近日英伟达正式官宣 Spectrum-X 以太网硅光 CPO 交换机进入全面量产阶段。作为全球首款实现量产的 200G/lane 共封装光学交换机系统,该产品全线采用 100% 液冷散热方案,标志着 CPO 技术正式走出实验室,同时也为液冷产业打开了一条独立于 GPU 服务器的全新增量赛道。当前市场目光多集中于 GPU 液冷订单的释放节奏,CPO 交换机带来的散热配套增量尚未被充分定价。

该交换机基于 Spectrum-6 交换芯片打造,单芯片带宽最高可达 102.4Tb/s,对比上代产品带宽实现翻倍;依托台积电 4nm 硅光子工艺与 3D 先进封装技术,产品实现激光器数量减少 4 倍、整机功耗降低 5 倍,设备平均故障间隔时间 MTBI 提升 10 倍,光信号损耗从 22dB 大幅降至 4dB,信号完整性提升 64 倍。

整条产品供应链覆盖硅光制造、激光芯片、先进封装、光器件组装、整机代工全环节由台积电、Lumentum、矽品、天孚通信、鸿海五大企业联合打造,CoreWeave、Lambda、甲骨文成为全球首批落地商用客户从行业渗透节奏来看,2025 年为 CPO 技术样机验证阶段,2026 年正式开启商用落地窗口,2027 年后将伴随万卡级 AI 集群扩张实现大规模普及。

英伟达CPO(共封装光学)交换机采用液冷的必要性

1硬件架构变化导致热密度暴涨

 器件高度集成:CPO将光引擎(硅光芯片)与交换ASIC(计算芯片)紧密共封装,光器件紧邻高温逻辑芯片,热量分布高度集中,局部功耗密度可达40-50W/cm,较传统可插拔光模块(15-20W/cm)提升两倍以上。

 功耗持续增加:随着交换容量向百Tb/s演进,单颗交换芯片功耗达千瓦级,传统风冷(极限承载功率约30-40kW)已无法带走海量热量,风冷散热达到物理上限,液冷成为唯一可行的散热方案。

2光器件对温度高度敏感

 温度影响性能:光器件(如硅光微环调制器、激光器)对温度波动极其敏感,温度偏差会直接导致波长偏移、信道串扰,影响信号稳定性与器件寿命。

 热串扰抑制:芯片间热串扰会破坏光纤耦合对准精度,液冷能够精准控制芯片及光器件的工作温度,保障光互连的长期稳定运行。

英伟达CPO交换机两代产品迭代

  • 初代 Quantum-X:双并行回路的基础液冷架构英伟达第一代 CPO 交换机 Quantum-X800-Q3450,采用两个并行的冷却回路同时运行。冷却液从系统后部左右两侧的两个入口歧管进入,每个歧管分为两条路径:一条通往上方的 QM3 冷板(左 / 右),另一条通往下方的 QM3 冷板(左 / 右),形成两组并行回路。

完成冷板换热后,冷却液流向中间板歧管,再通过上下回路分别冷却配电盘组件。与左右分区的入口管路不同,出口管路按高度分组:两侧上方管路汇聚到顶部出口块,下方管路汇聚到底部出口块,最终汇合后的冷却液从左侧出口统一排出。

  • 第二代 Spectrum-X:100% 全覆盖的复杂液冷系统作为第二代 CPO 交换机,Spectrum-X Photonics 包含 SN6810-LD 和 SN6800-LD 两类液冷机型,其中 SN6800-LD 搭载 4 颗 Spectrum-6 ASIC,最大功耗约 10.5kW。

对比上一代产品,Spectrum-X 的整体液冷架构复杂度显著提升:散热覆盖范围从核心交换芯片扩展至全部光模块,实现芯片 + 光器件的 100% 液冷全覆盖,彻底解决高集成度带来的全域热密度问题,保障硅光器件长期稳定运行。

英伟达(NVIDIA)已将其 Spectrum-X 以太网硅光 CPO(共封装光学)交换机的出货规划大幅上调,2026 至 2027 年两年累计出货目标从最初的 1 万台上调至 5 万台。

对应 5 万台 CPO 交换机的出货增量,将直接为液冷行业带来 5 万套完整 CPO 专用液冷系统增量需求,整套散热套件包含交换芯片冷板模组、集成式光模块冷板模组、不锈钢波纹管、分流歧管、高精度液冷快插接头等全套零部件,不与现有 GPU 服务器液冷市场形成挤占,纯粹拓宽液冷赛道增量空间。

信息来源:网络
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液冷技术通过冷却液直接/间接接触热源,核心结构包括:
  • 热交换核心  :冷板(CPU/GPU专用)、CDU(冷量分配单元);
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  • 动力与控制  :变频循环泵(如飞龙股份电子泵)、智能温控系统。
主流方案中,冷板式兼容现网改造(占存量市场80%),浸没式为超算首选(PUE逼近1.0)。 2025年AI服务器的产值超过4000亿美元,年增45%。随着英伟达从Hopper系列向Blackwell系列转换,整个AI服务器产值提升。预计今年AI服务器的市场占有率会从去年的66%突破到今年的70%以上;另外,液冷散热方案的渗透率也有望从去年的14%提升到今年的30%。 涉及的材料有:铜、铝、复合金属材料、金属焊接材料、不锈钢、氟塑料、橡胶材料、密封材料、特种工程塑料、导热散热材料,热界面材料等 按照部件来分有:冷却塔、管道、CDU 液冷换热单元CDU 液冷板、接头、歧管、主泵和辅泵、流量控制系统、过滤系统等 系统集成方面有:空调、机柜、传感器、电源、泄漏检测、控制单元等 按照产业链来区分有:互联网企业,云服务器企业,代工企业、各个零部件企业、材料企业等; 欢迎大家加入我们,共绘服务器液冷散热未来!
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作者 808, ab