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 tại 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, hứa hẹn sẽ mở ra một hướng đi mới cho ngành công nghệ.

Bán dẫn quang học hoạt động dựa trên việc sử dụng ánh sáng (photon) thay vì dòng điện (electron) để truyền tải và xử lý dữ liệu. Điều này mang lại nhiều lợi thế vượt trội so với các chip bán dẫn truyền thống, đặc biệt trong các tác vụ yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu cao và tiết kiệm năng lượng. 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, điều này khiến công nghệ quang học trở thành một giải pháp lý tưởng trong bối cảnh nhu cầu điện toán AI ngày càng gia tăng.

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 kết nối đồng. Ông nhấn mạnh rằng: “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 tiếp tục sử dụng kết nối đồng để đảm bảo hiệu suất ổn định cho các sản phẩm có giá trị cao.

Thay vì áp dụng công nghệ quang học vào GPU, Nvidia đã quyết định triển khai nó trong các switch mạng, thiết bị kết nối giữa các hệ thống 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 việc phục vụ cho các “nhà máy AI” – những trung tâm dữ liệu khổng lồ với hàng triệu GPU. Theo Nvidia, hai switch này mang lại nhiều lợi ích đáng kể:

• Hiệu quả 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: Đảm bảo dữ liệu ổn định khi truyền tải ở khoảng cách xa.
• Khả năng phục hồi mạng tốt hơn 10 lần: Hoạt động bền bỉ và ổn định ở quy mô lớn.
• Thời gian triển khai nhanh hơn 1,3 lần: Rút ngắn thời gian lắp đặt và thiết lập.

Các switch này dự kiến sẽ ra mắt vào cuối năm 2025 đến đầu năm 2026. Chúng 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 dễ dàng 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, đã chia sẻ với Reuters rằng: “Có thể phải đến năm 2028 hoặc sau đó, quang học mới có thể 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: sử dụng quang học cho mạng lưới trước, trong khi vẫn duy trì kết nối đồng cho GPU. Đây là một chiến lược thông minh, vừa cho phép thử nghiệm công nghệ tương lai, vừa giữ vững vị thế trong hiện tại.

Sự ra mắt của Quantum-X và Spectrum-X không chỉ là một bước tiến lớn 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 cũng 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 đã kết luận rằng: “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.”