AI 光模組熱管理 — 800G / 1.6T 驗證通過
超軟 TIF700UU 導熱墊片與 TIC800T-ST 相變金屬複合材料，專為 AI 資料中心的下一代 800G 及 1.6T 光收發器設計 — 在 70% 形變量下，其壓縮應力比主要競爭對手的旗艦產品低 10 psi，且經過 1,000 小時老化測試後熱阻依然穩定。
客戶背景
一家全球光通訊與 AI 互連解決方案供應商，專門為 AI 資料中心、雲端運算基礎設施和超大規模網路設備提供高速光模組。其產品包括用於 GPU 叢集、AI 伺服器和高效能交換器的 400G、800G 及下一代 1.6T 光收發器。隨著 AI 運算需求迅速擴張，客戶因更高的功率密度、微型化封裝，以及在密集資料中心機櫃中的大規模部署，而面臨散熱瓶頸。
規模： 400G / 800G / 1.6T 專案合計年產量達數百萬件
服務對象： 超大規模 AI 資料中心營運商 · GPU 叢集整合商 · AI 伺服器 OEM 廠商
市場背景
AI 資料中心正迅速從 400G 過渡到 800G 和 1.6T 光互連。根據產業預測，在 AI 基礎設施加速部署的推動下，全球 AI 光收發器市場規模預計將從 165 億美元增長至 2026 年的 260 億美元。
隨著光模組頻寬增加，功耗和熱量產生也顯著上升，使得熱管理成為影響整體 AI 叢集性能的關鍵因素。
相關產業概覽： 資料中心與 AI 散熱解決方案
挑戰
800G / 1.6T 光收發器爆炸圖 — 從光學腔體、DSP 封裝到 PCB 的內部堆疊，決定了導熱介面材料 (TIM) 的安裝位置以及哪些元件對應力最為敏感。
客戶面臨三個交織的問題：熱密度不斷上升、封裝尺寸日益縮小，以及高密度機架內部嚴重的熱積聚。傳統的導熱墊片在高壓縮條件下無法維持低熱阻，而剛性材料則會對光學元件和電容器造成過大的機械應力。
# | 挑戰 | ZIITEK 解決方案 |
|---|---|---|
1 | 800G 光模組的熱密度超過 50 W/cm²，傳統的被動式散熱已無法將 DSP 與雷射溫度維持在目標範圍內。 | TIF700UU 果凍般的柔軟度能貼合光模組的不平整表面，即使在較硬的導熱墊片無法形變的 QSFP-DD 和 OSFP 封裝內，也能填充微小的氣隙。 |
2 | QSFP-DD 和 OSFP 的緊湊型封裝大幅縮減了內部散熱空間，使得組裝公差變得更窄，留給導熱介面材料 (TIM) 的壓縮空間也極小。 | 在 70% 的形變量下，壓縮應力降低了 10 psi，這意味著在模組的整個使用壽命期間，雷射和電容器都能維持在其應力開裂的閾值以下。 |
3 | 高密度機架部署造成了熱島效應——相鄰模組間的熱傳遞將外殼溫度推高至 60 °C 以上。 | 用於冷板介面的 TIC800T-ST 相變金屬複合材料可承受數千次的插拔循環而不會產生泵出效應，專為支援熱插拔的光模組插槽而設計。 |
4 | 過高的溫度導致波長漂移、位元錯誤率增加，並縮短了雷射壽命——介面應力必須保持在低水平以保護光學對準。 | 低應力、低模數的介面設計避免了對 TOSA / ROSA 雷射封裝施加機械力，從而保護波長穩定性、降低位元錯誤率並延長雷射使用壽命。 |
散熱解決方案設計
Ziitek 建議採用 TIF700UU 超柔軟導熱介面材料，用於光模組內部散熱。其果凍般的柔軟度即使在狹窄的組裝空間內，也能實現出色的表面貼合性及低接觸熱阻。針對液冷外部介面， TIC800T-ST 相變金屬複合材料元件則被導入，以提高重複插拔循環中的耐用性。
位置 | Ziitek 產品 | 原因 |
|---|---|---|
DSP / 雷射介面 (模組內部) | TIF700UU 超柔軟導熱墊片 | 果凍般的柔軟度可填充 QSFP-DD / OSFP 封裝內的微小氣隙；在 70 % 壓縮率下，應力比競爭對手低 10 psi |
冷板介面 (外部) | TIC800T-ST 相變金屬複合材料 | 帶載體的相變材料可在支援熱插拔的插槽中承受重複插拔 |
冷板介面特寫——TIC800T-ST 相變金屬複合材料，專為支援熱插拔的光模組插槽而設計。
性能驗證
測試表明，在所有壓縮條件下，TIF700UU 系列的熱阻均低於競爭對手的旗艦產品。在 70 % 的壓縮率下，其壓力值比競爭對手的材料低約 10 psi，從而減少了對敏感元件的應力。該材料在 85 °C 下經過 1,000 小時的老化測試後，性能依然穩定，未出現熱衰退現象。
使用 ZIITEK 自主研發的應力測試設備，模擬了組裝和使用過程中的壓力值。TIF700UU 墊片的瞬時壓力和穩定壓力總體上優於競爭對手的旗艦產品。這表明該材料能在填充不同高度公差的同時，最大程度地保護元件免受應力影響。
可靠性與製造優勢
超柔軟導熱墊片的自適應形變能力可補償組裝公差，並提高生產良率的一致性。其低應力結構將長期熱循環過程中電容器開裂、泵出失效和介面分層的風險降至最低。
合作時程
合作始於小批量的熱性能驗證和機械應力測試。在原型整合和可靠性測試階段，Ziitek 的工程團隊提供了現場支援。成功通過評估後，客戶將該解決方案擴展至高速 AI 光模組的量產中——且同樣的材料平台已被規劃用於即將進入 DVT 階段的 1.6T 專案。
成果
客戶為其下一代 AI 光互連產品實現了更佳的熱穩定性、更少的光信號衰減、更高的系統可靠性，以及對生產的更強信心。
常見問題
為什麼超軟導熱墊片對光學模組很重要？
超軟墊片能更好地貼合不平整的表面，減少空氣間隙和接觸熱阻，同時將對雷射、光電二極體和表面貼裝電容等敏感光學元件的機械應力降至最低。
800G 和 1.6T 光模組建議使用何種導熱係數的材料？
高效能 AI 光模組通常需要導熱係數超過 10 W/m·K 的導熱介面材料，以應對數位訊號處理器 (DSP) 和雷射器介面的高熱通量密度。
TIF700UU 如何提高長期可靠性？
其低應力設計可減少對雷射器和電容器的機械損傷，防止介面老化問題，並在長時間的運作週期中保持穩定的散熱效能——經 85 °C 下 1,000 小時老化測試驗證，熱阻無變化。
為何重複插拔的耐用性對外部導熱介面至關重要？
光模組在維護和升級過程中會被頻繁插拔，因此冷板介面的材料必須耐磨損並保持穩定的散熱效能。TIC800T-ST 的帶基材相變化材料結構專為支援熱插拔的插槽而設計。
散熱管理在 AI 資料中心扮演什麼角色？
高效的散熱管理可確保光學傳輸穩定、防止熱降頻，並最大化整體 AI 運算利用率。在高密度機架中，超過 60 °C 的熱島會降低訊號完整性並縮短雷射器壽命——而合適的導熱介面材料 (TIM) 堆疊正是阻止熱島形成的關鍵。
