NVIDIA und Cisco haben am 12. Oktober eine gemeinsame Spezifikation für ein neues steckbares Optikmodul namens Ultra-Dense Small Form Factor Pluggable (USFP) angekündigt, das die Netzwerklast der nächsten Generation von KI-Fabriken tragen soll. Laut der Pressemitteilung von NVIDIA soll USFP das erste Modul sein, das elektrische Signale mit 400 Gbit/s pro Spur unterstützt und eine Gesamtkapazität von bis zu 12,8 Tbit/s ermöglicht – ein Dichtesprung, der es den Unternehmen nach Angaben der Unternehmen ermöglichen wird, Ethernet-KI-Fabrics zu skalieren, ohne Netzwerkebenen hinzuzufügen oder ihre Strombudgets zu sprengen.
Die Ankündigung ist das jüngste Zeichen dafür, dass die Vernetzung von Rechenzentren, lange Zeit die unrühmliche Verkörperung von Cloud Computing, zu einem strategischen Schlachtfeld beim Ausbau der KI geworden ist. Da Cluster von Tausenden auf Hunderttausende von Beschleunigern anwachsen, prägt die Optik, die sie verbindet, nun sowohl die Wirtschaftlichkeit als auch die Physik der KI im großen Maßstab. Für den breiteren Kontext, wie sich Infrastrukturanbieter für das Agentenzeitalter neu positionieren, verfolgt unser KI-News-Bereich die Veränderungen, sobald sie eintreten.
Was USFP tatsächlich ändert
Heutige steckbare Hochleistungsmodule laufen größtenteils mit 200 Gbit/s pro elektrischer Leitung. USFP verdoppelt diese Geschwindigkeit auf 400 Gbit/s pro Lane und behält dabei den steckbaren Formfaktor bei, den Betreiber zu implementieren und zu warten wissen. Laut den veröffentlichten Zahlen von NVIDIA bietet USFP im Vergleich zu 200-Gbit/s-pro-Lane-Modulen die vierfache Bandbreite und Frontpanel-Dichte bei etwa 1,3-facher Energieeffizienz – was bedeutet, dass mehr Daten pro Watt übertragen werden.
Diese Kombination löst ein verschärftes Problem beim Design von KI-Fabrik. Wenn ein Switch seine Portkapazität erreicht, besteht die einzige Möglichkeit, mehr Rechenleistung hinzuzufügen, darin, eine weitere Schicht aus Switches und optischen Verbindungen hinzuzufügen, was die Latenz, die Kapitalkosten und den Stromverbrauch mit jeder Schicht erhöht. Durch die Verdoppelung sowohl der Lane-Anzahl als auch der Bandbreite pro Lane ermöglicht USFP die Verbindung von mehr 1,6-Tb/s-Endpunkten über den gleichen Switching-Footprint und verschiebt so den Punkt, an dem Betreiber sich mit mehr Ebenen aus der Überlastung freikaufen müssen.
„Der Bau der größten KI-Fabriken der Welt beginnt damit, die kleinsten Verbindungen neu zu überdenken“, sagte Gilad Shainer, Senior Vice President bei NVIDIA, in der Ankündigung.
Sechzehn Fahrspuren auf einer OSFP-großen Grundfläche
Die ersten geplanten USFP-basierten Transceiver werden 16 Vollduplex-Lanes auf einer Grundfläche von der Größe eines OSFP-Moduls unterbringen – dem Arbeitstier-Formfaktor, der bei KI-Cluster-Bereitstellungen bereits üblich ist – und sowohl Switches als auch SuperNICs unterstützen. NVIDIA sagt, dass das Design in Zukunft auf 32 Lanes und mehr erweitert werden kann, was die Kapazität pro Modul deutlich über die heutige Obergrenze hinaus steigern würde.
Mechanisch erforderte die höhere Signaldichte ein neues Steckverbinderdenken: USFP verwendet einen zweidimensionalen Array-Steckverbinder mit einem zweistufigen Einsteckdesign, wodurch die Wartungsfreundlichkeit der Frontplatte erhalten bleibt, wodurch steckbare Optiken gegenüber gelöteten Alternativen vorzuziehen sind. „KI-Entwickler benötigen eine Verbindungsarchitektur, die die Leistung skalieren kann, ohne sie an ein komplexeres Betriebsmodell zu binden“, sagte Bill Gartner, Senior Vice President und General Manager für optische Systeme und Optik bei Cisco, und betonte, dass die Zusammenarbeit darauf abzielte, „die Wartungsfreundlichkeit, Einsatzflexibilität und betriebliche Einfachheit steckbarer Optiken zu bewahren“.
Ein Ökosystemspiel, nicht nur ein Modul
NVIDIA und Cisco stellen USFP ausdrücklich als offenes, herstellerübergreifendes Projekt dar: TE Connectivity und Amphenol arbeiten bereits mit den beiden Unternehmen zusammen, um ein Hardware-Ökosystem aus mehreren Quellen rund um die Spezifikation aufzubauen. Das ist wichtig, weil steckbare Optiken nur als Standards erfolgreich sind – Betreiber kaufen sie zu Zehntausenden, und kein einzelner Anbieter kann diese Menge allein liefern (oder bepreisen).
Der Multi-Source-Ansatz verringert auch das Risiko für Switch-Hersteller und Hyperscaler, die eine Einführung in Betracht ziehen. Wenn USFP-Transceiver von mehreren Anbietern erhältlich sind, kann das Modul den gleichen Weg einschlagen wie frühere steckbare Generationen: schneller Kostenrückgang, umfassende Interoperabilität und schrittweise Verdrängung proprietärer oder gelöteter Verbindungen auf den Randebenen des Netzwerks.
Energie ist der neue Flaschenhals
Besondere Aufmerksamkeit verdienen die Angaben zur Energieeffizienz. NVIDIAs erklärtes Ziel für USFP besteht darin, „den Netzwerkanteil am gesamten Energiebudget der KI-Fabrik“ zu verringern – eine Anerkennung dafür, dass mit steigender Rechendichte die Energiekosten für die Datenübertragung mit den Energiekosten für die Datenverarbeitung konkurrieren. Jedes zwischen Racks verschobene Gigabit kostet Watt, und im KI-Fabrikmaßstab führen diese Watt direkt zu eingeschränkten Netzverbindungen und Betriebskosten.
Die Optik-Ankündigung kam nicht isoliert. Am selben Tag gab NVIDIA bekannt, dass es seine Vera-Rubin-Rack-Architektur-Designs für die Open Compute Project-Community öffnet, und in der Berichterstattung von SiliconANGLE und Wccftech wurden radikale Vereinfachungen bei Rechenfächern beschrieben – das Entfernen von Kabeln, Schläuchen und Lüftern – sowie die Cisco-Optikarbeit. FourWeekMBA berichtete, dass Meta die Spectrum-6-Ethernet-Plattform von NVIDIA übernimmt. Zusammengenommen skizzieren die Schritte einen koordinierten Vorstoß: Öffnen Sie die physischen Designs, verdichten Sie die Optik und machen Sie Ethernet zur bevorzugten Struktur für KI im Hyperscale-Bereich.
Was Sie sehen sollten
Bei USFP handelt es sich um eine Spezifikation mit geplanten Produkten, nicht mit ausgelieferter Hardware – NVIDIAs Sprache („erste geplante USFP-basierte Transceiver“) lässt den Zeitplan bewusst locker. Die zu beobachtenden Kennzahlen sind die Akzeptanz durch Switch-Anbieter außerhalb von Cisco, die Transceiver-Preise im Verhältnis zu 200G-pro-Lane-Teilen und ob die elektrische 400Gb/s-pro-Lane-Signalisierung ihre Zuverlässigkeitsziele bei Volumen erreicht.
Wenn es gelingt, könnte USFP für die Vernetzung im KI-Zeitalter das leisten, was aufeinanderfolgende QSFP-Generationen für Cloud-Rechenzentren geleistet haben: einen Commodity-Interconnect-Takt etablieren, auf dem die gesamte Branche aufbaut. Und in einem Markt, in dem NVIDIAs proprietäres NVLink-Fabric ein wichtiges Lock-in-Argument darstellt, ist ein offener, steckbarer Standard mit hoher Dichte – der gemeinsam mit Cisco, dem größten Netzwerkanbieter, entwickelt wurde – auch eine wettbewerbsfähige Aussage darüber, wie KI-Fabriken gebaut werden sollten.
