Разница между OSFP IHS и OSFP RHS

По мере того как высокоскоростные оптические модули 800G и 1.6T постепенно переходят на этап широкомасштабного развертывания, способность к рассеиванию тепла становится важнейшим фактором, влияющим на стабильность модулей. Как один из основных современных стандартов высокоскоростной упаковки, OSFP (Octal Small Form-factor Pluggable) предусматривает два основных конструктивных решения для удовлетворения различных требований к рассеиванию тепла: OSFP IHS (Integrated Heat Sink) и OSFP RHS (Riding Heat Sink).

Хотя оба решения обеспечивают согласованность электрических интерфейсов и характеристик передачи, они значительно различаются по конструкции отвода тепла, условиям эксплуатации и применимым сценариям. Понимание различий между этими двумя конструкциями помогает выбрать наиболее подходящее решение на базе оптических модулей для развертывания в коммутаторах, кластерах ИИ и центрах обработки данных с высокой плотностью размещения оборудования.

Что такое OSFP IHS (интегрированный радиатор)?

OSFP IHS (интегрированный радиатор) представляет собой Корпус OSFP решение, в котором конструкция теплоотвода непосредственно интегрирована в корпус модуля. В отличие от традиционных конструкций, использующих структуры теплоотвода на самом устройстве, модули IHS обладают полной эффективностью рассеивания тепла, а радиатор изготавливается как фиксированный компонент, интегрированный в модуль.

Такая конструкция позволяет быстрее отводить тепло, выделяемое модулем, от внутреннего чипа во внешнюю среду, тем самым повышая общую эффективность рассеивания тепла. В зависимости от внешней конструкции IHS OSFP обычно подразделяются на два типа: Finned Top и Closed Top.

Ребристая верхняя часть: улучшенная конструкция отвода тепла для сценариев с высокой мощностью

Верхняя часть с ребрами охлаждения имеет открытую конструкцию ребер радиатора, расположенного непосредственно на верхней стороне модуля. Благодаря увеличению площади контакта с воздушным потоком значительно повышается эффективность теплообмена, что способствует быстрому отводу тепла, выделяемого во время работы модуля.

Благодаря высокой способности рассеивать тепло такая конструкция обычно используется в высокомощных высокоскоростных оптических модулях, например 800G и 1.6T, а также в средах с повышенными требованиями к теплоотводу, таких как кластеры ИИ и коммутаторы высокой плотности.

Закрытая верхняя панель: баланс между эффективным использованием пространства и отводом тепла

Конструкция Closed Top оснащена корпусом с закрытой верхней частью, что придает устройству более плоский и компактный вид. Структура теплоотвода интегрирована в модуль, что минимизирует внешние выступы и одновременно обеспечивает достаточную эффективность охлаждения.

Такая конструкция лучше подходит для приложений со строгими требованиями к пространству для оборудования, высоте модулей или компоновке шасси, обеспечивая хороший баланс между эффективностью теплоотвода и компактностью конструкции. Поэтому она часто встречается в некоторых коммутаторах и стандартных средах центров обработки данных.

Поскольку радиатор интегрирован в модуль, OSFP IHS может обеспечивать предусмотренный конструкцией эффект охлаждения при стандартных условиях воздушного потока оборудования без использования дополнительных охлаждающих конструкций на стороне хоста. Такая независимая способность к охлаждению обеспечивает более гибкое развертывание в средах с высокой пропускной способностью и высокой плотностью портов.

Для высокоскоростных оптических модулей, таких как 800G и 1.6T, эффективность теплоотвода напрямую влияет на долгосрочную стабильность работы и надёжность соединения. Поскольку кластеры вычислений ИИ и гипермасштабируемые центры обработки данных предъявляют всё более высокие требования к энергопотреблению и плотности тепловыделения, решения OSFP IHS с эффективной конструкцией теплоотвода постепенно становятся основным выбором.

Для удовлетворения этих потребностей применения QSFPTEK выпустила несколько высокопроизводительных оптических модулей OSFP IHS 1.6T, включая 1.6T OSFP 2×DR4, 1.6T OSFP DR8 и Модели 1.6T OSFP 2×FR4. Обеспечивая сверхвысокую скорость передачи, эти модули также гарантируют стабильное рассеивание тепла в сценариях с высокой мощностью, обеспечивая надежную поддержку сетей ИИ следующего поколения и межсоединений центров обработки данных.

Ключевые преимущества оптических модулей OSFP IHS

Решение для охлаждения, оптимизированное для сред с воздушным охлаждением

OSFP IHS использует интегрированную конструкцию радиатора и модуля, полностью используя внутренний воздушный поток коммутатора для отвода тепла. Неподвижные рёбра радиатора в верхней части модуля непосредственно контактируют с воздушным потоком, ускоряя эффективность теплообмена и обеспечивая превосходное охлаждение в современных центрах обработки данных с воздушным охлаждением.

Для оптических модулей высокой мощности, таких как 800G и 1.6T, эта конструкция повышает эффективность охлаждения без изменения существующей архитектуры воздушного охлаждения, помогая обеспечивать стабильность модуля при высоких нагрузках.

Подключение и работа без настройки, упрощенное развертывание

Поскольку конструкция охлаждения интегрирована в модуль на заводе, пользователи могут развернуть и использовать его напрямую без дополнительных холодных пластин, охлаждающих аксессуаров или специализированных компонентов охлаждения.

Такая конструкция сохраняет традиционный способ использования подключаемых оптических модулей, поддерживает большинство распространённых платформ коммутаторов и делает установку, обслуживание и замену более удобными. Одновременно она обеспечивает относительно стабильные характеристики охлаждения на разных устройствах, снижая сложность развертывания и обслуживания.

Ограничения оптических модулей OSFP IHS

Мощность рассеивания тепла ограничена условиями воздушного охлаждения

Хотя OSFP IHS повышает эффективность отвода тепла благодаря встроенным радиаторам, его теплообмен по-прежнему в основном зависит от взаимодействия между верхними ребрами радиатора и внутренним воздушным потоком. Поэтому фактическая эффективность отвода тепла в значительной степени зависит от конструкции воздушного потока коммутатора, объема воздуха и условий воздушного потока вокруг модуля.

По мере увеличения энергопотребления или дальнейшего повышения плотности размещения запас по теплоотводу, обеспечиваемый традиционными решениями с воздушным охлаждением, постепенно сокращается, и возможности рассеивания тепла столкнутся с определенными ограничениями.

Проблемы развертывания, возникающие из-за увеличения высоты модулей

Для увеличения площади рассеивания тепла в OSFP IHS обычно используется конструкция с открытыми ребрами радиатора. Хотя такая конструкция способствует отводу тепла, она также увеличивает общую высоту модуля и может повлиять на организацию внутреннего воздушного потока.

В условиях развертывания со сверхвысокой плотностью дополнительная конструктивная высота и сопротивление воздуха могут усложнить планирование отвода тепла, предъявляя более высокие требования к эффективности использования пространства шасси и общей эффективности охлаждения.

Что такое OSFP RHS (Riding Heat Sink)?

OSFP-RHS (Riding Heat Sink) — это решение для упаковки OSFP, разработанное для оптических модулей высокой мощности и современных архитектур охлаждения, часто называемое Flat Top OSFP. В отличие от традиционных модулей OSFP с верхней частью Finned Top или Closed Top, конструкция RHS исключает встроенный радиатор внутри модуля. В верхней части расположена плоская металлическая конструкция высотой около 9,5 мм, обеспечивающая большую площадь контакта и более эффективные каналы отвода тепла для тепловых компонентов на стороне системы.

Ключевая особенность этой конструкции заключается в переносе ответственности за рассеивание тепла с самого модуля на сторону устройства. Сам модуль больше не выполняет основную функцию отвода тепла; вместо этого тепло отводится непосредственно через контакт с радиатором Riding Heat Sink, холодной пластиной или системой жидкостного охлаждения внутри корпуса. По сравнению с традиционными решениями с воздушным охлаждением путь теплопередачи короче, что обеспечивает более высокую тепловую эффективность на уровне системы.

Поскольку это устраняет необходимость в интегрированных ребрах радиатора, OSFP-RHS сохраняет меньшую высоту модуля, что делает его более подходящим для конструкций с высокой плотностью портов, структур с каскадными корзинами и сетевых платформ следующего поколения, таких как коммутаторы с жидкостным охлаждением. С ростом плотности мощности центров обработки данных с ИИ и гипермасштабируемых кластеров эта конструкция постепенно становится одним из ключевых решений для отвода тепла в высокопроизводительном сетевом оборудовании.

Во избежание несовместимости со стандартными слотами OSFP в OSFP-RHS была выполнена специализированная механическая оптимизация. Его ограничительная конструкция отличается от конструкции обычных модулей OSFP, поэтому он может использоваться только с корзинами, поддерживающими спецификацию RHS. Эта специализированная конструкция не только обеспечивает совместимость системы, но и дополнительно повышает общую тепловую надежность.

Централизуя функции отвода тепла для унифицированного управления на стороне устройства, OSFP-RHS сохраняет высокую способность работы с мощностью, обеспечивая при этом более гибкое пространство для проектирования системы и более широкие возможности теплового расширения. Поэтому он особенно подходит для развертывания коммутаторов следующего поколения с высокой плотностью портов, сетевого оборудования с жидкостным охлаждением и инфраструктуры центров обработки данных для ИИ.

Преимущества оптических модулей OSFP RHS (Riding Heat Sink)

Более гибкое обслуживание

Несмотря на использование системной архитектуры охлаждения, OSFP-RHS сохраняет характеристики подключаемых оптических модулей и поддерживает горячую замену в режиме онлайн. Технический персонал может обслуживать модули так же, как при замене традиционных оптических модулей, без простоя и прямого контакта с жидкой охлаждающей средой или контуром охлаждения. Такая конструкция особенно важна в сетевых средах с высокой плотностью размещения, поскольку она эффективно снижает сложность обслуживания, сокращает время устранения неисправностей и минимизирует влияние на бизнес-операции.

Более простая интеграция в инфраструктуру жидкостного охлаждения

По сравнению с полностью переработанной архитектурой охлаждения OSFP-RHS скорее является модернизацией существующей экосистемы подключаемых модулей. Перенося охлаждающую способность на холодную пластину со стороны устройства или систему жидкостного охлаждения, он может повысить общую эффективность охлаждения при сохранении исходной сетевой архитектуры, без необходимости масштабной модификации стоек и серверных платформ.

Для центров обработки данных, постепенно переходящих от традиционного воздушного охлаждения к жидкостному, OSFP-RHS обеспечивает относительно плавный путь развития. При этом учитываются такие факторы, как совместимость, затраты на развертывание и циклы модернизации, что позволяет предприятиям подготовиться к будущим сетевым устройствам большей мощности и кластерам ИИ, одновременно контролируя инвестиционные риски.

Ограничения оптических модулей OSFP RHS (Riding Heat Sink)

Ограниченный диапазон рассеивания тепла

В то же время OSFP-RHS в сочетании с холодной пластиной может поддерживать более высокий уровень энергопотребления, однако основной путь отвода тепла по-прежнему сосредоточен в верхней части модуля. Для отвода тепла от нижней и боковых частей по-прежнему требуется дополнительное охлаждение за счёт внутреннего воздушного потока, что приводит к менее равномерному охвату охлаждением.

Для большинства высокопроизводительных сетевых устройств этого решения достаточно. Однако в сценариях с чрезвычайно высокой плотностью мощности OSFP-RHS всё ещё уступает решениям с полным охлаждением, таким как иммерсионное жидкостное охлаждение, с точки зрения экстремальной способности к рассеиванию тепла и равномерности температуры.

Высокие требования к качеству термоинтерфейса

Эффект отвода тепла в OSFP-RHS в значительной степени зависит от качества контакта между модулем и холодной пластиной. Такие факторы, как характеристики термоинтерфейсного материала (TIM), ровность контактной поверхности и равномерность приложенного давления, напрямую влияют на эффективность теплопередачи.

Недостаточный контакт между холодной пластиной и модулем, неравномерное распределение давления или старение теплопроводного материала значительно увеличивают тепловое сопротивление, что приводит к снижению эффективности рассеивания тепла. В средах с высокой рабочей мощностью это не только уменьшает температурный запас системы, но и может повлиять на долгосрочную стабильность работы. Поэтому по сравнению с традиционными модулями с воздушным охлаждением OSFP-RHS предъявляет более высокие требования к конструкции устройства и процессам сборки.

OSFP IHS и OSFP RHS: каковы основные различия?

В экосистеме OSFP IHS (Integrated Heat Sink) и RHS (Riding Heat Sink) обозначают два совершенно разных подхода к охлаждению. Хотя оба решения способны удовлетворить требования к охлаждению высокоскоростных оптических модулей, они значительно различаются по конструктивному исполнению, архитектуре охлаждения, способам интеграции в систему и применимым сценариям.

С точки зрения философии проектирования OSFP IHS делает акцент на собственных полноценных возможностях охлаждения модуля. Радиатор непосредственно интегрирован внутрь модуля и отводит тепло за счет контакта между верхними ребрами и воздушным потоком внутри устройства. Поэтому его можно устанавливать непосредственно в стандартные коммутаторы с воздушным охлаждением без необходимости в дополнительных компонентах охлаждения.

В отличие от этого, OSFP RHS переносит возможности охлаждения на сторону устройства. Верхняя часть модуля имеет плоскую конструкцию, благодаря чему встроенные рёбра радиатора отсутствуют, а отвод тепла осуществляется за счёт контакта с Riding Heat Sink, холодной пластиной или системой жидкостного охлаждения внутри корпуса. Такой подход обеспечивает более эффективное охлаждение на уровне системы и лучше соответствует тенденции развития высокоплотных развертываний и центров обработки данных с жидкостным охлаждением.

Кратко говоря, IHS больше подходит для традиционных сетевых сред с воздушным охлаждением, обеспечивая зрелые методы развертывания и высокую совместимость; RHS, с другой стороны, разработан для сетевых платформ следующего поколения с более высоким энергопотреблением и большей плотностью, обеспечивая более широкие возможности масштабирования жидкостного охлаждения и гипермасштабируемых кластеров ИИ благодаря архитектуре теплоотвода на стороне устройств.

Ни один из вариантов не является безусловно лучшим; они соответствуют различным стратегиям охлаждения центров обработки данных. Для современных коммутационных сетей, в которых по-прежнему преимущественно используется воздушное охлаждение, OSFP IHS часто является более очевидным выбором; тогда как для центров обработки данных с ИИ и сред высокопроизводительных вычислений, развивающихся в направлении инфраструктуры с жидкостным охлаждением, OSFP RHS демонстрирует более существенное долгосрочное преимущество.

Заключение

OSFP IHS и OSFP RHS выполняют свои отдельные функции. Модули IHS более гибкие и проще в развертывании в различных конфигурациях, особенно в существующих центрах обработки данных, которые по-прежнему в основном используют воздушное охлаждение. RHS — это другая история—он больше ориентирован на более эффективный отвод тепла и лучше подходит для сред, где плотность размещения быстро растет, например в кластерах ИИ или HPC, особенно если они уже переходят на конструкции с холодными пластинами или жидкостным охлаждением.

Выбор между ними обычно зависит от конкретной конфигурации. Уровень мощности, эффективность отвода тепла шасси, место развертывания и наличие планов на будущие обновления—все это имеет практическое значение. В конечном счете, вопрос не столько в том, какой вариант в целом является “лучше”, сколько в том, какой подходит системе, не создавая узких мест с точки зрения производительности, эффективности или стоимости.