引言

在OCP Summit 2025展会上，Marvell展示的光电共封装交换机吸引了大量观众的目光，仅次于AMD Helios机架的关注度。这台演示交换机不仅采用了光电共封装技术，还配备了液冷系统。整个设计由Marvell与Jabil合作完成，展现了数据中心网络设备在架构和散热方面的新发展方向。

图1：交换机芯片俯视图，展示了光电共封装技术的基本架构

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光电共封装架构的独特之处

传统网络交换机使用可插拔光学模块，这些模块将光源和光纤连接器集成在单个封装内，通过印刷电路板上的电气走线与交换机芯片连接。光电共封装技术从根本上改变了这种架构，将光源和光纤连接器分离。CPO交换机的前面板具有可插拔光源和独立的光纤连接器，通常使用MPO或MTP连接器类型。这种分离设计带来了更高效的整体布局和更好的热管理能力。

图2：交换机前面板视图，底部可见橙色可插拔光源模块，旁边是绿色光纤连接器，展示了光学组件的物理分离设计

在交换机内部，这种转变更加明显。CPO交换机不再使用大量印刷电路板走线在交换机芯片和光学模块之间传输高速电信号，而是在内部使用光纤。这种方法消除了高速电信号在PCB走线上传输时面临的诸多信号完整性挑战。贯穿整个交换机内部可见的黄色光纤替代了传统设计中复杂的、需要精确阻抗匹配的电气路径。

图3：前面板特写，显示左侧绿色光纤连接器和右侧橙色可插拔光源模块的详细排列

CPO交换机的物理布局与传统设计也存在显著差异。一个细微但值得注意的变化是交换机芯片封装与前面板之间的距离。在使用可插拔光学器件的传统交换机中，设计人员需要尽量缩短交换机硅芯片与光学模块之间的电气走线长度。这个约束条件往往决定了交换机的整体物理布局。由于光电共封装交换机内部使用光纤传输信号，这种距离限制得以放宽，允许采用不同的、可能更高效的物理排列方式。

图4：交换机内部视图，展示了大量黄色光纤布线替代传统电气走线，可见光纤导向装置确保适当的弯曲半径管理

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通过模块化设计实现现场可维护性

对于任何生产型网络设备而言，现场可维护性都是一个关键考虑因素。六年前的早期光电共封装设计缺乏实用的现场可维护布局，这是部署的一大障碍。行业已经通过创新的封装方法解决了这个问题。包括TX9190演示单元在内的现代CPO交换机，在交换机芯片封装上直接配备了可插拔CPO连接器。这些连接器与内部耦合器接口，将芯片级光学器件连接到贯穿交换机的光纤基础设施。

图5：俯视图显示完整的内部光纤布线，可见光纤导向装置确保整个交换机机箱内的适当弯曲管理

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液冷系统的集成

Marvell展台上的第二台演示交换机展示了应用于交换机芯片的Mikros液冷技术。随着端口数量和速度的提高，交换机硅芯片的功耗不断增加，液冷在高效散热方面变得越来越有吸引力。TX9190上的液冷实施采用直接安装在交换机芯片上的冷板，冷却管路经过精心布线穿过机箱，避免干扰光纤路径。

图6：光纤基础设施详细视图，展示精心规划的布线路径和光纤导向结构以确保信号完整性

需要理解的是，即使在液冷交换机中，某些组件仍然需要风冷。管理处理器、可插拔光源以及各种支持电子器件仍需要风冷散热。演示单元清楚地显示了两种冷却方式的共存，在液冷基础设施旁边可以看到风扇。这种混合冷却方法反映了一个现实：虽然主交换机芯片可以采用液冷，但完整系统仍然需要综合的热管理策略。

图7：交换机芯片特写，显示中央处理器芯片周围排列的可插拔光学封装，实现了现场可维护性

液冷实施展示了精密的机械工程设计，冷却管路在广泛的光纤基础设施周围精心布线。这种集成挑战需要精确规划，以确保冷却系统和光学路径都不会影响彼此的功能。

图8：安装了Mikros液冷冷板的交换机芯片，显示蓝色冷却基础设施直接安装在处理器上，周边可见可插拔光学封装

图9：整体系统视图，显示液冷管路如何在整个机箱内围绕黄色光纤电缆精心布线

光电共封装和液冷的结合使Marvell TX9190这样的交换机能够部署在下一代AI集群中，在这些应用场景中，这两项技术对于满足性能和密度要求都越来越必要。演示单元虽然是原型设计，内部还配有电源等非生产组件，但展示了这两项技术如何协同工作。随着数据中心向更高带宽和更高功率密度发展，这种设计方法为网络设备提供了一个可行的演进路径。