在科技飛速發(fā)展的今天，光端機(jī)（OLT/ONU）正朝著 800 G/1.6 T的更高速度演進(jìn)。這就像是一場(chǎng)激烈的競(jìng)賽，光模塊的功耗也從以往的 8 W級(jí)一下子躍升至 25 W級(jí)。然而，整機(jī)卻需要維持在 ≤55℃ 的外殼溫度，就如同運(yùn)動(dòng)員需要保持穩(wěn)定的體溫一樣，以滿足激光器波長(zhǎng)漂移 ≤0.1 nm/℃ 的嚴(yán)格指標(biāo)。

可惜的是，傳統(tǒng)的“金屬散熱片 +導(dǎo)熱墊”方案，就像是一位年邁的戰(zhàn)士，已經(jīng)無(wú)法同時(shí)解決“熱”與“EMI”這兩大棘手的痛點(diǎn)了。一方面，25 W的模塊在 55℃ 的環(huán)境下，溫度差雖僅僅只有 15℃，但這就要求熱阻必須 ≤0.6 K/W；另一方面，56 G PAM4信號(hào)帶來(lái)了 25 - 30 dB的腔體諧振，使得 CISPR 32 Class B裕量連 3 dB都不足。

而導(dǎo)熱吸波材料（Thermally Conductive Microwave Absorber，TCMA），就像是一位身懷絕技的全能選手，它兼具 k≥5 W/m·K的導(dǎo)熱性能與 RL≥20 dB（@1 - 40 GHz）的吸波能力。它可以一次性替代“導(dǎo)熱墊 +吸波棉 +金屬?gòu)椘保瑢?shí)現(xiàn)“熱 - EMI”的共同設(shè)計(jì)，為光端設(shè)備的發(fā)展帶來(lái)了新的希望。

下表列出了材料選型與關(guān)鍵指標(biāo)：

上圖呈現(xiàn)的是 800 G QSFP - DD模塊在 1 U機(jī)殼的內(nèi)圖，激光器 Driver IC處的熱點(diǎn)，功耗達(dá)到了 12 W，熱阻 θJA = 0.9 K/W；而模塊與籠子僅有 0.3 mm的間隙，卻形成了 21 cm的縫隙天線，在 12 GHz時(shí)輻射超標(biāo) 6 dB，就像是一個(gè)隱藏的“小炸彈”。

導(dǎo)熱吸波材料就像是一位勇敢的戰(zhàn)士，它直接填充縫隙 ，同時(shí)把熱量導(dǎo)向殼體，實(shí)現(xiàn)了“堵縫 +導(dǎo)熱”的二合一功能，有效地解決了設(shè)備的難題。

光模塊上蓋銑出 0.2 mm深的凹槽，容差 +0.05 mm，就像是為 TCMA量身打造的一個(gè)舒適的“家”。0.5 mm厚的 TCMA片材模切成“回”形框，內(nèi)框避讓透鏡，外框過(guò)盈 5 %壓縮，完美地與設(shè)備契合。殼體對(duì)應(yīng)區(qū)域做 Ni + Cu導(dǎo)電氧化，保證 360° 搭接阻抗 ≤2.5 mΩ，確保了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

在 Icepak模型的驗(yàn)證中，環(huán)境溫度設(shè)定為 55℃，采用自然對(duì)流的方式。當(dāng)僅使用導(dǎo)熱墊方案時(shí)，Driver結(jié)溫高達(dá) 102℃，超標(biāo)了 7℃，就像是一個(gè)發(fā)燒的病人。而采用 TCMA后，結(jié)溫下降到了 94.5℃，滿足了 <95?℃ 的規(guī)范，熱阻降低了 0.25 K/W，就像是給設(shè)備吃了一劑退燒藥，讓它恢復(fù)了健康。

在 CST全波模型的驗(yàn)證中，12 GHz諧振峰從 46 dBμV/m降至 39 dBμV/m，裕量 >6 dB；30 GHz諧振峰也同步下降了 4 dB，滿足了 40 GHz以內(nèi)的趨勢(shì)。這就像是一場(chǎng)激烈的戰(zhàn)斗，TCMA成功地壓制了諧振峰，讓設(shè)備在電磁環(huán)境中更加穩(wěn)定。

根據(jù)800G的解決方案，我們可以向外延展開(kāi)來(lái)，在 400 G COBO板載模塊中，TCMA直接印刷 0.2 mm厚的涂層，替代了金屬罩。這就像是給模塊換上了一件輕便而又功能強(qiáng)大的“外衣”，讓模塊更加高效地運(yùn)行。在硅光共封（CPO）中，TCMA填充激光器與交換機(jī)底座 0.1 mm的間隙，抑制了 26 GHz的諧振。它就像是一位安靜的守護(hù)者，默默地保護(hù)著設(shè)備免受諧振的干擾。在車(chē)載激光雷達(dá)中，TCMA貼于陶瓷基板與鋁殼之間，在導(dǎo)熱的同時(shí)吸收 77 GHz的雷達(dá)串?dāng)_。它就像是一位忠誠(chéng)的保鏢，確保了激光雷達(dá)的穩(wěn)定工作，為行車(chē)安全提供了保障。

導(dǎo)熱吸波材料通過(guò)“導(dǎo)熱 - EMI”的雙功能集成，在 800 G光端設(shè)備中取得了顯著的成效。它降低了熱阻 0.25 K/W，讓結(jié)溫裕量 >7℃；降低了 12 GHz的輻射 7 dB，使得 CISPR 32一次通過(guò)；可靠性提升了 20 %。并且可以向 COBO、CPO、車(chē)載光模塊等領(lǐng)域快速?gòu)?fù)制，它就像是一把開(kāi)啟未來(lái)高速光通信大門(mén)的鑰匙，成為了下一代高速光通信“熱 - EMI”共設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)答案。

審核編輯 黃宇