不少工程师找过来都是同一个场景:交换机或工控网关上了几个 SFP+/SFP28 光口,机器放进机柜跑一阵,网管里就开始报光模块温度告警,严重的还会端口闪断。拔出来一摸,模块外壳烫手。第一反应往往是“换一个带散热片的笼子”。
这个思路在单排端口上有时管用,但在最常见的 2×N 叠层笼子上基本走不通。我们把沃虎官网 SFP、SFP+、SFP28 三类共 205 款笼子和组件的选型字段逐条统计了一遍:带散热片的只有 13 款,而且全部是单排 1×N;135 款 2×N 叠层产品,一款带散热片的都没有。换句话说,叠层下层口温度高,靠换笼子是解决不了的,得从模块功耗、端口分配和风道上想办法。下面按排查顺序讲清楚。
光模块的温度是模块自己报出来的。按 SFF-8472 规范,带数字诊断(DDM)的模块在 I²C 地址 A2h 的第 96~97 字节给出内部温度,第 0~7 字节存放温度的高/低告警和预警阈值。排查第一步不要急着改硬件,先用主机侧读出这两组数据:
① 当前温度是多少,离高温告警阈值还差几度;② 告警阈值是模块出厂值还是被主机软件改过;③ 同一台设备里各个端口的温度差多少。很多“温度告警”其实是商业级模块(常见壳温范围 0~70°C)被用在了机柜内部温度偏高的场合,模块本身没坏,只是用错了温度等级。I²C 读不到数据的话,先按我们之前写的SFP模块识别不到怎么办那篇把管理信号查通。
笼子本身不发热,热全部来自插在里面的模块。SFF-8431 把 SFP+ 模块按功耗分成几个等级,实际选型时可以按下表粗估。表里的功耗是行业常见范围,具体以所用模块的规格书为准:
| 模块类型 | 常见功耗 | 对散热的影响 |
|---|---|---|
| SFP+ 多模短距(SR) | 约 1W 以内 | 多数场合散热孔笼子即可 |
| SFP+ 单模长距(LR/ER) | 约 1~1.5W | 端口密集时要关注风道 |
| SFP28 短距/长距 | 约 1~1.5W 以上 | 高密度时下层口温升明显 |
| 10GBASE-T 电口 SFP+ | 常见 2.5W 以上 | 发热最集中,优先放单排或风道上游 |
实际现场里,最容易出问题的是 10GBASE-T 电口模块:它要在模块里驱动 100 米铜缆,功耗是光模块的两倍左右。所以排查时先看温度最高的那个口插的是什么模块,很多时候把电口模块挪个位置,问题就缓解了。
沃虎官网选型表里,每一款笼子都有“Heat dissipation(散热方式)”字段,取值只有两种:散热孔(Heat dissipation holes)和散热片(Heat Sink)。按类别统计如下:
| 类别 | 总数 | 单排 1×N | 其中带散热片 | 2×N 叠层(带散热片) |
|---|---|---|---|---|
| SFP | 76 | 26 | 2 | 50(0) |
| SFP+ | 66 | 30 | 8 | 36(0) |
| SFP28 | 63 | 14 | 3 | 49(0) |
| 合计 | 205 | 70 | 13 | 135(0) |
两点值得注意:一是带散热片的 13 款全部是单独的笼子(Cage),不带连接器;二是 135 款叠层产品全部是笼子+连接器组件(Cage+Connector),散热方式清一色是散热孔。这不是选型表漏填,而是结构决定的:叠层笼子的下层口被上层口压在下面,顶面根本没有地方装散热片。
| 料号 | 类别 | 端口 | 安装方式 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| WHSFP00111W050 | SFP | 1×1 | 压接 | — |
| WHSFP01014W036 | SFP | 1×4 | 焊接 | — |
| WHSFP10111W124 | SFP+ | 1×1 | 压接 | 铝散热片,-40~85°C |
| WH81-111-Y0018-1 | SFP+ | 1×1 | 焊接 | — |
| WHSFP10612W042 | SFP+ | 1×2 | 压接 | — |
| WH81-112-00013-1 | SFP+ | 1×2 | 压接 | — |
| WHSFP11014W085 | SFP+ | 1×4 | 压接 | — |
| WH81-114-00008-1 | SFP+ | 1×4 | 压接 | — |
| WH296T459D0S32 | SFP+ | 1×6 | 压接 | — |
| WH296T219D8S32 | SFP+ | 1×6 | 官网未标 | 带双灯导光柱 |
| WHSFP30211W018 | SFP28 | 1×1 | 压接 | 黑色阳极氧化铝,-40~105°C |
| WHSFP30714W004 | SFP28 | 1×4 | 压接 | 带双灯导光柱 |
| WH394T219D7S32 | SFP28 | 1×4 | 压接 | 导光柱字段未标 |
从端口数看,散热片笼子覆盖了 1×1、1×2、1×4、1×6 四种单排规格。如果现有设计是单排端口,温度又确实超了,可以在这张表里找到同端口数的散热片版本来替换。
我们调出两款散热片笼子的图纸,把关键尺寸和同类标准笼体对照:
| 项目 | WHSFP10111W124(SFP+) | WHSFP30211W018(SFP28) |
|---|---|---|
| 含散热片总高 | 13.2mm(参考值) | 12.95±0.35mm |
| 笼体高度 | 8.90mm | 8.95±0.15mm |
| 散热片增加的高度 | 约 4.3mm | 约 4.0mm |
| 长 × 宽 | 48.80mm(最大)× 14.00mm | 48.73mm × 14.00mm |
| 面板开孔 | 15.45 × 10.40mm | 15.45 × 10.40mm |
| 散热片材料 | 铝,卡扣为不锈钢 | 铝,黑色阳极氧化,卡扣 SUS301 |
| 工作温度 | -40~85°C | -40~105°C |
这里有个容易被忽略的点:面板开孔尺寸不变,散热片装在面板后面,所以前面板不用改;但笼子上方要多留约 4mm 的净空。如果上面压着一块子板、结构件或机壳顶盖,散热片就装不进去,或者装进去贴死了没有风,效果反而不如散热孔。改版前一定先量一下笼子上方的实际空间。
既然 2×N 叠层没有散热片版本,下层口过热只能从下面几条入手:
① 调整端口分配。把 10GBASE-T 电口模块、长距模块这些功耗大的,优先分配到上层口或整排的两端,下层中间口放短距光模块或 DAC 线缆。这一条不用改板,成本最低。
② 换低功耗模块。同样速率,短距多模模块的功耗往往比电口模块低一半以上。
③ 改善风道。叠层笼子的散热孔只有在有风穿过时才起作用,风扇方向要让气流沿着笼子长度方向流过(前进后出或后进前出),而不是从侧面吹。
④ 新设计改单排。如果前三条都做完了温度还是压不下来,下一版就考虑把最热的几个口改成单排笼子,再配散热片版本。代价是面板上端口密度减半,要和结构一起评估。
散热片本身不会“产生冷量”,它只是把模块顶面的热扩散到更大的面积,再交给流过的空气带走。所以散热片笼子要生效,有两个前提:一是有风,二是风的方向顺着散热片的鳍片走。图纸里两款散热片都是沿笼子长度方向排列的鳍片,对应的是前后向风道。如果机箱是侧吹风,风被鳍片挡住,效果会打折扣。
散热孔笼子也是同样道理。很多小型设备是无风扇自然散热,这种情况下无论选哪种笼子,模块温度都主要取决于机箱内温度和模块功耗。这时候与其换笼子,不如先确认模块是不是工业级(常见 -40~85°C),再看机箱开孔能不能形成对流。
从散热孔笼子换成散热片笼子,PCB 封装按 SFP MSA 是同一套,但仍要逐项核对规格书:
安装方式:散热片笼子里既有压接(Press-Fit)也有焊接版本,比如 SFP+ 1×1 有压接的 WHSFP10111W124 和焊接的 WH81-111-Y0018-1。原板是压接孔就选压接版,孔径和板厚要对得上,图纸里标注的 PCB 厚度是 3.00mm。
连接器:散热片笼子都是单卖的笼子,不含 20 针连接器,需要另外配对。叠层产品则是笼子和连接器成套的,这一点在备料时容易漏。
导光柱:部分散热片笼子带导光柱(如 WH296T219D8S32、WHSFP30714W004),LED 的位置要和原设计一致。
本文数据来自沃虎官网选型表和产品图纸,写作时发现几处字段需要以规格书为准:WHSFP30211W018 官网“镍镀层外壳”字段标为 None,但图纸注明笼体整体镀镍;WH296T219D8S32 安装方式字段为空;WH394T219D7S32 导光柱字段为空;SFP 类 76 款产品的最高速率统一标为 5G。选型时如有疑问,请联系我们的 FAE 确认。
第一步:读 DDM。用主机读出各口模块的温度和告警阈值,找出最热的端口和对应的模块型号。
第二步:分清是模块问题还是位置问题。把最热的模块和一个温度正常的端口对调。温度跟着模块走,说明是模块功耗或温度等级问题;温度留在端口上,说明是那个位置的散热问题。
第三步:看笼子结构。单排笼子可以考虑换散热片版本;叠层笼子则按第六节调整端口分配和风道。
第四步:打样验证。换笼子或改风道后,在最高环境温度下满配模块长时间运行,再读一次 DDM 温度做对比。
| 序号 | 核对项 |
|---|---|
| 1 | 最热端口的模块型号、功耗和温度等级(商业级还是工业级) |
| 2 | DDM 温度读数与告警阈值,阈值是否被主机软件改过 |
| 3 | 模块对调后温度跟着模块走还是留在端口上 |
| 4 | 现有笼子是单排 1×N 还是叠层 2×N |
| 5 | 单排:同端口数的散热片版本料号是否存在(见第四节表) |
| 6 | 笼子上方是否留出约 4mm 散热片净空 |
| 7 | 安装方式(压接/焊接)与原板孔径、板厚是否一致 |
| 8 | 散热片笼子是否另外配好了 20 针连接器 |
| 9 | 机箱风道方向是否顺着散热片鳍片 |
| 10 | 最高环境温度、满配模块下的长时间运行温度记录 |
上层口顶面理论上可以贴,但下层口没有位置,而下层口恰恰是最热的。自己加装还要考虑卡扣固定、EMI 弹片和模块插拔时的压力,我们不建议在量产上这样做。
SFP 系列遵循同一套 MSA 封装,但安装方式有压接和焊接之分,定位孔和板厚也要核对。替换前以两款产品的规格书封装图为准逐项比对。
看模块自己的温度等级和 DDM 里存的告警阈值。商业级模块常见壳温范围是 0~70°C,工业级常见 -40~85°C。离高温告警阈值留出 10°C 左右的余量比较稳妥。
最常见的原因是没有风,或者风向是侧吹,被鳍片挡住了。其次是笼子上方空间被压死,散热片周围没有空气流动。
不一定。官网 63 款 SFP28 产品里只有 3 款带散热片,大部分 SFP28 设计用的都是散热孔笼子。有没有必要,取决于模块功耗、端口密度和风道,而不是速率本身。
导光柱位于笼子前端,主要影响的是面板布局。官网有两款带导光柱的散热片笼子(WH296T219D8S32 和 WHSFP30714W004),说明两者可以兼顾,具体以规格书为准。
如果你的设备正遇到光模块温度告警,可以把端口布局(单排还是叠层)、模块型号、机箱风道方向和笼子上方的空间尺寸发给我们。沃虎 FAE 会帮你判断是换散热片笼子、调整端口分配,还是改风道,并提供散热片笼子样品和图纸。
——— VOOHU 沃虎电子 技术团队
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