Strategi Reka Bentuk Terma untuk Penerima Penghantar OSFP 400G

Memandangkan pusat data dan rangkaian komunikasi berkelajuan tinggi memerlukan prestasi yang semakin tinggi daripada modul optik, modul OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable) telah muncul sebagai pilihan utama untuk persediaan komunikasi optik 400G, 800G dan malah 1.6T berkat lebar jalur yang tinggi, ketumpatan yang tinggi dan keupayaan pengurusan terma yang cemerlang. Reka bentuk terma ialah salah satu teknologi utama dalam modul OSFP, kerana struktur terma boleh mempengaruhi prestasi, kestabilan dan jangka hayat modul dengan ketara.

Apakah Modul Transceiver OSFP 400G?

The Modul transceiver OSFP 400G ialah modul optik boleh pasang berkelajuan tinggi, lebar jalur tinggi dan berketumpatan tinggi. Ia menggunakan pembungkusan OSFP (Octal Small Form Factor Pluggable). "Octal" merujuk kepada 8 saluran yang terkandung dalam modul tersebut. Setiap saluran boleh menyokong kadar penghantaran data sebanyak 50 Gbps, membolehkan jumlah lebar jalur sebanyak 400 Gbps dan memenuhi keperluan penghantaran berkelajuan tinggi pusat data moden serta sistem komputer berskala hiper.

Mengapa Modul Optik OSFP 400G Have Mempunyai Keperluan Terma yang Ketat?

Modul optik OSFP biasanya digunakan dalam aplikasi penghantaran data berjalur lebar tinggi dan berketumpatan tinggi seperti sambungan antara pusat data dan kluster pengkomputeran berprestasi tinggi. Aplikasi ini mengenakan keperluan tinggi terhadap kawalan penggunaan kuasa dan keupayaan pengurusan terma modul optik. Apabila kelajuan penghantaran meningkat daripada 400G kepada 800G dan lebih tinggi, ketumpatan integrasi komponen elektronik di dalam modul terus meningkat, menyebabkan peningkatan ketara dalam haba yang dijana bagi setiap unit isipadu. Oleh itu, reka bentuk pelesapan haba yang cekap telah menjadi prasyarat penting untuk menjamin operasi normal modul optik OSFP.

Strategi Pengurusan Haba untuk Modul Optik OSFP

Reka Bentuk Atas Rata

Modul optik OSFP flat-top  mempunyai struktur sarung logam rata dan tidak disertakan dengan sink haba tambahan. Pelesapan habanya boleh diurus melalui penyejukan suis. Haba yang terhasil semasa operasi modul dialirkan secara pasif melalui sarung logam dan dilesapkan oleh aliran udara daripada saluran dan kipas casis. Disebabkan strukturnya yang ringkas dan dimensinya yang piawai, reka bentuk flat-top menawarkan keserasian mekanikal yang baik dan ketumpatan port yang tinggi, menjadikannya sesuai untuk penggunaan OSFP 400G dalam senario dengan keadaan penyejukan suis yang baik serta reka bentuk aliran udara yang matang.

Heatsink Atas Bersirip Terbuka

The bahagian atas bersirip terbuka Reka bentuk sink haba mengintegrasikan sirip pelesapan haba logam terdedah pada bahagian atas modul optik OSFP, dengan jarak antara sirip yang membolehkan udara sejuk melaluinya secara langsung atau mengalir sepanjang saluran sirip. Ini merupakan faktor penting yang meningkatkan kecekapan pelesapan haba secara perolakan. Melalui kawasan permukaan pelesapan haba yang lebih luas dan sentuhan aliran udara yang dipertingkatkan, reka bentuk ini berjaya menurunkan suhu operasi komponen dalam modul. Ia biasanya digunakan dalam modul optik yang menggunakan kuasa lebih tinggi.

Penyerap Haba Bersirip Tertutup

Reka bentuk sink haba bahagian atas bersirip tertutup juga mengintegrasikan sirip sink haba pada bahagian atas modul optik OSFP, tetapi struktur siripnya sebahagian atau sepenuhnya ditutup oleh cangkerang luar, membolehkan aliran udara mengalir terutamanya di sepanjang permukaan sirip untuk pelesapan haba. Berbanding reka bentuk bahagian atas bersirip terbuka, struktur ini meningkatkan pelesapan haba sambil turut menjamin kekukuhan mekanikal modul dan memberikan perlindungan.

Reka Bentuk Pelesapan Haba Dua Sisi

Untuk menangani isu pelesapan haba yang tidak mencukupi pada permukaan bawah modul, sesetengah modul optik OSFP menggunakan reka bentuk terma dua sisi. Sebagai contoh, sesetengah modul optik dilengkapi dengan permukaan paip haba atas dan permukaan paip haba bawah pada permukaan atas dan bawah masing-masing. Bahan pendingin beredar secara dalaman, dan peredaran bahan pendingin dicapai melalui paip penyambung dan struktur gelung, sekali gus meningkatkan kecekapan pelesapan haba keseluruhan.

Bahan dan Proses Pengilangan

Bagi meningkatkan lagi kecekapan pelesapan haba, struktur pelesapan haba modul optik OSFP menggunakan bahan berprestasi tinggi dan proses pembuatan termaju. Sebagai contoh, tiub kuprum T2 berdiameter 0.5-4mm digunakan sebagai penyerap haba, dan struktur pelesapan haba yang kompleks dibentuk melalui proses pembengkokan. Selain itu, permukaan paip haba disadur timah untuk meningkatkan kawasan sentuhan dengan badan modul, sekali gus meningkatkan kekonduksian terma.

OSFP vs QSFP-DD: Yang Manakah Menawarkan Pengurusan Haba yang Lebih Baik? 

Reka bentuk bersaiz besar OSFP memberikan kelebihan yang ketara dalam pelesapan haba. Melalui sarung logam dan saluran pelesapan haba dalaman yang dioptimumkan, kecekapan pelesapan habanya adalah lebih 30% tinggi berbanding QSFP-DD. Ia boleh menyokong modul optik dengan kuasa 15W atau lebih tinggi secara stabil, seperti modul optik jarak jauh 400G LR4. Apabila teknologi penghantaran koheren didayakan, kuasanya mencapai sekitar 14W. Faktor bentuk OSFP membantu mengekalkan suhu operasi di bawah 65℃, sekali gus mencegah kemerosotan prestasi akibat terlalu panas. QSFP-DD mempunyai keupayaan pelesapan haba yang agak terhad, jadi ia paling sesuai untuk aplikasi berkuasa rendah hingga sederhana di bawah 12W. Sebagai contoh, dalam sambungan antara pelayan dan suis jarak dekat dalam pusat data, modul optik biasanya beroperasi pada 8–10W. QSFP-DD boleh mengendalikan sepenuhnya keperluan terma ini sambil memanfaatkan reka bentuk berketumpatan tingginya.

Pengurusan Haba Penyambung OSFP dalam Aplikasi Dunia Sebenar

Pusat Data

Dalam pusat data, jumlah data yang besar mesti dipindahkan pada kelajuan tinggi antara pelayan, suis dan peranti storan. Modul optik OSFP biasanya menggunakan kuasa yang ketara. Kawalan suhu distabilkan melalui penyelesaian terma jenis atas rata, bersirip dan dua sisi, serta aliran udara rak dan penyejukan udara pada peringkat sistem. Ciri ini menjamin kemampanan pautan 400G atau 800G dengan jangka hayat yang panjang untuk aplikasi berketumpatan tinggi.

Kluster HPC

Dalam kluster HPC, pertukaran data berkelajuan tinggi dan berjumlah besar antara nod pengkomputeran adalah penting. Optik OSFP memastikan kestabilan semasa operasi dalam aplikasi berkuasa tinggi dan berketumpatan tinggi untuk interkoneksi yang boleh dipercayai bagi menyokong keperluan lebar jalur rangkaian semua optik.

Pengkomputeran Pinggir

Senario pengkomputeran pinggir biasanya digunakan pada nod yang mempunyai kekangan ruang dengan keadaan persekitaran yang pelbagai, sekali gus menuntut kestabilan dan kebolehpercayaan peralatan yang tinggi. Modul optik OSFP dapat mencapai operasi lebar jalur tinggi yang stabil, menyediakan sambungan antara nod pinggir yang sangat boleh dipercayai dan berkelajuan tinggi serta lebar jalur yang cekap antara rangkaian tempatan dengan rangkaian teras.

Soalan Lazim Mengenai Modul Optik 400G OSFP

Q: Bolehkah susunan sirip yang lebih padat sentiasa meningkatkan penyejukan?

J: Tidak. Pek sirip yang lebih padat tidak semestinya meningkatkan penyejukan. Walaupun ketumpatan sirip yang lebih tinggi meningkatkan luas permukaan pemindahan haba, jika sirip terlalu rapat antara satu sama lain, sirip tersebut menyebabkan penyekatan dalam aliran udara dan rintangan aliran berlebihan. Aliran udara yang berkurangan ini juga boleh mengakibatkan kehilangan pelesapan haba keseluruhan. Penyejukan yang berkesan bergantung pada reka bentuk sirip yang seimbang untuk mengoptimumkan kedua-dua luas permukaan dan aliran udara, bukannya memaksimumkan ketumpatan sirip semata-mata.

Q: Apakah tujuan utama pengurusan terma dalam modul OSFP?

A: Sistem penyejukan modul OSFP direka untuk membolehkan pelesapan haba yang berkesan daripada komponen berkuasa tinggi seperti laser dan cip DSP. Dengan menghapuskan haba berlebihan secara mudah, prestasi dan kebolehpercayaan dapat dipertingkatkan, sambil mengelakkan kerosakan pada komponen sistem sensitif .