各類模組的功率等級與典型功耗
交換機籠子能提供固定的 3.3 V 功率預算,並帶走固定的熱量。模組聲明自己需要的等級,主機將其與籠子的能力比較,一旦不匹配,模組就會卡在低功耗模式,或者端口過熱。本頁把兩方面的數據放在一起查:各封裝形式的等級梯度及承載它們的位元組,以及實際模組的真實功耗——用於籠子限制、電源選型和散熱計算。
按封裝形式劃分的等級梯度
| 系列 | 聲明位置 | 階梯 |
|---|---|---|
| SFP / SFP+ / SFP28(SFF-8472、SFF-8431) | A0h 位元組 64 bit 1–0(功率等級 2/3),位元組 66 bit…(因版本而異) | Level I ≤ 1.0 W · Level II ≤ 1.5 W · Level III ≤ 2.0 W(SFF-8431 Rev 4.1 增加 level 3);> 2 W 超出 MSA 範圍 |
| XFP(INF-8077i) | 位元組 220 bit 7–6 | Level 1 ≤ 1.5 W · 2 ≤ 2.5 W · 3 ≤ 3.5 W · 4 > 3.5 W |
| QSFP+(SFF-8636) | 位元組 129 bit 7–6 | Class 1 ≤ 1.5 W · 2 ≤ 2.0 · 3 ≤ 2.5 · 4 ≤ 3.5 W |
| QSFP28(SFF-8636 Rev 2.x) | 位元組 129 bit 1–0(class 5–7)、位元組 107(class 8 最大功率 ×0.1 W) | Class 5 ≤ 4.0 W · 6 ≤ 4.5 · 7 ≤ 5.0 · 8 = 位元組 107 中的值 |
| QSFP-DD / OSFP / SFP-DD / QSFP-DD800(CMIS) | page 00h 位元組 200 bit 7–5(class)、位元組 201(最大功率 ×0.25 W) | Class 1 ≤ 1.5 W · 2 ≤ 3.5 · 3 ≤ 7 · 4 ≤ 8 · 5 ≤ 10 · 6 ≤ 12 · 7 ≤ 14 · 8 > 14 W(位元組 201) |
| OSFP MSA 籠子 | 機械/熱規範 | 集成散熱片時最高 25–30 W;OSFP-XD/OSFP224 更高 |
| CFP / CFP2 / CFP4 | MDIO 暫存器 | 最高分別為 32 W / 12 W / 6 W |
各系列的低功耗模式均為 ≤ 1.5 W;主機只有在校驗完等級之後才會解除該模式(功率與熱管理、 主機初始化)。
實際模組的典型功耗
數值取自常見產品規格書中的典型最大值;等級是聲明的上限,功耗是實測的耗電量。
| 模組 | 典型功耗 | 常見等級 | 說明 |
|---|---|---|---|
| 1000BASE-SX / LX SFP | 0.5–0.8 W | I | — |
| 1000BASE-T SFP | 1.0–1.3 W | I / II | 內置 PHY,發熱明顯 |
| 1000BASE-ZX / EZX | 0.8–1.2 W | I / II | — |
| 10GBASE-SR SFP+ | 0.6–0.8 W | I | VCSEL,無需 CDR |
| 10GBASE-LR SFP+ | 0.8–1.0 W | I | — |
| 10GBASE-ER / ZR SFP+ | 1.2–1.5 W | II | APD 接收器,部分帶 TEC |
| 10G DWDM tunable SFP+ | 1.5–2.0 W | II / III | TEC 與調諧 |
| 10GBASE-T SFP+(30 m / 80 m) | 1.8–2.5 W | II / III | 超出許多籠子的限制,需核實平台 |
| 10G BiDi SFP+ | 0.8–1.0 W | I | — |
| 25GBASE-SR / LR SFP28 | 0.8–1.2 W | I | 內置 CDR |
| 40GBASE-SR4 QSFP+ | 1.2–1.5 W | 1 | — |
| 40GBASE-LR4 QSFP+ | 3.0–3.5 W | 4 | 4 個 DFB + 合波器 |
| 100GBASE-SR4 QSFP28 | 2.0–3.5 W | 3 / 4 | — |
| 100G PSM4 / DR / CWDM4 QSFP28 | 3.0–3.5 W | 4 | — |
| 100GBASE-LR4 QSFP28 | 3.5–4.5 W | 4 / 5 / 6 | 部分帶 TEC |
| 100GBASE-ER4 / ER4-lite | 4.5–5.5 W | 6 / 7 | SOA 或大功率激光器 |
| 200G FR4 / DR4 QSFP56 | 5–6 W | 7 / 8 | PAM4 DSP |
| 400GBASE-SR8 / DR4 QSFP-DD | 8–10 W | 4 / 5 | 功耗主要來自 DSP |
| 400GBASE-FR4 / LR4 QSFP-DD | 9–12 W | 5 / 6 | EML 激光器 |
| 400G ZR(QSFP-DD)/ ZR+(OSFP) | 15–20 W / 18–24 W | 8 | 相干 DSP;QSFP-DD 版 ZR 常因散熱限制在 80 km 以內 |
| 400G LPO | 4–6 W | 2 / 3 | 無 DSP(DSP 與 LPO) |
| 800G SR8 / DR8 OSFP / QSFP-DD800 | 13–16 W | 7 / 8 | — |
| 800G 2×FR4 / 2×LR4 | 15–18 W | 8 | — |
| 800G ZR / ZR+ | 22–28 W | 8 | 多為 OSFP |
| 1.6T DR8(OSFP224 / OSFP-XD) | 20–30 W | 8 | 早期產品 |
| Passive DAC | 0 W | 1 / I | 僅 EEPROM |
| ACC(linear active copper) | 0.5–1 W 每端 | 1 / I | — |
| AEC(retimed copper) | 400/800G 時每端 3–6 W | 2 / 3 | — |
| AOC 10G / 25G | 0.5–1 W 每端 | I | — |
| AOC 100G / 400G / 800G | 每端 2 / 4–5 / 6–8 W | 3 / 2 / 3 | — |
大致規律:VCSEL SR < DFB LR < EML/TEC ER-ZR < PAM4 DSP < 相干,在 400G 及以上的模組中,DSP 通常佔總功耗的一半以上(模組電子器件)。
供電、電流與浪湧
| 項目 | 值 | 說明 |
|---|---|---|
| 供電電壓 | 模組介面處 3.3 V ± 5%(3.135–3.465 V) | DDM 的 Vcc 讀數應落在此區間內(溫度與電壓) |
| 達到等級上限時的電流 | 1.5 W → 0.45 A;3.5 W → 1.06 A;8 W → 2.4 A;14 W → 4.2 A;25 W → 7.6 A | 按每個籠子計算;高密度設備在 3.3 V 上需要數十安培 |
| 熱插拔浪湧電流 | 由 MSA 限制(變化率與超出穩態的峰值);主機按籠子限制電流 | 超出限制的模組會觸發端口保護 |
| 低功耗模式 | ≤ 1.5 W | 管理介面保持工作,Tx 關閉,DSP 空閒 |
| OSFP / QSFP-DD 是否需要 12 V? | 不需要——這些可插拔模組全部只用 3.3 V | CFP 系列及部分線卡光模組使用額外電源軌 |
發熱與散熱
| 項目 | 經驗法則 |
|---|---|
| 瓦特 → BTU/h | × 3.412 |
| 殼溫上限 | 商用級在規定測溫點為 70 °C;等級限值均在此溫度下定義(溫度等級) |
| 籠子風道 | 模組的熱量通過籠子的散熱片和主機風道排出;進風口堵塞或風道反向會最先導致前排過熱 |
| 機櫃級 | 32 × 400G FR4 ≈ 350 W;64 × 800G ≈ 1 kW 的光模組功耗——與交換機 ASIC 本身相當 |
| 相干模組 | 20+ W 的 400ZR+ 需要 OSFP 或帶騎跨式散熱片的籠子;QSFP-DD 版本要麼降低傳輸距離,要麼運行溫度偏高 |
超限的表現及主機的應對方式見 功率與熱管理。
按功率選型
- 從平台硬件手冊中查籠子限制(按端口,有時按端口組)。
- 與模組聲明的等級(見上方位元組)比較——而不是規格書中的典型值。
- 對於 10GBASE-T SFP+、ZR/可調諧 SFP+、400G ZR 和 800G 模組,務必逐項核實。
- 在高密度設備上把光模組功耗加總,用於電源選型;並計入 ASIC 和風扇的功耗預算。
- 鏈路條件允許時優先選擇 LPO 或更低等級的 PMD——功耗同時意味著散熱和成本。
在 CodingBox 中
對於 SFF-8472、SFF-8636 和 CMIS 模組,聲明的功率等級和最大功率位元組都會顯示在檢測介面上;編輯這些位元組不會改變模組的實際功耗,只會改變主機的判斷——如果改出的等級低於真實功耗,觸發的是端口保護,而不是正常的低功耗保持(檢測光模組、 EEPROM 編輯器)。