【成功案例】莱尔德为数据中心光收发器提供电磁干扰和散热一体化解决方案

时间： 2019-12-31 来源：Laird

技术问答

全球IP流量让数据中心不堪重负，然而主要数据处理却是数据中心内部的收发端互联网流量。因此，采用高效的交换机设计势在必行。理想情况下，机架单元中的端口数量应与交换机的专用集成电路（ASIC）能力相匹配。这时，光收发器和模块设计成为工程师们面临的难题。例如，一家大型制造商的设计团队开发了一款紧凑型、小尺寸、双密度和可热插拔QSFP光收发器。该光收发器在一个机架单元中支持36个400GbE端口以及14Tb/s带宽。另外一个案例是该制造商生产的SFP光收发器。越来越高的功率、密度和尺寸限制，以及越来越高的带宽要求，成为设计师所面对的挑战。在面对多种杂散电磁干扰源以及越来越多热负载的背景下，设计师还需想方设法满足光模块的性能要求。

1、案例说明

最初的两个设计都有不足之处，其中一个设计的屏蔽解决方案只能提供5dB至6dB电磁干扰降噪。电磁干扰源众多，包括驱动器集成电路、光发射模块和光接收模块 (TOSA/ROSA) 之间及其与内部印刷电路板之间的连接器、以及内部印刷电路板和适配器之间的连接器。其中一个模块外壳侧壁上的电磁干扰杂讯表面电流尤为显著。TOSA/ROSA的接地/屏蔽设计非常关键，它决定了是否可以阻挡因光学模块前端开口导致的杂讯泄露。无用的热量来自TOSA/ROSA、激光二极管驱动器和数字讯号处理器集成电路。（热量向顶部和底部传输，所以还要求印刷电路板底部能够传热）。未来的小型可热插拔（QSFP）和（SFP）设计将要求能够减少整体功耗，从而限制温度的升高。

2、问题的解决

在审视了各种方案之后，设计团队决定与莱尔德高性能材料合作，将其自身的专长与莱尔德材料科学专家的技能相结合。莱尔德公司致力于推动材料科学的进步，包括多功能解决方案，用一套方案设计同时解决影响部件性能的电磁干扰和散热问题。

3、实施

莱尔德建议单线线路卡降噪10dB，双线路卡降噪8dB，四线路卡降噪 6dB（半机架）。每个线路卡具有12个光学模块。莱尔德还分析了可以利用的吸波材料类型。使用HFSS电磁仿真软件，于26Ghz频率下执行该分析。对于SFP模块，测试了五种不同吸波材料放置位置，其材料厚度为0.010英寸、0.020英寸和0.040英寸。测试确认：LAIRD™ Eccosorb^® BSR-1在0.10英寸厚度下、Laird Eccosorb^® MCS在 0.020英寸厚度下以及Coolzorb 600在0.060英寸厚度下，可提供理想解决方案。为了专门屏蔽QSFP模块上的TOSA/ROSA，设计人员采用了不锈钢弹片，但转角中的间隙表明电磁干扰抑制水平不足。莱尔德建议用金属折叠护罩替代该弹片。石墨隔板和TOSA/ROSA两侧的莱尔德导电泡棉 CF515也对控制热负荷有帮助，莱尔德热界面材料可将热量从TOSA/ROSA顶部和底部转移出去。

4、结果

测试结果使制造商确信：结合使用莱尔德Eccosorb MCS、Eccosorb BSR-1和Laird Coolzorb 600，可显著降低总辐射功率(TRP)至可接受水平。另外，莱尔德解决方案还能显著降低成本，使得光学模块保持在可接受高温范围内，即便是在管控极为严格的数据中心也是如此。

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全部评论（16）

先天二极管 Lv8. 研究员 2020-02-26

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用户56731903 Lv9. 科学家 2020-02-23

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鄗立恒 Lv8. 研究员 2020-02-21

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鄗立恒 Lv8. 研究员 2020-02-15

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鄗立恒 Lv8. 研究员 2020-01-19

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maomao Lv8. 研究员 2020-01-06

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好运常伴吾 Lv8. 研究员 2020-01-06

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盈盈 Lv7. 资深专家 2020-01-05

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鄗立恒 Lv8. 研究员 2020-01-05

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双目誰无言 Lv6. 高级专家 2020-01-04

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