементам снижает потери сигнала, необходимое для их компенсации, одновременно преодолевая ограничения по пространству на передней панели. Встроенная оптика, расположенная близко к корпусу (NPO — Near-Packaged Optics), перемещает оптические модули с передней панели ближе к коммутирующему процессору, сокращая электрические расстояния и повышая эффективность. Такой подход обеспечивает явное снижение энергопотребления и качества сигнала, но при этом снижает гибкость.
Технология совместной упаковки оптики (CPO) развивает эту концепцию дальше, интегрируя оптические компоненты непосредственно в корпус коммутационного чипа. За счёт значительного сокращения количества электрических соединений, такой подход обещает сверхнизкую задержку и исключительную энергоэффективность. В то же время она бросает вызов устоявшимся представлениям об удобстве обслуживания, производстве и совместимости. Вместе XPO, NPO и CPO демонстрируют, как эволюция внутриобъектной оптической сети передачи данных заключается уже не только в повышении скорости каналов связи, но и в фундаментальном переосмыслении взаимодействия вычислительных систем.
