Nvidia công bố công nghệ đột phá mới – Bán dẫn quang học thay thế silicon

Trong bối cảnh công nghệ ngày càng phát triển, Nvidia đã gây ấn tượng mạnh tại sự kiện GTC 2025 diễn ra từ ngày 17-20 tháng 3 ở San Jose, California. Bên cạnh những sản phẩm nổi bật như GPU AI và giải pháp cho xe tự hành, một trong những điểm nhấn đáng chú ý là sự ra mắt của hai giải pháp mạng mới mang tên Quantum-X và Spectrum-X. Những sản phẩm này sử dụng công nghệ bán dẫn quang học, một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực điện toán lượng tử và mô phỏng não bộ, mở ra hướng đi mới cho ngành công nghệ.

Bán dẫn quang học hoạt động dựa trên ánh sáng (photon) thay vì dòng điện (electron), cho phép truyền và xử lý dữ liệu với tốc độ nhanh hơn nhiều. Với tốc độ di chuyển gần 300.000 km/s, photon không chỉ nhanh hơn mà còn ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và khoảng cách, giúp công nghệ này vượt trội hơn so với các chip bán dẫn truyền thống trong nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong việc truyền tải dữ liệu tốc độ cao và tiết kiệm năng lượng. Khi nhu cầu về điện toán AI gia tăng, việc giảm thiểu tiêu thụ điện và nhiệt từ các kết nối đồng trở thành một thách thức lớn, khiến cho công nghệ quang học ngày càng được chú trọng.

CEO Jensen Huang đã thừa nhận rằng công nghệ quang liên kết (co-packaged optics) vẫn chưa đạt được độ tin cậy cần thiết để thay thế hoàn toàn các kết nối đồng. Ông nhấn mạnh: “Kết nối đồng vẫn đáng tin cậy hơn quang học hàng chục lần.” Do đó, các GPU cao cấp của Nvidia, như dòng Blackwell, vẫn ưu tiên sử dụng đồng cho các tác vụ tính toán, nhằm đảm bảo hiệu suất ổn định cho những sản phẩm có giá trị cao.

Thay vì tích hợp công nghệ quang học vào GPU, Nvidia đã quyết định áp dụng nó trong các switch mạng, thiết bị kết nối giữa các máy chủ đám mây và trung tâm dữ liệu AI. Quantum-X và Spectrum-X là hai chip mới sử dụng ánh sáng laser để truyền dữ liệu thay vì electron, nhắm đến các “nhà máy AI” – những trung tâm dữ liệu khổng lồ chứa hàng triệu GPU. Theo Nvidia, hai switch này mang lại nhiều lợi ích đáng kể:

• Hiệu suất năng lượng tăng 3,5 lần: Sử dụng ít hơn 4 lần tín hiệu laser so với công nghệ trước đây.
• Độ toàn vẹn tín hiệu cao gấp 63 lần: Duy trì dữ liệu ổn định khi truyền xa.
• Khả năng phục hồi mạng tốt hơn 10 lần: Hoạt động bền bỉ ở quy mô lớn.
• Thời gian triển khai nhanh hơn 1,3 lần: Rút ngắn thời gian lắp đặt.

Các switch này dự kiến sẽ ra mắt vào cuối năm 2025 đến đầu năm 2026, không yêu cầu độ tin cậy tuyệt đối như GPU, cho phép Nvidia thử nghiệm công nghệ quang học trong một lĩnh vực ít rủi ro hơn. Huang nhấn mạnh: “Các nhà máy AI cần một mạng lưới mới để đáp ứng quy mô ngày càng lớn. Quang học chính là chìa khóa để vượt qua những giới hạn hiện tại.”

Dù có nhiều tiềm năng, bán dẫn quang học vẫn phải đối mặt với những thách thức về độ tin cậy. Các linh kiện như laser và mạch quang có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, rung động và lỗi sản xuất, khiến chúng kém bền hơn so với kết nối đồng. Mark Wade, CEO của Ayar Labs, cho biết: “Có thể phải đến năm 2028 hoặc sau đó, quang học mới trở nên phổ biến. Tuy nhiên, để xây dựng các máy chủ lớn hơn mà không bị giới hạn bởi đồng, quang học là lựa chọn duy nhất.” Nvidia đã nhận thức rõ điều này và chọn cách tiếp cận thực tế: áp dụng quang học cho mạng lưới trước, trong khi vẫn duy trì đồng cho GPU. Đây là một chiến lược thông minh, vừa thử nghiệm công nghệ tương lai, vừa giữ vững vị thế hiện tại.

Sự ra mắt của Quantum-X và Spectrum-X không chỉ là một bước tiến của Nvidia mà còn là tín hiệu tích cực cho ngành công nghiệp bán dẫn. Khi nhu cầu AI gia tăng, kéo theo mức tiêu thụ điện của các trung tâm dữ liệu tăng cao, các công ty như Nvidia và Ayar Labs đang nỗ lực để làm cho công nghệ quang học trở nên đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí hơn. Nếu thành công, công nghệ này có thể mở rộng từ các switch mạng sang GPU, CPU, và thậm chí toàn bộ hệ thống điện toán.

Huang kết luận: “Chúng tôi đang tái định hình hạ tầng mạng cho kỷ nguyên AI. Quang học sẽ dẫn dắt tương lai của các hệ thống triệu GPU.”