2025-06-17

邁向兆位元(Terabits)時代：NVIDIA 800G/1.6T 高速網路解決方案全面解析

隨著雲端運算、人工智慧（AI）以及 5G 應用持續推進，全球資料流量正以倍數成長。傳統 200G 或 400G 架構已逐漸無法應付未來所需。資料中心正快速邁向 800Gb/s 與 1.6Tb/s（Terabits）傳輸時代，而實現這項目標的關鍵之一，就是 200Gbps 的高速數據調變技術。透過 200G PAM4 高速數據調變技術，每一個通道即可支援 200Gb/s 傳輸頻寬。PAM4（Pulse Amplitude Modulation）調變方式，透過四種不同電壓幅度表示資料，每一個符號(symbol)可承載 2 bit 資訊，相較於傳統 NRZ（Non-Return-to-Zero）調變方式，傳輸效率提升一倍。

IEEE 於 2023年成立了 P802.3dj工作小組，專責推動 800 Gb/s 與 1.6 Tb/s 次世代乙太網路標準的制定。雖然目前 200G-PAM4（IEEE 802.3dj）尚未有完整的技術細節與最終規範，但此技術已被視為實現這些高速網路的關鍵基礎之一，以下為速度與Lance 對應表。

			每對調變速度
			50G	100G	200G
Ethernet 速度	200G	4		2	1
	400G	8		4	2
	800G	N/A		8	4
	1.6T	N/A		16	8

現代數位環境因 AI、高性能計算（HPC）、雲計算和新興技術（如元宇宙和物聯網）的計算需求而驅動，對頻寬(Bandwidth)的需求無止境。數據中心面臨提供更高數據吞吐量和更低延遲的壓力，NVIDIA 提供完整的 800Gb/s 與 1.6Tb/s 解決方案，包括交換器、網路卡與收發模組，全面應對高速資料中心所需，讓我們詳細的了解Nvidia 的解決方案。

NVIDIA Quantum-X800平台

專為高效能運算（HPC）與大規模 AI 應用設計的 InfiniBand 解決方案，其核心為 Quantum-3 架構的交換器。主要機型 Q3400-RA 與 Q3200-RA，針對不同規模與應用需求進行優化。兩款機型皆支援每埠 800Gb/s 傳輸速率，並具備 NVIDIA SHARP v4硬體加速、自適應路由(Adaptive Routing)及壅塞控制(Congestion Control)功能，可大幅提升 AI 與 HPC 的處理效能，以下是兩者的主要差異比較。

型號	Q3400-RA（4U）	Q3200-RA（2U）
高度	4U（177.8mm）	2U（88mm）
連接埠數量	Total 144個800Gb/s 連接埠（72 個 OSFP 插槽），Support speed 400, 800Gb/s per port	Total 72個 800Gb/s 連接埠（36 個 OSFP 插槽），Support speed40, 56, 100, 200, 400, 800Gb/s per port
交換容量	115.2 Tbps	57.6 Tbps

ConnectX-8 SuperNIC and ConnectX-8 SuperNIC

網路介面卡是為 HPC、AI 與雲端資料中心設計的高效解決方案，具備優異的頻寬、低延遲與硬體加速能力，滿足現代資料密集型應用需求。

ConnectX-8 SuperNIC 技術特性

支援高達 800Gb/s 的資料傳輸速率。
支援 1 個 800Gb XDR InfiniBand 連接埠或 2 個 400GbE 乙太網連接埠。
援 PCIe Gen6 up to 48 lanes介面，並向下相容於。
採用平面化拓撲網路（Planarized Topology Network），以實現擴展數據速率（XDR）效能。
支援 RDMA、RoCE、GPUDirect Storage、Direct NIC-GPU Datapath、GPUDirect RDMA、NVMe of 、In-network computing、Congestion Control、Adaptive Routing等技術。
提供TLS，IPsec，MACsec，GCM，mem2mem and NISP加解密演算法。

ConnectX-8 SuperNIC 技術特性

支援高達 800Gb/s 的資料傳輸速率。
支援 1 個 800Gb XDR InfiniBand 及800Gbs乙太網連接埠。
支援 PCIe Gen6 up to 48 lanes介面，並向下相容。
支援 RDMA、RoCE、GPUDirect Storage、Direct NIC-GPU Datapath、GPUDirect RDMA、NVMe of 、In-network computing、Congestion Control、Adaptive Routing等技術。
增加 FIPS140-3加解密演算法。

ConnectX-8 與 ConnectX-9 硬體比較表如下

	ConnectX-8 SuperNIC	ConnectX-9 SuperNIC
最大頻寬	800Gb/s	800Gb/s
介面	PCIe Gen6 (up to 48 lanes)	PCIe Gen6 (up to 48 lanes)
Formfactor	PCIE and OCP	PCIE and OCP
支援協定	XDR InfiniBand、400G Ethernet	XDR InfiniBand、800G Ethernet

Networking Interconnect : NVIDIA LinkX的纜線和收發器提供可靠的高速連接，適用於多種網路拓撲：

1. DAC（直連銅纜）：適用於公尺距離。

2. AOC（主動式光纖纜）：適用於中距離連接

3. Transceivers (光學模組)：包括 QSFP112、OSFP與CPO (co-packaged optics)，支援 400G / 800G / 1.6T 應用。

NVIDIA Spectrum-X : 是全球首款專為 AI 工作負載量身打造的高效能乙太網路平台，結合交換器與Super NIC，專門解決傳統乙太網路在 AI 訓練與推論上所遇到的效能瓶頸。

Spectrum-X 採用 RoCE（RDMA over Converged Ethernet）無損傳輸技術，實現端對端無封包遺失，提供高效且穩定的資料傳輸環境，特別適合需要高吞吐量與低延遲的 AI 應用場景。透過自適應路(Adaptive Routing)由技術，實現負載平衡，最大化網路資源利用率，有效緩解靜態路由可能造成的壅塞。

整體而言，NVIDIA 推出的 800G 解決方案，包括高速的ConnectX-8 SuperNIC、ConnectX-9 SuperNIC、頂尖效能的收發模組，以及採用 Quantum-3 架構的交換器，正為現今及未來的資料中心與 AI 基礎建設提供強大且穩健的頻寬支援。透過導入 200G PAM4 技術，不僅有效提升成本效益，更為邁向 1.6T 時代奠定穩固基礎。NVIDIA 持續在技術創新上的投入，將在推動下一波運算應用發展與建構高效能網路環境方面，扮演關鍵推手的角色。