浅谈51.2T交换机之周边配套设计

自2010年云计算兴起，数据中心交换机芯片追随摩尔定律，已经演进了7代，目前即将达到单片51.2T。SerDes技术也发展了4代，目前已经达到112G。光器件模块也更新到了800G。102.4T的芯片也陆续出现在了各个芯片厂商的Roadmap之中。

最新最高端的数据中心51.2T交换机，将采用512x106.25G SerDes，2U机箱，64个800G（QSFP-DD800）。当1.6T光器件模块出现后，机箱高度可能降为1U机箱。

高速光器件模块从QSFP+（40G），演进到QSFP28（100G），再升级到QSFP-DD（400G）。在将数据链路通道数从四通道升级到八通道后，光器件模块也升级到QSFP-DD800（800G）。

51.2T交换机芯片采用512x106.25G SerDes，配套的光器件模块是QSFP-DD800。如果要上64个光模块，目前就要用2RU高度的机箱。目前业内还在等待QSFP-DD1600（1.6T）面世，如果继续是国内光模块公司弯道超车，那么光电同封CPO这种方案的商业化，可能还会像国产400G，800G光模块快速大规模量产而滞后。

鉴于51.2T芯片即将上市，故最近举行的OCP2022峰会上，和其相关的话题也成为热点。峰会中讨论到的51.2T交换机的周边设计考虑点如下：

下面将围绕上述列表简述:

一．电源

电压变换模块(VRM)被用来将芯片rail的高电压降到低电压。传统方案采用的是基于PCB的多段式VRM。如果采用较多数量的多段式VRM将会带来更好的响应。在工艺上，这也可以减少PCB的层数。如下图所示:

新的集成VRM方案可以提高芯片封装尺寸，复杂度，但这会增加成本和功耗（散热要求）。如下图所示：

二．芯片散热

交换机芯片一般功耗较大，必须通过散热技术降低芯片工作温度(<100度)。下面是一些常见的交换机芯片功耗：

目前主流的散热技术还是风冷技术。对于51.2T来说可能暂时还用不到液冷技术。另外芯片是否有上盖也是一种散热方案，有盖和无盖芯片方案的功耗散热方面的比较如下：

三. 光器件散热

采用8通道100G的800G光模块，可以大大提高传输性能。但由于光模块空间尺寸大小限制，所以布局，信号集成，散热等方面都会有新的要求。QSFP-DD800和OSFP800各自有其优劣处。但总体看，OSFP-DD800散热会相对好些。以下是QSFP-DD800和OSFP800的对比：

四. 高速连接

高速连接的信号集成可以提高信噪比、降低成本和功耗。在架构上的选择，目前有传统PCB采用Belly-mounted，和在部分或全部链路上采用Flyover线缆两种方案。下面为二者区别：

小结

每一代交换机芯片的面世都会带来其配套的主板，光模块，散热设计等方面的升级。51.2T也不例外，由于性能的大幅提升，对其交换机的周边设计也提出了更高的要求。各个元器件厂家，整机厂家也纷纷与时俱进，更新技术，交换机硬件设计就是这样随着交换机芯片的更新在不断迭代发展。

来源：篆芯半导体/微信公众号

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