从可插拔到CPO：实战对比800G光模块在液冷服务器中的部署差异（附拓扑图）

从可插拔到CPO：800G光模块在液冷服务器中的实战部署差异

数据中心网络正面临前所未有的带宽和能效挑战。随着AI算力需求爆发式增长，传统可插拔光模块在800G时代逐渐暴露出功耗密度和散热瓶颈。本文将基于实验室实测数据，深入解析可插拔方案与CPO（光电共封装）技术在液冷环境中的部署差异，涵盖拓扑设计、散热表现、配置适配等工程师最关心的实操细节。

1. 技术架构对比：物理层重构

传统可插拔光模块采用独立封装设计，通过SerDes通道与交换芯片连接。在800G速率下，这种架构面临三大核心挑战：

• 通道损耗：224G SerDes信号在PCB上的传输距离被压缩至5-6英寸
• 功耗密度：单模块功耗突破30W，51.2T交换机中光模块功耗占比超40%
• 热流密度：可插拔方案的热阻高达15℃/W，而CPO可降至5℃/W以下

CPO技术通过三维异构集成实现架构革新：

传统架构：
[交换芯片] <-SerDes-> [可插拔光模块] <-光纤->

CPO架构：
[交换芯片+硅光引擎] <-光纤直连->

关键参数对比如下：

实测数据：在H3C S9820-64D交换机平台上，CPO方案使整机功耗降低28%，同时支持1.6T的下一代演进路径。

2. 液冷适配方案对比

液冷系统成为800G时代的必选项，但两种技术对液冷的需求差异显著：

2.1 可插拔模块的液冷挑战

• 热传导路径长：需通过散热鳍片→导热垫→冷板三级传导
• 局部热点：QSFP-DD封装导致核心区域热流密度超150W/cm²
• 维护复杂度：热插拔设计导致冷板必须采用分体式结构

典型液冷配置示例：

# 冷板参数设置
cooling_plate {
material: copper
thickness: 3mm
channel_width: 2mm
flow_rate: 4L/min
inlet_temp: 25℃
}

2.2 CPO的液冷优势

• 直接冷却：硅光芯片与交换芯片共享微通道冷板
• 均温设计：3D封装使热源分布更均匀，峰值热流密度降低60%
• 系统级优化：可集成热电制冷器(TEC)实现±0.1℃温控

实测散热性能对比：

3. 部署实践与配置示例

3.1 可插拔方案部署要点

• 光纤管理：MPO-16接口需要弯曲半径>30mm
• 功率分配：需配置12V/8A独立供电电路
• H3C交换机配置：

interface HundredGigE1/0/1
transceiver-mode 800G
power-override 30w
cooling-policy aggressive

3.2 CPO部署关键步骤

cpo enable
silicon-physics monitoring
liquid-cooling {
flow-min 3.5L/min
delta-t-max 15K
}

# 光功率诊断
show cpo optics | include "Rx Power"

4. 演进路线与选型建议

根据实验室测试数据，给出不同场景的选型矩阵：

实际部署中发现，CPO在3.2T阶段将展现更大优势。某AI实验室采用CPO后，GPU集群间延迟从8μs降至1.5μs，同时节省了37%的制冷能耗。不过对于中小规模部署，可插拔方案仍是更经济的选择。