OSFP光收发器模块的热优化的制作方法

osfp光收发器模块的热优化
技术领域
1.本公开涉及osfp光收发器模块的热优化。
2.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。


背景技术：

3.八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
×
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。
4.当前的osfp模块消耗大约10
‑
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。
5.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。


技术实现要素：

6.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。
7.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。
8.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。
9.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。
10.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。
11.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
12.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：
13.图1a是根据本公开的方面的示例osfp模块的分解透视图。
14.图1b
‑
1c是图1a的组装的osfp模块的不同透视图；
15.图1d示出了具有带翅片的散热器的示例osfp模块的前视图。
16.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。
17.图2b
‑
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。
18.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。
19.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。
20.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。
21.图4a
‑
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。
22.图5a
‑
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。
23.图6a
‑
6c是根据本公开的方面的示例osfp模块的侧视图，该模 块基于通过使用扁平热管道的热路径对散热进行了改进。
24.图7是根据本公开的方面的示例osfp模块和通过使用弯绕热管 道对散热进行改进的侧视图。
25.图8a
‑
8e是根据本公开的方面的示例osfp模块和通过使用外部 底部散热器对散热进行的改进的各种视图。
26.图9是示出不同配置下的示例osfp模块的各种功率和热方面的 曲线图。
27.图10a示出了示例osfp模块1000的侧视图，其具有参考图1a
‑
8e 讨论的方面中的一个或多个方面。
28.图10b示出了示例osfp模块的侧视图中的示例空气路径。
具体实施例
29.本公开总体上涉及用于八通道小型形状因子可插拔(osfp)光收发 器模块中的热和电优化的方法、系统和装置。
30.图1a示出了根据本公开的方面的osfp模块和改进的分解图。110 示出了一块或一组osfp模块，诸如模块111
‑
114。osfp模块的块体 被配置成使得它们与诸如保持架120的保持架兼容。保持架120是1
ꢀ×
4保持架，意味着它可以容纳布置成一排的4个osfp模块。保持架 120具有四个开口，并且每个开口可以被配置成容纳单个osfp模块。 保持架的其他配置也是可能的。在一些示例中，1
×
1保持架可以容纳 单个osfp模块，而在其他示例中，其他任意m
×
n模块也是可能的。 osfp模块可以包含其他构件，诸如光学器件、光接收器、光收发器、 激光器和处理器，以实现数据传输。模块111
‑
114和保持架120可以是 更大封壳的一部分或安装在更大封壳内。例如，更大的封壳可以具有 电子器件、风扇、冷却或其他系统，以使得osfp模块能够操作。保持 架120可以具有顶表面121、底表面122、分隔osfp模块的竖直壁， 诸如分隔件123以及分隔件的后侧或后部分，后边缘124。
31.模块114例如是符合osfp的收发器模块，其满足osfp形状因子 和/或osfp规范的参数。模块114也是osfp收发器模块，其具有在 一侧的连接器，连接器115和在模块顶部的散热器117。在一些示例中， 散热器117可以是模块114的顶表面。入口可以形成在连接器115上 方或附近。模块114旨在安装在机架或保持架内，如下面参考图1a
‑
1d 进一步讨论的。连接器115可以构成模块114的一端或朝向模块114 的一端形成。模块114可以具有在多个通道上的吞吐量。例如，模块 114的吞吐量在8个通道中可以是每通道400gbps或50g。在
其他示 例中，模块114的更高吞吐量可能存在，并且相应地在通道上更高。
32.模块114也可以与计算设备通信。计算设备可以是任何类型的计 算设备，诸如服务器、服务器集群、虚拟机、膝上型电脑、台式机、 移动设备或定制设计的硬件设备。计算设备可以包含处理器、易失性 存储器、非易失性存储器、用户接口、显示器、(一个或多个)通信 接口和指令。
33.虽然在图1a中没有示出，但是模块111
‑
114可以包含处理器或专 用集成电路(asic)。模块111的处理器或asic可以被配置成使得 信号能够通过模块传输。模块111可以被配置成各种模式，以使能高 速信号，诸如在ieee802.3bs、ieee802.3cd的电气规范中描述的那些， 或者使能许低速信号，诸如使用i2c或13c协议的那些，其可以被主 机用于模块111的配置和控制。信号的编码或具体实施方式可以取决 于模块111内的asic或处理器的能力。类似地，尽管未在图1a中示 出，模块111可以包含激光器。
34.连接器115可以支持各种类型的通信接口。在一些示例中，连接 器115可以是双工lc连接器，这是lucent technologies开发的一种类 型光纤连接器。在一些示例中，连接器115可以是多光纤推接(mpo) 型光学连接器。在其他示例中，连接器115可以是能够传递数据的任 何已知或兼容的通信接口。
35.散热器130也在图1a中示出。散热器130可由诸如基座131的基 座部段和诸如翅片132
‑
134)的各种翅片制成。翅片的绝对尺寸和翅片相 对于彼此的位置受到保持架120的大小以及osfp准则和限制的约束。 此外，翅片的形状、相对定位或位置或绝对位置被优化，以实现更好 的气流，而更好的气流继而可以使osfp保持可操作性，尽管由于与增 加的吞吐量相关联的更高瓦特数要求而产生更大量的热量。散热器130 可以通过使用弹簧、螺钉、夹子或其他机构机械地附连到保持架120 或与模块111
‑
114接触，以允许散热器容易地附连到保持架120并形成 安全连接。尽管散热器130被示为一个单元，但是散热器130可以以 多种配置或部件来形成或制造。
36.每个模块可以具有多个开口或入口，这些开口或入口允许空气进 入模块的内部体积。例如，图1a示出了模块114的入口119和模块 111的入口116，以及覆盖入口119的表面117。进入入口的空气可以 冷却模块，并从模块的后部，出口114
‑
b排出。表面117也可以冷却 模块内产生的热量。表面117可以与散热器的基座131耦合，以便创 建热连接并允许热量进一步消散。在一些示例中，表面117可以形成 散热器或蒸汽腔室的一部分。因此形成了用于冷却模块的两个空气路 径。
37.图1b示出了根据本公开的方面的组装的osfp模块和改进的视 图。如图1b所示，基座131可以直接邻近并接触散热器130，以允许 模块内产生的热量消散并从模块传导出去。翅片132
‑
134可以将热量从 osfp模块111
‑
114转移并允许冷却。
38.翅片可以在保持架的邻近分隔件123的边缘与保持架的相对后边 缘124之间纵向跨保持架120的长度平行于顶表面121、垂直于顶表面 121，或者纵向跨保持架120的底表面122或平行于保持架120的底表 面122延伸。在图1a所示的示例中，翅片132
‑
134沿着保持架的大部 分长度延伸。可以跨保持架120的宽度设置任意数量的翅片。在所示 的示例中，36个翅片跨保持架的宽度延伸，但是翅片的数量可以变化 很大。
39.在一些示例中，翅片可以具有至多保持架120长度的长度范围， 诸如71.0毫米、9.9毫米的高度和0.5毫米的厚度。在其他示例中，高 度范围可以在9.9毫米与24.0毫米之
间，长度范围可以在6.5毫米与 71.0毫米之间，厚度范围可以在0.4毫米与0.7毫米之间。翅片间距范 围可以在1.3毫米与4.0毫米之间。但是在其他示例中，翅片可以具有 小于6.5毫米或大于71.0毫米的长度。
40.空气速度与空气压降的关系大致是二次的。移动空气所需的功率 大致是空气速度的三次函数。翅片之间的关系、翅片的长度、厚度和 与散热器131的接触点被优化，以最大化冷却，同时确保来自osfp 符合模块前部的压降不过大。
41.图1c示出了根据本公开的方面的组装的osfp模块和改进的附加 视图。在图1c中可以看到各种模块的出口，诸如出口114
‑
b。出口允 许气流从模块的一端移动到另一端。通过模块的气流还可以帮助冷却 模块以及散热器和翅片。
42.在一些示例中，参照图1a
‑
1c所示的一个或多个构件可以部分或 全部由金刚石复合材料制成，诸如银
‑
金刚石、铝
‑
金刚石或铜
‑
金刚石。 在一些示例中，金刚石复合材料可以由包围由金刚石或金刚石
‑
金属混 合物制成的内层或内芯的纯金属的表面层组成。具有较高传导率的表 面层将允许热量更快地传递，而由金刚石或金刚石复合材料制成的内 芯不以相同的方式导热。通过材料的选择性使用或工程处理 (engineering)，热量可以从模块中更有可能过热的区域，诸如激光器 或asic导出。例如，银金刚石的热膨胀系数为6.5ppm/k，而热导率 为900w/(m.k)。低热膨胀系数同时保持高热导率允许模块被更有效地 冷却，同时保持严格的公差以最大化翅片和其他冷却构件的尺寸。在 一些示例中，构件可以由任何金属基质复合材料制成。金属基质复合 材料是这样的材料，其中这些材料中的至少一种材料是金属，以允许 更高的热导率，同时保持另一材料的性质。
43.图1d示出了具有散热器160和翅片160
‑
171的模块150的侧视图。 翅片的间隔示出了翅片160
‑
171之间的变化的间隙，该间隙被设计成优 化模块150的构件或区域上方的气流和冷却。例如，翅片165与翅片166以及翅片166与167之间的间隙更大，允许更大体积的空气更靠近 模块150的中心流动。模块150的入口151
‑
152允许空气进入模块150 的内部体积。散热器160可以通过基座160
‑
c与模块150热接触。从 侧视图可以看出，存在两条空气路径，允许额外的冷却，同时保持符 合osfp规范。
44.虽然图1a
‑
1d提供了冷却翅片的几种示例布置，但是应当理解， 进一步的布置是可能的。例如，可以修改翅片的数量、间隔、形状或 组合。此外，尽管在图1a
‑
d中未示出，外壳体可以容纳保持架120。 外壳体的开口可以在间隔、大小、尺寸或几何形状方面进行优化，以 优化系统的物理参数，例如散热、压降或平均温度降。由于经过外壳 体的开口和穿过外壳体通常有固定的体积、气流速率或质量流率，所 以气流可以在模块150的内部和在散热器160上被分开。由于总质量 流率通常是固定的，外壳体与内壳体之间的划分可以通过外壳体的开 口来确定。
45.图2a
‑
2d示出了模块一部分的自上而下的视图。图2a
‑
2d示出了 模块构件210
‑
240。由于诸如模块111的模块的长度，从模块的一端到 另一端将有压降，并且气流也可能被限制在模块内。构件210
‑
240被设 计成减少沿每个构件长度的过度压降，并允许气流受到较少的限制。 模块构件可以具有顶表面，诸如表面211、221、231和241。
46.图2a中所示的是具有表面211的构件210。可以在表面211上形 成孔，诸如孔212和213。孔212和213是圆形的。在表面211上形成 多个脊，包括脊215和脊216，当空气在构件210表面211上移动时， 这些脊可以最小化空气占据的体积。此外，脊有助于在一个方向上
降。例如，钉状翅片可以以相对密集的图案仅覆盖表面的中央四分之 一部分，而表面的其他部分可以不包含钉状翅片或者可以包含相对较 低密度的钉状翅片。在其他示例中，可以布置更复杂的几何形状，诸 如斐波那契螺旋，以优化热交换、冷却、气流、压力或其他参数。在 一些示例中，钉状翅片可以在模块内的asic或激光器附近形成阵列， 以允许该区域中的额外冷却并改进整体散热特性。钉状翅片可以进一 步提供与放置osfp模块的保持架的额外热连接。
53.图2d示出了构件240。类似于构件220，在构件240的表面241 上存在钉状翅片242和243。钉状翅片242和243具有不同的尺寸。
54.虽然图2a
‑
2d提供了钉状翅片的几种示例布置，但是应当理解， 另外的布置是可能的。例如，可以修改钉状翅片的数量、间隔、形状 或组合。在一些示例中，可以修改外部散热器，例如在图1a
‑
1d中体 提及的外部散热器，以机械地配合或以其他方式与钉状翅片的布置接 触，从而允许额外的散热。
55.图3a示出了装配在保持架360内的ofsp模块的壳体350的横截 面视图。气流被导向“进入”页面，或者沿着图3b所示的箭头365
‑
368 的方向。壳体350可以具有表面351，并且在其上具有多个钉状翅片， 诸如钉状翅片352。钉状翅片352可以进一步包含或形成空气翼片。空 气翼片可以由钉状翅片表面封闭的体积创建。钉状翅片可以被成形为 使得钉状翅片的内部部分是中空的并形成内腔。内腔可以提供空间以 供空气进入并填充内腔的体积。内腔可以采取多种形状，并且在一个 示例中可以具有漏斗状形状，当从顶部观察时，该形状是可见的。在 其他示例中，钉状翅片的外表面可以包括表面中的裂口或开口，以允 许空气流入空气翼片的内部体积。例如，被钉状翅片242封闭的表面 241的一部分可以被移除，从而为空气在该表面上移动创建途径。这可 以进一步增强自壳体350内部的冷却，并使进入空气翼片的气流最大 化。
56.保持架360可以被倒角以在保持架的表面内包含凹陷，诸如在倒 角361和倒角362处。倒角361和362可以是弹簧加载的，使得除非 外力施加到它们上，它们与保持架360的内表面齐平。在施加外力时， 倒角361
‑
362可以沿着施加力的相同方向压向保持架360。钉状翅片可 以在倒角的凹陷内对准。例如，倒角362与钉状翅片352对准。因此， 当将壳体350或模块诸如模块231插入保持架中时，通过对准倒角和 钉状翼片可以最小化机械应力和损坏。此外，钉状翼片可以推动倒角 362，下压倒角362的弹簧，并与倒角362紧密连接。以这种方式，系 统内的任何微电流或感应电流可以通过钉状翼片352与倒角362之间 的机械和电接触而有效地接地。
57.辐射发射或射频能量可从壳体向气流的相反方向发射。辐射可以 在模块操作期间产生，诸如由模块内的asic或激光器产生。在一些示 例中，可以基于宽度、长度来利用和优化钉状翅片，以最小化壳体长 度中的压降，同时仍然衰减辐射发射源。在其他示例中，使用彼此偏 移成行布置的钉状翅片衰减辐射，因为每个钉状翅片往回反射或衰减 辐射。在一些示例中，通过使用多行钉状翅片，辐射可以被更大程度 地衰减。本领域技术人员将理解，对于模块350的各种使用情况，各 种组合和设计是可能的。
58.图3b示出了模块，模块360的局部视图。模块360可以类似于上 述模块111。图3c示出了模块360与接收器362的连接侧。接收器362 可以是由上述osfp规范支持的任何合适的接收器。该模块还可以包含 接收器上方的入口，该入口被设计成优化进入模块360诸如入
口369 的气流。入口的具体形状和设计可以基于模块360的几何形状以及包 含在模块360内的电气壳体的操作条件。标记为366和377的平行箭 头示出了进入模块360的气流方向。为了清楚起见，在图3c中没有示 出额外的箭头，但是应当理解，空气在入口369的许多位置流入模块 360。
59.在一些示例中，入口，诸如入口369，可以被蒸汽腔室替换。蒸汽 腔室是充满冷却剂的腔室。冷却剂加热后，从液相变成气相。一旦变 成气态，冷却剂就经由对流来循环，并在腔室中自由移动。气态分子 凝结在冷的表面上，消散它们的热负荷，然后被导回冷却剂容器。该 过程允许使用固定或已知量的冷却剂进行冷却。冷却剂容器可以沿着 模块360的部分或整个长度延伸。
60.图3c示出了保持架370内的osfp模块的侧视图。图3c中示出 了具有连接器372、空气导管373和鼓风机374的模块371。空气进入 模块371用实线376表示。连接器372与空气导管373之间分配给鼓 风机374的气流用实线377表示。离开鼓风机374的空气用实线378 表示。当空气从保持架370内邻近模块的数据连接器的左侧穿过osfp 模块穿过保持架370的右侧时，空气的温度升高。当空气通过保持架 370移出并从左到右通过膜373，并通过到靠近鼓风机374的右侧时， 空气的温度可以降低或保持相似。模块371可以类似于上述模块，诸 如模块111。空气导管373可以具有第一端和第二端，并且可以封闭固 定的体积。空气导管373可以由任何合适的材料例如塑料、聚合物或 金属制成。空气导管373是允许空气从模块371的一端导出的导管。 鼓风机374可以附连到空气导管373的一端，而模块371附连到另一 端。这种附连可以创建空气路径375。由于模块有独立的途径，模块内 的气流可以与放置模块的托盘或壳体的气流分离，可以为模块创建高 压途径，并与托盘或壳体的气流要求分离。
61.此外，模块371、空气导管373和鼓风机374之间的连接可以由刚 性、柔性或半柔性膜形成。部件之间的膜和开口可以根据模块的几何 形状、空气压力和系统产生的特定流体动力学来选择。例如，通过选 择模块、空气导管和鼓风机之间的开口或连接的尺寸，可能产生涡流 或其他不希望的现象。这种涡流可以破坏模块371上方所需的平稳气 流。此外，在设计375空气路径时，必须考虑振动负荷、频率、共振 频率、温度和其他参数，以确保空气路径能够最佳地冷却osfp模块。 在一些示例中，空气导管373可以是几厘米长，并且相对于模块形成 一定角度。该角度的范围可以在例如5
‑
35度之间，但是在其他示例中， 该角度可以小于5度或者大于35度。空气导管的相对几何形状可以基 于模块的物理或操作参数，诸如模块长度、模块内任何部分的空气压 力、通过模块的气流或离开模块的空气温度。
62.鼓风机374可以是能够产生空气射流的任何设备。鼓风机将产生 负压，进一步增加通过模块371的气流。这继而将允许模块被更有效 地冷却。在一些示例中，鼓风机374可以以每分钟100
‑
1000转的频率 操作，并且每分钟移动5立方英尺的空气。但是，在其他示例中，频 率可以小于每分钟100转或者大于每分钟1000转，以每分钟移动5立 方英尺的空气。在其他示例中，每分钟的旋转可以被修改为每分钟移 动少于或多于5立方英尺。可以选择鼓风机来优化模块内的冷却、气 流、压力或温度下降。鼓风机可根据其频率、振动特性、产生压力梯 度的能力或其他类似参数进行选择。
63.在一些示例中，参考图3a
‑
3c描述的方法和装置可以单独使用或 者彼此组合使用。
64.图4a示出了osfp模块，模块400的示意性横截面视图。图4a 示出了asic 411、激光器412、印刷电路板413和osfp模块的壳体， 壳体414、热路径415和散热器416。在图4a中，也用虚线示出了用 于散热的预期路径或一个路径。asic是专用集成电路。asic 411被安 装在模块的底部。在一些示例中，激光器412可以是在10瓦操作的激 光器。激光器412通常具有大约70℃的操作温度上限。然而，asic 411 可以在更高的温度下运行，并且如图4a所示，位于激光器下方。在 asic的正常操作期间，产生的过多热量可能干扰激光器的正常操作， 特别是在asic离散热器416较远的情况下。间接热路径不仅导致热量 趋向于向激光器412移动，而且在引导热量远离asic方面也是无效的。
65.图4b示出了osfp模块450的横截面视图。虚线实线还示出了从 模块450散热的路径。类似于模块400，模块450包含asic 451、激 光器452、印刷电路板453、osfp模块的壳体，壳体454、热路径455 和散热器456。通过将asic 451移动到印刷电路板453上方，并将激 光器452移动到印刷电路板下方，热量更容易从较热的asic散发出去。 此外，印刷电路板453可以充当绝缘体，并防止由asic 451产生的一 些热量到达激光器452。
66.图4c示出了osfp模块460的示意性横截面视图。图4a示出了 asic 461、激光器462、印刷电路板463和osfp模块的壳体，壳体464、 热路径465和散热器466。还示出了附加的翅片式空气散热器，散热器 470。散热器470位于osfp模块400下方，并沿着模块长度的一部分 与模块接触。这使得osfp模块能够装配在保持架内，而散热器470 不会妨碍模块400的插入。散热器470还可以包含热管道，诸如热管 道471。热管道471可以由诸如金属或金属化合物的任何传导性材料制 成。在一些示例中，热管道可以由铜、金复合材料、银或其他金属复 合材料制成。热管道471的材料可以基于散热材料和热管道的热膨胀 系数来选择。通过添加散热器470，与散热器461相比，可以更高效地 冷却asic 461，并允许更多的热量经由散热器460消散。在一些示例 中，散热器470的表面积可以通过使用分形几何来增加。在一些示例 中，散热器470消散的热量可以在10
‑
100瓦特之间。尽管散热器470 朝向一个方向定向，但是应当理解，散热器可以相对于模块460朝向 不同的方向定向。气流也可以相对于模块460和散热器470朝向不同 的方向定向。
67.在一些示例中，热管道可以用包含冷却剂的蒸汽腔室替换，以提 供额外的冷却。冷却剂可以被选择为具有高热导率的材料、具有相变 的材料或者具有高比热的材料。
68.图5a示出了可以容纳几个osfp模块的机架，机架500的自上而 下的视图。支架500具有前侧和后侧。机架500被设计成在插入前侧 时容纳和冷却osfp模块。机架500可以容纳保持架，诸如保持架120。 机架500具有对应于osfp模块的多个热交换器。例如，热交换器501 对应于四个osfp模块。热交换器502对应于单个osfp模块。热交换 器可以包含合适的液体冷却剂，该冷却剂可以吸收osfp产生的热量。 液体冷却剂将被导向管道网络，该管道网络将热量导向机架500的后 部。在机架500的后部，冷却剂从osfp模块带走的热量可以通过液体
ꢀ‑
空气热交换器，诸如中间冷却器510，从冷却剂中移除。中间冷却器510可以由具有高导热量的材料制成，并且被设计成具有大的表面积， 以从中间冷却器移除尽可能多的热量。此外，为了帮助维持通过机架 500的气流，风扇可以包括在机架500的后侧。
69.图5b示出了可容纳多个osfp模块的机架的自上而下的视图。机 架530可以类似于机架500。机架530具有对应于osfp模块的多个热 交换器。例如，热交换器530对应于四个osfp模块。热交换器532 对应于单个osfp模块。热交换器可以包含合适的液体冷却剂，该冷
却 剂可以吸收osfp产生的热量。液体冷却剂将被导向管道网络，该管道 网络将穿过机架的前部延伸，并与外部冷却剂分配单元(cdu)，诸如 cdu 540连接。可以根据osfp系统或机架的大小和热要求选择cdu 540。例如，在不到1m2的空间内提供200千瓦以上冷却的cdu系统 可被选择用于其中可能产生大量热量的某些osfp应用。
70.图5c和5d示出了具有直接水冷的osfp模块550的自上而下的 视图和侧视图。类似于上述模块，模块550具有可接纳连接器的前侧 和后侧。该模块还具有顶表面，表面551。该模块还可以包含冷板，诸 如冷板560。冷板可以是能够保持液体的容器。在其他示例中，冷板 560可以是沿着模块550的长度延伸几次或者在模块550内成环的单个 管道的管道网络。在一些示例中，冷板可以在模块550上的热点周围 收集。模块550的后侧可以包含用于较冷水的输入，输入端口561和 用于温水的输出，从冷板560返回的输出端口562。输入端口561可以 与冷板560流体连通，冷板560继而可以与输出端口562流体连通。 总的来说，这形成了可以在返回模块550的内部之前在外部被冷却的 闭合回路。输入端口561和输出端口562的添加仍然允许保留osfp 形状因子，并确保与现有osfp机架的兼容性。输入端口561和输出端 口562可以由具有低热膨胀系数的导热材料制成，并且可以在大约1 毫米到5厘米之间。此外，根据冷却要求，端口能够支持任何合适的 流量和压力。
71.图6a示出了osfp模块600的示意性横截面视图。模块600可以 类似于模块400及其构件。图6a示出了asic 611、激光器612、印刷 电路板613和osfp模块的壳体，壳体614、热路径615和散热器616。 asic是专用集成电路。asic 611被安装在模块的底部。另外，osfp 模块600可以包含朝向模块600底部集成的扁平热管道，诸如热管道 618和619。这些扁平热管道可以由高传导性材料制成。保持热管道相 对扁平可以维持osfp模块规范。
72.图6b示出了osfp模块650的示意性横截面视图。模块650可以 类似于模块400及其构件。图6b示出了asic 611、激光器662、印刷 电路板663和osfp模块的壳体，壳体664、热路径665和散热器669。 asic是专用集成电路。asic 661被安装在模块的底部。另外，osfp 模块600可以包含朝向模块600底部集成的扁平热管道，诸如热管道 668。这些扁平热管道可以由高传导性材料制成。保持热管道相对扁平 将允许维持osfp模块规范，同时仍然允许改进冷却。此外，可以在模 块底部添加翅片，以提供额外的冷却。在一些示例中，壳体664可以 是凹进的或以其他方式修改，以允许在不影响模块650的尺寸或防止 其被集成在机架内的情况下并入用于额外冷却翅片的空间。
73.图6c是具有参考图6b描述的类似特征的osfp模块650的另一 侧视图。
74.图7示出了osfp模块700的示意性横截面视图。模块700可以 类似于模块400及其构件。图7示出了asic 711、激光器712、印刷 电路板713和osfp模块的壳体，壳体714、热路径715和翅片716。 翅片716也可以是散热器。asic是专用集成电路。asic 711被安装在 模块的底部。另外，osfp模块700可以包含朝向模块700底部集成的 扁平热管道，诸如热管道718。这些扁平热管道可以由高传导性材料制 成。保持热管道相对扁平将允许保持osfp模块规范。在一些示例中， 热管道718可以是蒸汽腔室。
75.图8a
‑
8e示出了osfp模块800的各种视图。
76.图8a示出了osfp兼容模块800的分解图。示出了具有表面811 和入口812的内部冷却构件810。第一中间构件820包含散热装置821。 散热装置821可以是散热器、热管道或散热装置。散热装置821可以 是带有蒸发器和冷凝器的蒸汽腔室。散热装置821可以由具有高
tbps的吞吐量。例如，预计800g比特率将需要19w的功率，而1.6t 比特率将需要25w的功率。目前的osfp形状因子无法支持后一种比 特率，因为osfp模块产生的热量太多，无法正常操作。在较高的温度 下，模块内部的空气压降可能过高，无法在环境和静态条件下有效冷 却模块。
82.图10a示出了osfp模块1000的侧视图，该模块具有上面参照图 1a
‑
8e讨论的配置中的一个或多个。图10示出了可以具有入口1050 的外壳体1010。模块1000具有带入口1040的前侧、带后侧或空气出 口，出口1080的后侧、以及形成在前侧与后侧之间的顶表面1030。模 块1000可以具有附连到顶表面1030的外部散热器1020。模块1000还 可以具有内表面1041，如之前所解释，在一些示例中，内表面1041可 以包含孔，以允许空气排到模块1000的内部部分。模块1000可以具 有表面1060。在一些示例中，表面1060可以被配置成允许外部底部散 热器与表面1060接触。壳体1010可以具有底部部分，部分1070。在 一些示例中，部分1070可以被切割以创建用于底部散热器的开口。
83.图10b示出了osfp模块的侧视图中的空气路径，其具有上面参 照图1a
‑
8e讨论的配置空气路径1081
‑
1085中的一个或多个。空气路 径1085可以通过壳体1010的入口1050进入，并在osfp模块1000 上方流动。空气路径1081可以通过壳体1010的入口1050进入，并流 过与模块1000的顶表面1030热连接的外部散热器1020。空气路径1082 可以通过入口1040进入，穿过osfp模块1000的长度，并通过空气出 口1080离开。如上文所讨论，空气路径1082可以遇到钉状翼片，诸 如钉状翼片222。空气路径1083可以穿过内表面内的孔，诸如孔212， 并穿过模块1000的内部部分，之后通过后端离开。空气路径1084可 以平行于模块1000的底部部分延伸。空气路径1084可以与附连到模 块底部的外部散热器交叉，以提供额外的冷却。
84.虽然本公开包含许多具体的实施细节，但是这些不应被解释为对 所要求保护的范围的限制，而是对特定实施方式的特定特征的描述。 本说明书中在单独实施方式的上下文中描述的某些特征也可以在单个 实施方式中组合实施。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种 特征也可以在多个实施方式中单独实施或者以任何合适的子组合实 施。此外，尽管特征可以在上文中被描述为在某些组合中起作用，并 且甚至最初被如此要求保护，但是在一些情况下，来自所要求保护的 组合的一个或多个特征可以从该组合中删除，并且所要求保护的组合 可以针对子组合或子组合的变型。
85.类似地，虽然在附图中以特定顺序描述了操作，但是这不应该被 理解为要求以所示的特定顺序或次序执行这些操作，或者要求执行所 有示出的操作，以获得期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处 理可能是有利的。
86.对“或”的提及可以被解释为包含性的，因此使用“或”描述的 任何术语可以表示单个、多于一个以及所有描述的术语中的任何一个。 标签“第一”、“第二”、“第三”等不一定意味着指示排序，并且 通常仅用于区分相似或类似的项目或元件。
87.该技术的方面可以包括一种组件，该组件包括：
88.八通道小型形状因子可插拔(osfp)模块，包括数据连接器和入口 孔口，该入口孔口被配置成使能在osfp模块的内部部分与外部部分之 间的气流；
89.第一散热器，其具有顶表面和面向osfp模块的相对底表面；
90.第一多个中空沟道，其形成在osfp模块与底表面之间；
91.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；和/或
92.多个翅片，其远离第二散热器的表面延伸；和/或其中多个翅片的 至少第一对两个相邻翅片之间的第一空间不同于第二对相邻翅片之间 的第二空间，从而优化模块的热性能特性；和/或
93.其中，第二散热器接触顶表面；和/或
94.壳体，其用于在其中接纳osfp模块，并且位于第二散热器与表 面之间；和/或
95.其中壳体包括开口，osfp模块和第二散热器通过该开口热互连； 和/或
96.其中模块的至少部分包括金刚石复合材料；和/或
97.其中金刚石复合材料为铝金刚石；和/或
98.其中模块的至少部分由金属复合材料制成；和/或
99.包含外部或内部水冷元件；和/或
100.包含蒸汽腔室；和/或
101.包含底部散热器。
102.所公开技术的方面可以包括以下特征的任意组合：
103.一种组件，包括：
104.八通道小型形状因子可插拔(osfp)模块，其包括数据连接器和入 口孔口，该入口孔口被配置成使能在osfp模块的内部与外部之间的气 流；
105.第一散热器，其具有顶表面和面向osfp模块的相对底表面；
106.第一多个中空沟道，其形成在osfp模块与底表面之间；
107.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
108.多个翅片，其远离第二散热器表面延伸。
109.根据的组件，其中所述多个翅片中的至少第一对两个相邻 翅片之间的第一空间不同于第二对相邻翅片之间的第二空间，从而优 化模块的热性能特性。
110.根据的组件，其中第二散热器接触顶表面。
111.根据中任一项的组件，还包括用于在其中接纳osfp模 块的壳体，该壳体位于第二散热器与表面之间。
112.根据中的组件，其中所述壳体包括开口，通过该开口， osfp模块和第二散热器热互连。
113.根据的组件，其中模块的至少部分包括金刚石复合材 料。
114.根据的组件，其中金刚石复合材料是铝金刚石。
115.根据的组件，其中模块的至少部分由金属复合材料制 成。
116.一种系统，包括：
117.具有开口的外壳体；以及
118.根据的组件，其被设置在所述外壳体内，其中所述多个翅片被 配置成接收来自开口的气流。
119.一种系统，包括：
120.八通道小型形状因子可插拔(osfp)模块，该模块包括：
121.前侧和与前侧相反的后侧；
122.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；
123.形成在前侧的数据连接器；
124.空气导管，其具有第一端和第二端，空气导管的第一端与模块的 后侧形成封闭连接；
125.鼓风机，其具有第一端和排气口，鼓风机的第一端与空气导管的 第二端形成封闭连接；和
126.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。
127.根据的系统，还包括由金属复合材料形成的空气导管。
128.根据的系统，其中空气导管的相对尺寸基于模块后 侧的空气压力或空气速度。
129.根据的系统，其中空气导管的几何形状被布置成防 止系统内涡流的形成。
130.根据的系统，其中鼓风机的频率基于模块的几何形 状。
131.根据的系统，其中鼓风机的频率基于模块后侧的空 气压力或空气速度。
132.根据的系统，其中空气路径针对自该模块的散热进 行了优化，和/或该系统连接或热耦合到水源，和/或该模块包含蒸汽腔 室。
133.17.一种八通道小型形状因子可插拔(osfp)模块，包括：
134.前侧和与前侧相反的后侧；
135.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；
136.设置在前侧上的数据连接器；和
137.多个钉状翅片，其在顶表面上以阵列形式形成，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回路形成的区 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。
138.根据的模块，其中每个钉状翅片形成为菱形。
139.根据的模块，其中前侧包含数据连接器上方的基本 开放的空气沟道。
140.根据的模块，其中所述多个钉状翅片被布置成行， 所述行彼此偏移。
141.根据的模块，其中所述多个钉状翅片覆盖所述顶表面的 表面积的至少30％。
142.根据的模块，其中每个钉状翅片形成空气翼片，该 空气翼片为流体在顶表面上移动提供路径。
143.根据的模块，其中该空气翼片被配置为与形成在模 块的壳体中的
弹簧加载倒角对准。
144.根据的模块，其中所述多个钉状翅片被配置成衰减电磁干 扰。
145.根据的模块，其中所述多个钉状翅片被配置成衰减从模 块的前侧发射的辐射。
146.根据的模块，其中模块连接或热耦合到水源和/或底部散 热器和/或蒸汽腔室和/或入口和/或孔口和/或鼓风机。
147.对本公开中描述的实施方式的各种修改对于本领域技术人员来说 是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，这里定 义的一般原理可以应用于其他实施方式。因此，权利要求不旨在限于 本文所示的实施方式，而是符合与本文公开的内容、原理和新颖特征 一致的最宽范围。