光模块:光电信号转换的核心。光模块是数据中心和AI集群里负责光电信号转换的“翻译官”——服务器和交换机用电信号计算,但数据要远距离高速传输,必须靠光纤里的光信号,光模块在中间完成电⇌光的实时翻译。
面对高速光模块日益严峻的散热挑战,希禾增材绿激光纯铜3D打印一体化外壳与内置鳍片结构,可在标准尺寸内显著降低工作温度,为光模块提供高效稳定的热管理支撑。
01.AI算力爆发驱动光模块向3.2T演进,散热瓶颈凸显
大模型训练的规模(参数量/计算量)每3~4个月翻一番,万卡、十万卡集群已成常态。成千上万张GPU之间需要海量数据交换,光模块的数量甚至超过了GPU本身。
于是在速率上,我们看到了前所未有的升级节奏:1.6T光模块正处于规模量产爬坡期,预计2026年全面放量;与此同时,3.2T已经不再是概念——据光迅科技OFC2026公开信息,其3.2T硅光单模NPO模块采用32×100G架构,典型功耗约21W,显著低于同带宽DSP方案,并已完成头部CSP全系统验证;中际旭创、高意、新易盛等厂商也纷纷布局3.2T产品线。
3.2T硅光NPO模块(来源:光迅科技)速率提升的同时,一项不可忽视的技术挑战正日益凸显——散热瓶颈。光模块速率越高,功耗通常也随之上升:
400GFR4:功耗约10W
1.6T:沿用传统架构,功耗预计突破20W
3.2T:业内预测,若不加干预,功耗可能高达40~50W
光迅3.2T硅光NPO模块以21W超低功耗实现突破,但其高度集成、热源集中带来更高热流密度,传统散热方案已难以应对。希禾增材的纯铜3D打印一体化外壳方案,可在标准尺寸内将收发器外壳与内部交错短翅片集成一体,高效匹配高速光模块严苛温控需求。
02.尺寸不变,热流翻倍
光模块外形遵循QSFP-DD、OSFP等标准化封装尺寸,体积极为受限,这意味着单位面积上要带走的热量,近乎翻倍式增长。
传统风冷已力不从心,1.6T以上,仅靠外部冷却手段难以治本,必须从光模块本体入手——提升外壳自身的导热能力与结构设计,才是突破散热瓶颈的关键所在。
随着LPO(线性可插拔光学)、CPO(共封装光学)等架构的推进,光引擎越来越靠近甚至与交换芯片封装在一起,热源高度集中,热失控风险急剧上升——一旦局部温度超标,光模块波长漂移、信号质量劣化、寿命骤减,整个AI集群的训练任务可能被迫中断。
当光模块尺寸与结构优化空间逐渐受限时,散热能力的提升将更加依赖材料本征导热性能。
03.为什么是纯铜?——材料性能的降维打击
要提升外壳的导热能力,最直接的办法是选用更高导热系数的材料。下图对比了光模块外壳常用的几种材料:
封装材料两大核心性能对比纯铜的热导率400W/(m·K)是钨铜的近2倍,是可伐合金的20倍以上。如果能把纯铜做成外壳,热量从芯片到壳体的热阻将降低约50%,芯片结温可下降5-10℃。
04.为什么用绿激光?——高反材料的最优解
传统近红外激光遇到铜、金等高反射金属时,仅有不到5%的能量被吸收,加工效率极低、质量不稳定,熔池飞溅、孔隙率高等问题突出。
532nm波长的绿光激光显著提升了纯铜等高反射金属的激光吸收率,得到更高效、更稳定的熔池,提升成型效率与质量。
绿光激光技术已成为铜基增材制造的“标准答案”。
三大核心突破
1.摆脱“高反”魔咒:攻克铜材在3D打印中“高反射率、高热导率、易氧化”的技术瓶颈。
2.极致复杂结构:可一体化成形传统加工难以实现的复杂随形冷却流道、超薄翅片、交错短翅片等。
3.高精度高致密度:最小聚焦光斑直径可达15μm,实现精密结构加工与高致密度成型。
希禾基于绿激光增材制造技术,采用纯铜一体化成形方案,将收发器外壳与内部换热结构集成为一个单体部件。这不是简单的材料替换,而是将交错短翅片等强化换热结构直接嵌入外壳内部几何中,在极其受限的空间内提升局部散热能力。
实测验证,该方案可在不改变光模块标准外形尺寸的前提下,有效降低模块运行参考温度,为1.6T及以上高速光模块提供更低的更低的温度基准,直接提升信号稳定性与长期可靠性。
3D打印纯铜光模块壳体散热鳍片05.产业落地,不止于概念
逾百台绿光3D打印设备已投入使用,未来三年计划实现千台级规模化部署,建设全球最大铜基增材制造产能基地。
AI算力集群推动光模块向1.6T、3.2T演进,模块功耗和热流密度同步抬升,传统外壳材料和加工方式已接近散热边界。绿激光纯铜3D打印通过“高导热材料+一体化复杂换热结构”,让光模块外壳从被动封装件升级为结构化散热器,为高速光互联提供新的热管理路径。
不更改装配尺寸、无需定制模具、不重构生产链路——却能稳稳接住下一代高速光模块的热挑战,这便是增材制造在AI时代的独特价值。
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