OSFP光收发器模块的热优化制造技术

本公开涉及OSFP光收发器模块的热优化。公开了散热和电屏蔽技术和装置，以使得OSFP模块能够在更高的带宽下操作。讨论了与OSFP兼容的技术，包括水冷却的使用，热管道的添加，中间冷却器、空气翅片和空气翼片的使用，冷却翅片的优化，蒸汽腔室的使用。蒸汽腔室的使用。蒸汽腔室的使用。

【技术实现步骤摘要】
OSFP光收发器模块的热优化


[0001]本公开涉及OSFP光收发器模块的热优化。
[0002]本申请要求2020年7月2日提交的美国临时专利申请 No.63/047,410的申请日的权益，该专利申请的公开内容通过引用并入 到本文中。

技术介绍

[0003]八通道小型形状因子可插拔(OSFP)是一种具有带八个高速电气通 道的可插拔形状因子的模块和互连系统。OSFP最初被设计为支持400 Gbps(8个通道
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每个通道50G)的光数据链路。与诸如QSFP等其他形 状因子相比，OSFP稍微更宽且更深，但每个1U前面板仍支持36个端 口，这使得通过OSFP模块允许理论400G比特率。OSFP有几个优点， 包括它通过简单的适配器与QSFP格式反向兼容。OSFP在支持数据中 心和其他数据传递应用的光学技术方面变得越来越普遍。
[0004]当前的OSFP模块消耗大约10
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15瓦来实现400G的比特率。然而， 随着OSFP模块吞吐量要求的提高，瓦特数要求也提高。这又增加了 OSFP的热负荷和电磁干扰。在目前的标准OSFP形状因子下，由于热 和电的影响，这些影响会导致以更高的比特率或吞吐量操作OSFP模块 的问题。
[0005]此外，由于OSFP模块规范定义了符合标准的特定机械形状因子 和电气参数，因此上述问题不能通过改变模块的机械形状因子来解决。 需要一种解决方案，使OSFP模块能够以更高的比特率操作，同时保持 符合OSFP模块规范。

技术实现思路

[0006]本公开提供了用于OSFP光收发器模块的热和电优化的方法、系 统和装置。
[0007]本公开的一个方面提供了一种组件，该组件包括八通道小型形状 因子可插拔(OSFP)模块，该模块包括：数据连接器；第一散热器，其 具有顶表面和面向OSFP模块的相对底表面；第一多个中空沟道，其形 成在OSFP模块与底表面之间；第二散热器，其具有覆盖第一散热器顶 表面并与顶表面热连接的表面；以及，多个翅片，其远离第二散热器 的表面延伸。
[0008]本公开的附加方面提供了一种组件，该组件包括八通道小型形状 因子可插拔(OSFP)模块，该模块包括：数据连接器；第一散热器，其 具有顶表面和面向OSFP模块的相对的底表面；第一多个中空沟道，其 形成在OSFP模块与底表面之间；第二散热器，其具有覆盖第一散热器 顶表面并与顶表面热连接的表面；以及，多个翅片，其远离第二散热 器的表面延伸。所述多个翅片中不同于第二对相邻翅片的至少第一对 两个相邻翅片之间可以存在第一空间，从而优化模块的热性能特性。 第二散热器可以接触顶表面。壳体可以被配置为在其中接纳OSFP模 块，并且位于第二散热器与该表面之间。壳体可以包括开口，OSFP模 块和第二散热器通过该开口热互连。模块的至少一部分可以由金刚石 复合材料构成。在一些示例中，金刚石复合材料可以是银金刚石材料。 金刚石复合材料可以是铝金刚石。模块的
至少部分可以由金属复合材 料制成。
[0009]本公开的附加方面提供了一种系统，该系统包括：具有开口的外 壳体；设置在外壳体内的组件，其中第二多个翅片被配置成接收来自 开口的气流。该组件可以包括八通道小型形状因子可插拔(OSFP)模块， 该模块包括：数据连接器；第一散热器，其具有顶表面和面向OSFP 模块的相对的底表面；第一多个中空沟道，其形成在OSFP模块与底表 面之间；第二散热器，其具有覆盖第一散热器的顶表面并与顶表面热 连接的表面；以及第二多个翅片，其远离第二散热器的表面延伸。
[0010]本公开的附加方面提供了一种系统，该系统包括：八通道小型形 状因子可插拔(Octal Small Formfactor Pluggable，OSFP)兼容模块；空气 导管，其具有第一端和第二端，该空气导管的第一端与该模块的后侧 形成封闭连接；鼓风机，其具有第一端和排气口，该鼓风机的第一端 与该空气导管的第二端形成封闭连接；以及，空气路径，其形成在从 模块的前侧通过至少空气导管到鼓风机的排气端。该模块可以包括前 侧和与前侧相反的后侧；从前侧的一部分延伸到后侧的一部分的基本 连续的顶表面；以及形成在前侧上的数据连接器。空气导管可以由金 属复合材料形成。空气导管的相对尺寸可以基于模块后侧的空气压力 或空气速度。空气导管的几何形状可以布置成防止系统内形成涡流。 鼓风机的频率可以基于模块的几何形状。鼓风机的频率可以基于模块 后侧的空气压力或空气速度。空气路径可以针对模块散热进行优化。
[0011]本公开的附加方面提供了一种组件，该组件包括八通道小型形状 因子可插拔(OSFP)兼容模块，该模块包括前侧和与前侧相反的后侧； 从前侧的一部分延伸到后侧的一部分的基本连续的顶表面；设置在前 侧上的数据连接器，在顶表面上以阵列形式形成的多个钉状翅片，每 个钉状翅片在形状上基本上是非线性的，并且封闭由顶表面上的闭合 环路形成的区域，其中所述多个钉状翅片最小化模块的前侧与后侧之 间的压力梯度。每个钉状翅片可以形成为菱形。前侧可以在数据连接 器上方包含基本开放的空气沟道。所述多个钉状翅片可以形成彼此偏 移的行。所述多个钉状翅片可以覆盖顶表面的表面积的至少30％。每 个钉状翅片可以形成空气翼片，空气翼片为流体在顶表面上移动提供 了一条路径。空气翼片可以被配置成与形成在用于模块的壳体中的弹 簧加载倒角对准。所述多个钉状翅片可以被配置成衰减电磁干扰。所 述多个钉状翅片可以被配置成衰减从模块的前侧发射的辐射。
附图说明
[0012]附图不是按比例绘制的。不同附图中相同的附图标记和名称知识 相同的元件。为了清楚起见，并非每个构件都在每个附图中标记。在 附图中：
[0013]图1A是根据本公开的方面的示例OSFP模块的分解透视图。
[0014]图1B
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1C是图1A的组装的OSFP模块的不同透视图；
[0015]图1D示出了具有带翅片的散热器的示例OSFP模块的前视图。
[0016]图2A是根据本公开方面的具有示例冷却孔和沟道的OSFP模块的 自上而下的视图。
[0017]图2B
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2D是根据本公开的方面的OSFP中的示例冷却钉状翅片布 置的自上而下的视图。
[0018]图3A示出了根据本公开的方面的示例OSFP模块、壳体、钉状翅 片和空气翼片的横截面视图。
[0019]图3B示出了根据本公开的方面的具有空气翼片的示例OSFP模块 壳体的透视图。
[0020]图3C示出了根据本公开的方面的具有优化气流的示例OSFP冷却 系统的横截面侧视图。
[0021]图4A
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4C是根据本公开的方面的示例OSFP模块的侧视图，该模 块具有通过散热器的配置和ASIC相对于激光器的位置而优化的热流。
[0022]图5A
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5D是根据本公开的方面的示例OSFP模块的视图，该模块 通过使用闭合回路水冷却的水冷却技术具有散热改进。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组件，包括：八通道小型形状因子可插拔(OSFP)模块，所述OSFP模块包括数据连接器；第一散热器，所述第一散热器具有顶表面和面向所述OSFP模块的相对的底表面；第一多个中空沟道，所述第一多个中空沟道形成在所述OSFP模块与所述底表面之间；第二散热器，所述第二散热器具有覆盖所述第一散热器的所述顶表面并与所述顶表面热连接的表面；和多个翅片，所述多个翅片远离所述第二散热器的所述表面延伸。2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述OSFP模块还包括入口孔口，所述入口孔口形成在所述OSFP模块的一个表面上，并且被配置成使能在所述OSFP模块的内部部分与外部部分之间的气流。3.根据权利要求2所述的组件，其中，所述多个翅片中的至少第一对相邻翅片之间的第一空间不同于所述多个翅片中的第二对相邻翅片之间的第二空间，从而优化所述OSFP模块的热性能特性。4.根据权利要求2所述的组件，还包括壳体，所述壳体用于在其中接纳所述OSFP模块，并且位于所述第二散热器与所述OSFP模块的所述表面之间。5.根据权利要求4所述的组件，其中，所述壳体包括开口，所述OSFP模块和所述第二散热器通过所述开口热互连。6.根据权利要求2所述的组件，其中，所述OSFP模块的至少一部分由金刚石复合材料构成。7.根据权利要求6所述的组件，其中，所述金刚石复合材料是铝金刚石。8.根据权利要求2所述的组件，其中，所述OSFP模块的至少部分由金属复合材料制成。9.一种系统，包括：外壳体，所述外壳体具有开口；以及根据权利要求1所述的组件，所述组件被设置在所述外壳体内，其中所述多个翅片被配置成接收来自所述外壳体的所述开口的气流。10.一种系统，包括：八通道小型形状因子可插拔(OSFP)模块，所述OSFP模块包括：前侧和与所述前侧相反的后侧；从所述前侧的一部分延伸到所述后侧的一部分的基本连续的顶表面；形成在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：小威廉，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：