OCP 2025：Ciena直插式液冷引领可插拔光模块散热技术突破

在OCP 2025全球峰会上，Ciena公司高级热工程师Behzad Mohajer发表题为“可插拔光模块直插式液冷（Direct-To-Plug Liquid Cooling）”的技术报告，聚焦带宽与功率密度攀升引发的散热瓶颈，提出OSFP-D2P直插式液冷解决方案，为下一代高功率光模块热管理提供了关键技术路径。

◆ 行业背景：高功率光模块催生散热刚需

数据通信需求的爆发推动可插拔光模块向“更高带宽、更高功率”持续演进。从2000年初1G带宽、功耗约1W的SFP模块，到当前800ZR/ZR+模块功耗达30W、1.6T ZR/ZR＋模块达40-45W，预计下一代3.2T模块功耗将突破50-55W。这一趋势下，传统风冷技术已触及物理极限——报告明确的“风冷极限线”显示，狭小模块空间内，风冷无法满足高功率散热需求，强行应用将导致风扇功耗激增、噪音加剧及端口密度下降，成为制约性能升级的核心障碍。

◆ 技术演进：从外部冷却到集成化散热的迭代

可插拔光模块热管理技术历经三代关键发展。第一代为顶部冷板式风冷方案，依赖外部散热片通过干接触界面与模块贴合散热，热阻较高；第二代顶部冷板式液冷方案以液冷冷板替代散热片，利用液体优导热性提升效果，但未摆脱干接触界面的热阻损失。这种损失随模块功率升高而加剧，导致模块与冷板温差扩大，严重压缩热预算。

为根治这一问题，Ciena提出第三代直插式液冷方案，核心创新在于将冷板直接集成至光模块本体，取消外部散热片与冷板，消除干接触界面的热阻损失。模块内部组件直接与集成冷板接触，热量通过冷却液直接导出，实现散热效率的质的飞跃，成为适配3.2T等下一代高功率模块的必然选择。

◆ OSFP-D2P方案：兼容与高效的设计突破

针对主流OSFP模块形态，Ciena推出OSFP-D2P直插式液冷解决方案，在保持系统兼容性的同时实现散热性能突破，核心设计亮点如下：

① 集成冷板与快接设计

OSFP-D2P采用集成冷板替代传统集成散热片，冷板厚度维持5mm，确保模块整体高度与标准OSFP一致，无需改造现有系统架构。冷板两端装配一对盲配迷你快接接头（mini-QD），Host卡则配备集成母接头的流道歧管，通过冷却液管路形成闭环。模块插入主机卡时，电气连接与液冷连接同步完成，冷却液流入冷板吸收热量后回流，实现“即插即冷”。

迷你快接接头是方案关键组件：公接头外径仅5mm，与冷板厚度匹配；母接头嵌入歧管内部，有效缩小端口间距；支持±0.5mm错位公差，补偿插拔对准偏差；最大流量达0.9LPM，典型工作流量0.1-0.2LPM，最大工作压力150PSI，且经验证可承受1500次插拔循环，远超光模块电气连接器50-100次的插拔寿命，保障系统长期可靠性。

② 高密度端口布局

通过优化歧管与笼体设计，OSFP-D2P实现与标准OSFP模块相同的最小端口间距，支持集群化部署。19英寸1RU机架中，可配置4个1x4集群笼体（上下各16个端口）实现32个OSFP端口，或3个1x6集群笼体（上下各18个端口）提升至36个端口，适配数据中心高密度部署需求。笼体后部采用开放式结构，允许快接接头突出并在笼体后方盲配，且不遮挡面板气流，兼容混合液冷/空冷系统。

③ 靶向散热与流场优化

集成冷板内部可根据模块热源分布设计流道（可增设散热鳍片），精准对准DSP等局部热点，实现靶向散热。歧管经优化设计，确保多模块集群部署时冷却液均匀分配，使所有模块温度分布一致。同时，冷板与快接接头尺寸精密校准，整个流体网络压力损失极低，在保障散热效率的同时降低泵体功耗。

◆ 性能验证：实测数据彰显散热优势

报告通过实测验证OSFP-D2P的散热能力。在60%功率集中于DSP形成局部热点的真实工况下，冷却液温度30℃时，直插式液冷方案可稳定冷却100W功率模块；冷却液温度升至45℃（温水冷却场景）时，仍能实现70W以上散热能力。相比之下，顶部冷板式液冷方案在30℃冷却液下仅能冷却55W，45℃时降至45W；风冷方案散热极限约35W（±10%浮动），且需承担额外风扇功耗与噪音代价。

现场展示的原型系统采用1x4集群布局，包含两个1x4集群笼体、对应集群歧管、泵体、储液罐与散热器，直观演示模块插拔操作——从用户视角，OSFP-D2P插拔流程与标准OSFP模块完全一致，连接过程干燥清洁，无需额外操作。

◆ 标准化推进：构建开放互操作生态

为推动直插式液冷方案行业普及，Ciena正推进两项关键标准化工作：一是向OSFP MSA协议委员会提议，将OSFP-D2P列为OSFP模块正式变体，重点规范迷你快接接头在OSFP封装内的精准定位，适配3.2T等下一代高功率模块；二是联合STAUBLI等厂商制定迷你快接接头产品规范，计划向OCP社区提交贡献，明确接头尺寸、性能指标等关键参数，支持多厂商生产互操作组件。目前已有两家确认贡献方，另有两家处于待确认阶段，将逐步形成开放产业生态。

针对堆叠式连接器可能的安装干涉问题，报告提出解决方案：联合电气连接器供应商，为下一代400Gbps每通道或3.2T模块重新设计连接器结构，预留冷板与快接接头穿行空间；利用下一代模块中高速信号通过飞线传输、电源通过PCB供电的架构特点，优化内部空间分配，确保直插式液冷方案兼容性。

◆ 结语

在光模块功率持续突破、数据中心密度不断提升的背景下，直插式液冷技术凭借高效散热、高密度兼容、高可靠性的核心优势，成为解决下一代可插拔光模块热管理难题的关键路径。OSFP-D2P方案通过集成冷板与迷你快接接头的创新设计，在保持现有系统兼容性的同时实现散热性能跨越式提升。随着OSFP MSA标准化与OCP社区贡献的推进，该技术将加速行业落地，为5G演进、AI算力中心等场景的高带宽需求提供支撑，推动光通信产业向更高功率、更高密度方向发展。