网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

CPO被吹上天,热管理能跟上吗?

0
分享至

CPO即共封装光学,它是将光引擎与ASIC交换芯片集成至同一基板,缩短电气互连路径、降低传输功耗、提升带宽密度。随着AI算力扩张推动高速互联技术迭代,这套封装理念被市场视作下一代数据中心互连核心方案。市场分析机构Yole预测,CPO市场规模有望从2024年的4600万美元跃升到2030年的81亿美元。


图片来源:英伟达

另外,随着英伟达、博通两大厂商相继宣布CPO交换机小批量交付,行业持续火爆。

但热闹背后,一个绕不开的问题摆在面前:热管理能跟上吗?

CPO的“热”有多难管理?

首先,交换芯片是出了名的"发热大户",其功耗约750W,芯片尺寸约25mm×25mm,热流密度可高达120W/cm2,这就导致其温度骤增,例如博通Tomahawk系列芯片的结温可以轻松突破120°C。

但是,激光器、微环谐振器等光子器件对温度极为敏感,二者的紧密集成导致热量易积聚,引发器件性能退化、波长漂移、可靠性下降等问题。尤其是激光器,作为光信号产生的核心部件,其热稳定性直接决定CPO模块的寿命,但恰恰它对温度极其敏感——InP激光器的工作温度上限通常只有70°C左右,超过这个温度,波长漂移、功率衰减、寿命骤降,各种问题接踵而至。

研究数据表明:激光器失效占光模块宕机原因的约90%,75℃下连续工作的激光器,5年失效率较25℃时飙升约40倍。

当高功率ASIC与热敏感光器件“同处一个屋檐下”,常规散热手段如风冷等已无能为力。


光芯片封装热管理散热设计图

技术路线:三大思路演进

当前主流CPO散热技术围绕隔离散热、精准控温、封装一体化三大思路演进,分为封装级、器件级、系统级三层方案。

第一,分立式微通道液冷冷板,是现阶段最具备落地条件的方案。针对ASIC与光引擎热源特性差异化设计两套独立微流道散热结构,实现热源热隔离,阻断热串扰。交换芯片侧采用高密度歧管式微通道,疏导集中热点;光引擎侧使用并联均匀流道,保障各个光芯片温度均衡。中科院微电子研究所针对51.2TCPO系统测试验证,该方案可将交换芯片结温控制在97.3℃以内,光模块最高结温维持31.3℃,光器件相互温差控制在2.4℃以内,满足硅光器件工作要求。

第二,芯片内置嵌入式微流道冷却。将微米级冷却通道直接制备于芯片背面,缩短导热路径,大幅降低界面热阻,面向未来1.6T、3.2T超高带宽CPO产品。该技术散热极限更高,但对封装工艺、流体密封、介质兼容性要求严苛,目前仍处于原型验证阶段。

第三,微型热电制冷(μTEC)局部精准控温。面向激光器等极敏感光电器件,利用微型薄膜TEC进行定点恒温调控。但TEC自身存在功耗损耗,难以大面积普及,更多作为辅助温控手段,与液冷主散热系统配合使用。

第四,系统层面备选路线为两相浸没式液冷。整机柜设备浸泡于低沸点介电流体,依靠相变吸热实现全域均温,优势是温度波动极小;短板在于设备改造投入高、光电连接器密封难度大,更适合新建超大规模算力中心。

料革新:打通热量传导“最后一公里”

技术架构落地,必须依靠新一代热管理材料支撑。CPO场景对材料提出三重硬性要求:高导热、热膨胀系数(CTE)匹配、长期高温环境下稳定可靠,材料创新集中在基板载体、热界面材料、散热功能材料三大方向。

其一,高导热陶瓷基板逐步替代传统有机基板。传统有机基板(如FR-4)导热率低于1W/(m·K),热膨胀系数(CTE)匹配差。在CPO场景中,当交换芯片和光芯片被封装在同一基板上,局部热量骤增时,CTE失配会导致焊点在热循环中疲劳失效。其中,氮化铝(AlN)以170-220W/m·K的导热率,成为800G/1.6T高速光模块散热的首选。而氮化硅陶瓷凭借更优秀的综合性能正成为氮化铝之后首选散热基板。

其二,高性能热界面材料(TIM)降低接触热阻。芯片与冷板之间微米级缝隙是主要热阻来源。传统导热硅脂性能趋近上限,纳米银烧结材料、液态金属、复合相变材料加速导入。要注意的是,在热界面材料迭代中,无硅低挥发成为"必选项"。


金刚石铜散热片,图源:碳真芯材

其三,金刚石等超高导热散热基材拓展应用。金刚石也是自然界中导热系数最高的物质之一,它的导热系数高达2200W/(m·K),是铜的5.5倍、铝的11倍,且本身是绝缘体,热膨胀系数与硅、SiC、GaN高度匹配。因此,有相关人士指出:单芯片功耗超过1400W时,金刚石不再是"可选项"而是"必需品"。英伟达新一代VeraRubin架构GPU已全面采用"金刚石-铜复合材料+45℃直触式液冷"方案,业界甚至还将2026年视为"金刚石散热规模化应用元年"。

小结

CPO产业想要兑现市场预期,不能只聚焦光芯片、封装技术突破,必须同步推进热管理技术与材料双线突破,两条主线相互支撑,共同构成了CPO时代热管理升级的完整图景。

参考来源:粉体网、光启新视界、光研驿站、AI光通信

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
难怪特朗普陷入疯狂,全世界猛然发现一个事:没有中国世界将大乱

难怪特朗普陷入疯狂,全世界猛然发现一个事:没有中国世界将大乱

恋人视角
2026-10-26 19:40:56
刘国正雷洋直言不讳!为何蒯曼打孙颖莎很强势,碰王曼昱却被横扫

刘国正雷洋直言不讳!为何蒯曼打孙颖莎很强势,碰王曼昱却被横扫

林子说事
2026-10-27 06:40:31
马斯克无底线的狂暴,乌克兰的回怼

马斯克无底线的狂暴,乌克兰的回怼

书生论剑
2026-10-27 07:05:46
87-99上海刚一夜!亚科夫列维奇赛后坦白,徐杰犀利说出关键!

87-99上海刚一夜!亚科夫列维奇赛后坦白,徐杰犀利说出关键!

烟浔渺渺
2026-10-27 08:52:04
没气度?无缘金球奖,登贝莱站起祝贺凯恩,谁注意姆巴佩举动

没气度?无缘金球奖,登贝莱站起祝贺凯恩,谁注意姆巴佩举动

喜欢体育的猫
2026-10-27 09:01:27
1996年沈阳军区,72岁老人闯营门:自称守山洞46年被当作疯子,撬开石壁众人集体沉默

1996年沈阳军区,72岁老人闯营门:自称守山洞46年被当作疯子,撬开石壁众人集体沉默

睡前讲故事
2026-10-21 11:21:38
10月26日,大家期盼已久的2026退休养老金,究竟涨还是不涨?

10月26日,大家期盼已久的2026退休养老金,究竟涨还是不涨?

青梅侃史啊
2026-10-26 16:48:59
A股:刚刚,央行重磅发布,新的稳市工具落地!明日将迎更大转变

A股:刚刚,央行重磅发布,新的稳市工具落地!明日将迎更大转变

虎哥闲聊
2026-10-27 00:00:04
天空:卡里克已离开卡灵顿,俱乐部高层商讨下一步行动

天空:卡里克已离开卡灵顿,俱乐部高层商讨下一步行动

懂球帝
2026-10-27 01:41:10
4A级景区承诺不宰客:矿泉水2元、泡面5元、自助餐30元/位……网友怒赞!观点:推出“山上平价”,又雇佣挑山工肩挑物资,是景区独特风景

4A级景区承诺不宰客:矿泉水2元、泡面5元、自助餐30元/位……网友怒赞!观点:推出“山上平价”,又雇佣挑山工肩挑物资,是景区独特风景

南方都市报
2026-10-26 11:53:47
演员童瑶发文告别

演员童瑶发文告别

背包旅行
2026-10-16 11:55:16
败选的武契奇,还想卷土重来吗?看看这次连选连任的巴西总统卢拉吧!

败选的武契奇,还想卷土重来吗?看看这次连选连任的巴西总统卢拉吧!

新民周刊
2026-10-26 13:44:23
又一女演员险些被骗缅北!对方骗术升级,没想到其中一个字救了她

又一女演员险些被骗缅北!对方骗术升级,没想到其中一个字救了她

莫地方
2026-10-24 17:28:54
巴林赢阿曼2球,国少出线为何仍存变数?

巴林赢阿曼2球,国少出线为何仍存变数?

热血江湖旧
2026-10-27 02:40:23
特写:当才旺康西从帐篷搬进了板房

特写:当才旺康西从帐篷搬进了板房

新华社
2026-10-26 00:46:27
易梦玲与胡彦斌分手后瘦成皮包骨,网友调侃:“胡彦斌是减肥药吗”

易梦玲与胡彦斌分手后瘦成皮包骨,网友调侃:“胡彦斌是减肥药吗”

韩小娱
2026-10-26 09:06:40
“仇人都干不出这种事”,宝妈晒小学女儿新发型,满满的恶意传来

“仇人都干不出这种事”,宝妈晒小学女儿新发型,满满的恶意传来

熙熙说教
2026-10-20 17:34:26
15岁高中生确诊甲状腺癌,且已转移!家长:孩子从初中开始,就没在凌晨一点前睡过觉;医生:不能因其被称为“懒癌”而掉以轻心

15岁高中生确诊甲状腺癌,且已转移!家长:孩子从初中开始,就没在凌晨一点前睡过觉;医生:不能因其被称为“懒癌”而掉以轻心

南方都市报
2026-10-25 18:40:27
法国女白左的自我反省:同理心和善良都被设计了

法国女白左的自我反省:同理心和善良都被设计了

南文视界
2026-10-26 13:58:36
真急了!马斯克怒斥“下地狱去吧!”

真急了!马斯克怒斥“下地狱去吧!”

环球时报国际
2026-10-26 15:54:12
2026-10-27 10:31:00
中国粉体网 incentive-icons
中国粉体网
财经视角看硬科技:固态电池、人形机器人、新能源产业链,聚焦产业格局、技术进展与商业落地。
770文章数 60关注度
往期回顾 全部

科技要闻

Anthropic最硬气招股书,先把丑话说在前头

头条要闻

披露缅北电诈的自媒体人已遇害 在广州被劫持遗弃山上

头条要闻

披露缅北电诈的自媒体人已遇害 在广州被劫持遗弃山上

体育要闻

13年后重回诺坎普,穆里尼奥又滑跪了

娱乐要闻

胡歌杨幂刘诗诗袁弘陈龙结伴去埃及

财经要闻

金价跌回8字头

汽车要闻

云辇-M上车 第二代海豹07让驾驶者也能爱上的家用车

态度原创

本地
房产
游戏
亲子
公开课

本地新闻

这么近,那么美,周末赴贺州丨大湾区后花园

房产要闻

海甸岛26万人,还缺一个年轻人“待得住”的地方

曝《寂静岭1重制》2027年发售!首批演员阵容曝光

亲子要闻

新手爸妈如何提升性生活质量?

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版