Гонка за вычислительной мощностью искусственного интеллекта и растущие требования дата-центров ставят перед разработчиками оптических систем передачи данных новые, беспрецедентные задачи. Переход на скорости 800G, 1.6T и 3.2T— это не просто эволюция, а революция, которая требует переосмысления подходов к управлению тепловыми режимами. Вместе с ростом производительности увеличивается тепловой поток в оптических модулях, при этом жесткие требования к температурной стабильности лазерных источников остаются неизменными.

Особую остроту проблема приобретает в архитектуре co-packaged optics (CPO) с внешними лазерными источниками (ELSFP). Здесь выходная мощность лазера достигает уровня 200-400 мВт, а условия эксплуатации предполагают работу при повышенных температурах до 75°С. В таких условиях пассивные методы охлаждения становятся не просто неэффективными, а неприменимыми. Решение — использование встроенных термоэлектрических охладителей (ТЭО, ТЭ модулей).

Термоэлектрические модули обладают уникальным набором качеств, делающих их незаменимыми в задачах термостабилизации лазерных источников:

• Миниатюрность — возможность интеграции в самые компактные корпуса оптических трансиверов.
• Высокая удельная плотность холодопроизводительности — способность отводить значительные тепловые потоки с малой площади.
• Отличная управляемость — точное поддержание заданной температуры с высокой скоростью реакции.
• Высокая надежность и экологическая безопасность.

Плотность теплового потока, которую должны обеспечивать современные ТЭО в CPO-системах, достигает 30-40 Вт/см². При этом на самом лазерном источнике этот показатель может быть в разы выше — до 200 Вт/см². Для работы в таких экстремальных условиях требуются модули с минимальной высотой термоэлектрических ветвей и максимальной плотностью их монтажа. Компания РМТ имеет уникальный опыт разработки таких модулей с высотой ветвей до 0.25 мм и плотностью заполнения до 0.7, что позволяет эффективно решать задачи самого высокого уровня сложности.

Специалистами РМТ была проведена работа по оптимизации ТЭО для типового ELSFP модуля с 8 CW-лазерами мощностью 400 мВт на канал. Оптимизация шла в двух направлениях:

1) подбор материалов и конструкции для максимального холодильного коэффициента (COP) в рабочем режиме;

2) изучение влияния условий эксплуатации и рекомендация сделать теплоотвод с минимальным тепловым сопротивлением.

Результаты этой работы впечатляют и подтверждены как расчетами, так и натурными испытаниями. В рабочем режиме при тепловых нагрузках 4 Вт ± 0.5 Вт удалось достичь потребления электроэнергии в 1.5 раза меньшего, чем величина отводимой тепловой нагрузки. Это означает, что на каждый ватт затраченной электроэнергии модуль отводит более полутора ватт тепла. Такой высокий холодильный коэффициент (СОР ≈ 1.5) критически важен для масштабирования CPO-систем, позволяя минимизировать энергопотребление блока термостабилизации лазерного источника и снизить совокупную стоимость владения оборудованием.

Термоэлектрические модули РМТ — это не просто компонент охлаждения. Это рациональное решение, позволяющее преодолеть тепловые ограничения на пути к новым скоростям передачи данных. Сочетание передовой микро-технологии (ветви до 0.25 мм, плотность монтажа до 0.7), высокой эффективности (СОР > 1.5) и стабильной надежности делает продукцию РМТ оптимальным выбором для разработчиков оптических трансиверов и CPO-систем следующего поколения.

Инвестируйте в будущее своих продуктов вместе с проверенными решениями от РМТ.

Свяжитесь с нами для получения более подробной информации.