今天分享的是：2025年面向800G1.6T光模块的液冷关键技术白皮书
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智算中心散热新突破！800G/1.6T光模块液冷技术白皮书解读
随着人工智能技术的飞速发展，智算中心对算力的需求呈爆发式增长，高算力与低时延已成为行业核心诉求。这一趋势不仅推动交换机传输性能持续升级，也让散热系统面临前所未有的挑战，液冷技术在交换机领域的应用加速推进，其中光模块的液冷方案因系统级复杂性成为关键技术难题。
为应对这一挑战，锐捷网络与京东云等企业组成联合团队，从实际应用场景出发，深入剖析现有光模块技术架构与散热瓶颈，成功开发多种原型样品，并发布《面向800G/1.6T光模块的液冷关键技术白皮书》，系统梳理光模块液冷技术的发展现状、核心难点与未来方向。
光模块散热需求紧迫，液冷成必然选择
在智算中心架构中，GPU『服务器』是核心基础设施，但交换机与光模块对整体算力传输效率同样至关重要。随着光模块传输速率不断提升，其功耗也持续攀升。数据显示，当光模块速率达到3.2T时，功耗将超过40W，传统风冷技术已难以满足散热需求，转向液冷技术成为必然趋势。
光模块的散热并非单纯的热量导出问题，还涉及结构设计、材料制程等多方面，属于系统级工程。从结构设计来看，光模块属于动件，其周围的鼠笼、冷板等部件存在一定公差，这就要求冷板具备灵活性，以适应各部件的浮动公差。同时，MSA标准对光模块插拔力有明确要求，例如OSFP模块插入力最大不超过40N（若鼠笼带有滑动散热器则为55N），拔出力最大不超过30N（若鼠笼带有滑动散热器则为45N），极限公差可能导致光模块与冷板连接过紧，增加运维难度。
从材料角度而言，光模块在机房运维中插入方向和位置难以精准控制，若冷板与光模块接触位置粘贴的导热材料不具备耐磨擦特性，极易在插拔过程中损坏。一旦采用干接触方式，热阻会大幅增加，当光模块功耗达到32W时，部分热点温差可高达25.6℃，严重影响设备正常运行。此外，光模块表面温度需低于70℃才能保障稳定工作，这对液冷冷板的散热效率提出了极高要求。
主流液冷方案各有优劣，技术路径差异明显
目前行业内已出现多种光模块液冷方案，不同方案在可靠性、散热性能和适用场景上各有特点。
Nvidia与HPE采用热管传导热量的方案，通过热管将光模块产生的热量导出至冷板，这种方案可靠性较高，冷板不直接与光模块接触，可减少对光模块的影响。但该方案导热路径较长，热量需经过光模块、铜块、TIM（导热界面材料）、热管、TIM再到冷板，在低功耗场景下可满足需求，面对高功耗光模块时，散热效能会明显下降。
Molex推出一体式冷板方案，在每个光模块位置设计浮动装置以应对浮动公差问题，冷板直接与光模块贴合，散热路径大幅缩短，散热性能优于热管方案。不过，浮动装置的长期可靠性仍需进一步验证，若一体式冷板底部缺乏独立浮动装置，将无法有效解决光模块的浮动问题。
Ciena则提出两种不同思路的方案：一种是采用软管连接光模块冷板，利用软管特性解决浮动公差，冷板直接接触发热源提升散热性能，但软管需通过卡箍连接，泄漏风险随支路数量增加而倍数上升；另一种是在光模块上直接设计液冷方案，搭配微型快拆接头，不过微型接头的流阻控制和可靠性要求极高，且目前具备相关产品生产能力的厂家较少，供应链交付存在风险。
原型样品成果显著，多项关键指标达标
联合团队基于光模块产品要点和行业分析，明确原型样品需满足单一光模块发热量至少32W、采用分离式冷板、管路独立且灵活、冷板高度不超过7mm、承压至少800kPa等核心需求，并与同裕科技、苏州大图、文轩热能、万亨达四家液冷厂商合作开发出多款原型样品。
从关键需求满足度来看，四家厂商的样品均实现分离式冷板设计，文轩热能、苏州大图、万亨达采用金属波纹管提升冷板灵活性，同裕科技则使用铜管；冷板高度方面，万亨达样品最低，仅6.3mm，其余三家均控制在7mm；气密性测试中，万亨达样品表现最优，24小时内变化率仅0.1%，所有样品均支持侧边入出水。
在性能测试中，入水温度40℃、发热功耗32W、流量0.25LPM的条件下，所有原型样品的冷板热阻均满足最低0.7℃/W的要求。不过，部分样品存在流阻过高的问题，经分析主要原因在于焊接过程中出现焊料溢吸现象，以及为提升散热效果采用高密翅片后，串联设计进一步增加了流阻。
值得关注的是，本次研发中采用浙江宝森金属波纹管支持冷板浮动特性，这种波纹管此前已在医用、智能制造、化工等领域广泛应用于温度、压力、流量传感，将其技术转移至光模块液冷领域，可使冷板具备独立性、减震和柔性连接特性，是一项重要的技术创新。该波纹管外径小于5mm，工作压力可支持1.75MPa，有效适应光模块狭小的安装空间和高压工作环境。
未来技术方向明确，多维度突破待推进
尽管当前光模块液冷技术已取得阶段性成果，但仍存在较大的发展空间，未来将从多个维度持续优化升级。
在流阻优化方面，光模块液冷冷板属于微型冷板，对焊接工艺精度要求极高，需避免焊接过程中出现焊环堵塞现象，同时优化冷板内部微结构设计，在保证散热效率的前提下降低流阻，确保液冷系统整体运行效率。
导热材料研发是另一重要方向，若能开发出具备耐磨性、可多次使用且不易损坏的导热材料，将有效提升光模块与冷板之间的热传导效率，甚至可减少冷板内微结构的设计需求，进一步降低流阻，简化冷板结构。
波纹管微型化也是关键发展趋势，虽然波纹管能有效解决浮动公差问题，但光模块安装空间有限，对波纹管尺寸提出了更高要求，需要相关厂家配合开发更微型化的产品，以适应光模块高密度部署需求。
此外，表面处理工艺也需升级。目前IT行业通常采用镀镍技术保证散热模块的抗腐蚀性能，但镀镍会导致波纹管和冷板的柔软性下降，影响其浮动调节能力。未来需要研发更先进的表面处理工艺，在确保抗腐蚀性能的同时，保持部件的柔软性，保障液冷系统长期稳定运行。
随着智算中心持续向更高算力、更高密度方向发展，800G/1.6T光模块将逐步成为主流，液冷技术作为解决其散热问题的核心方案，必将迎来更广阔的发展空间。此次白皮书的发布，不仅为当前光模块液冷技术研发提供了重要参考，也为行业未来技术发展指明了方向，将推动产业链上下游企业加强合作，共同推动光模块液冷技术不断创新，为智算中心的稳定高效运行提供有力支撑。
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