I. 서문

 

400G 및 800G 기술의 대규모 상용 도입과 1.6T OSFP/OSFP-XD 솔루션의 점진적인 배포로 인해 고속 광 모듈의 소비 전력이 크게 증가했습니다. 800G DR8 모듈의 소비 전력은 15–18W에 달할 수 있으며, 400G/800G ZR 코히어런트 모듈의 소비 전력은 25W를 초과합니다. 또한 완전히 구성된 32포트 스위치에 설치된 광 모듈의 총 열 부하는 약 800W에 이르러 OSFP 패키징 솔루션 구현에서 열 관리가 핵심 병목 요소가 되고 있습니다.

 

OSFP MSA Alliance는 두 가지 주요 데이터센터 냉각 방식인 공랭식과 액랭식에 대해 두 가지 표준화된 냉각 구조를 정의했습니다. 즉 OSFP-IHS(통합 방열판)와 OSFP-RHS(랙 장착형 방열판)입니다. 이 두 구성은 전기적 경로, CMIS 관리, 전송 속도 측면에서는 완전히 호환되지만, 기계 구조, 열 방출 경로, 적용 시나리오는 완전히 다르므로 케이지 위치를 서로 교체하거나 혼용할 수 없습니다. OSFP MSA 5.22 사양을 기반으로 본 문서는 두 모듈 구조의 차이점과 각각의 열 성능 한계를 체계적으로 분석하고, AI 클러스터, 클라우드 데이터센터, HPC(고성능 컴퓨팅) 환경을 위한 선택 및 구현 가이드를 제공합니다.

 

2、OSFP-IHS(통합 방열판): 기본 정의 및 구조적 특징

 

 

2.1 하드웨어 물리 사양

 

IHS는 OSFP 표준의 기본 형태이며, 크기는 22.58mm(너비) × 107.8mm(깊이) × 13.0mm(높이)입니다. 모듈 본체에는 일체형 다이캐스트 알루미늄 방열 핀이 적용되며, 개방형 핀 구성과 폐쇄형 하우징 구성의 두 가지 하위 변형이 있습니다.

1.개방형 핀 설계: 상단 표면에 노출된 방열 핀이 섀시를 통과하는 전후 방향 공기 흐름과 직접 열 교환을 수행하여 평평한 상단 모듈보다 방열 면적을 30% 증가시킵니다;

2.밀폐형 하우징: 핀 구조에 통합 보호 케이스를 결합하여 먼지 보호와 기본 방열 기능을 제공하며, 먼지가 많은 환경의 서버실에 적합합니다.

 

2.2 방열 전도 원리

 

방열 경로: DSP 모듈 / 레이저 칩 $ightarrow$ 내장 알루미늄 방열판 $ightarrow$ 스위치 섀시 공기 덕트의 대류 냉각. 방열 능력은 전적으로 모듈 자체가 담당하며, 스위치 섀시 내부의 추가 열 전도 구조에 의존하지 않습니다. OSFP MSA 표준은 최대 전력 정격을 15W로 규정하며, 확장 모델은 최대 20W의 고전력 모듈을 지원할 수 있습니다. 표준 동작 온도 범위는 0–70 °C이며, 고온 강화 버전은 75–80 °C 온도에서 장시간 동작을 지원합니다.

 

2.3 기계적 상호 작용 특성

 

1.표준 케이지 슬롯 삽입 및 분리력: 최대 삽입력: 40N; 최대 분리력: 30N;

2.슬롯 오삽입 방지 설계: IHS 전용 슬롯 높이 제한 구조가 RHS 평면형 상단 모듈의 삽입을 방지합니다;

3.운영 장점: 돌출된 방열 핀이 손잡이 역할을 하여 고밀도 스위치에서 삽입 및 제거를 더욱 편리하게 하고 내부 광 포트 접점을 만질 위험을 줄입니다.

 

2.4 핵심 장점

 

1.독립적인 방열 및 낮은 배포 장벽: 맞춤형 스위치 열 설계가 필요 없으며, 범용 전후면 공랭 냉각 장치에 직접 적용할 수 있어 "즉시 사용 가능한" 배포가 가능합니다;

2.충분한 열 여유: 넓은 방열 표면적을 갖추고 완전 구성된 32포트 스위치가 과열이나 주파수 저하 없이 최대 부하로 동작할 수 있어 금융 거래 및 캠퍼스 DCI 애플리케이션과 같은 장거리 코히어런트 환경에서 뛰어난 안정성을 제공합니다;

3.성숙한 생태계와 범용성: Arista, Cisco, Juniper의 모든 제품 라인은 공랭식 스위치의 표준 구성을 제공하며, 해당 시리즈의 모든 400G/800G SR/DR/FR/LR/ZR 광 모듈은 IHS 버전을 제공합니다.

 

2.5 제한 사항

 

돌출된 핀은 콜드 플레이트와 밀착할 수 없으므로 액체 냉각 시스템과 완전히 호환되지 않습니다. 또한 케이스의 공기 흐름 설계에 문제가 있으면 고밀도 캐비닛의 냉각 효율이 크게 저하됩니다.

 

 

III. OSFP-RHS(순환형 방열판)의 기본 정의 및 구조적 특징

 

3.1 하드웨어 물리 사양

 

RHS는 일반적으로 Flat-top OSFP라고 불리며, IHS와 너비와 깊이는 동일합니다. 높이는 9.5mm에 불과하고 상단에 돌출된 핀이 없습니다. 대신 평평한 금속 열 인터페이스 표면을 제공하여 액체 냉각 및 고밀도 NIC/DPU 환경에 특화되어 있습니다.

 

3.2 방열 전도 원리

 

열 전달 경로: 모듈 칩 $ightarrow$ 평평한 금속 상단 표면 $ightarrow$ 스위치 케이지 장착형 승마식 열 전도 패드(RHS 방열판). 열은 고체 전도를 통해 방출됩니다. 액체 냉각 환경에서는 시스템을 콜드 플레이트에 직접 접합하여 간극 없는 열 전도를 구현하고 공랭 방식의 제약을 완전히 제거할 수 있습니다. 최대 방열 능력은 호스트 측 열 인터페이스 구조에 따라 달라지며, 고품질 콜드 플레이트 시스템은 25W를 초과하는 전력 수준의 초고전력 코히어런트 모듈을 안정적으로 지원할 수 있고, 열 저항은 공랭식 IHS 솔루션보다 크게 낮습니다.

 

3.3 기계적 상호 작용 특성

 

1.RHS 전용 케이지 삽입 및 분리력: 최대 삽입력 55N, 최대 분리력 45N; 더 높은 힘은 상단 표면과 열 확산판 사이의 밀착을 보장합니다;

2.필수 오설치 방지 기능: 케이지 높이 제한 장치, 스냅핏 구조, IHS와의 상호 운용 불가 설계를 통해 방열 구조를 손상시킬 수 있는 잘못된 설치를 방지합니다;

3.컴팩트 설계: 돌출된 핀이 없어 부품 내부 적층이 가능하며 GPU 서버의 NIC 슬롯에서 더 높은 공간 활용률을 달성합니다.

 

3.4 핵심 장점

 

1.차세대 액체 냉각 데이터센터와 호환: 평평한 상단 표면을 통해 냉각 플레이트와 직접 연결할 수 있어 AI 슈퍼컴퓨팅 및 액체 냉각 HPC 클러스터를 위한 유일한 표준화 OSFP 솔루션입니다;

2.네트워크 카드/DPU 장치와 호환: NVIDIA ConnectX-7/8 및 BlueField DPU. 서버 섀시 내부의 좁은 카드 슬롯에 맞도록 설계된 RHS 케이지 슬롯만 제공합니다;

3.초고밀도 호환성: 돌출된 핀이 없어 내부 배선 및 적층 구성에서 더 높은 유연성을 제공하며, 초고대역폭 AI 학습 클러스터에 이상적입니다.

 

3.5 제한 사항

 

이러한 시스템은 맞춤형 열 관리 구조에 의존하므로 표준 공랭 열교환기를 사용할 수 없습니다. 독립형 모듈은 자체 냉각 기능이 부족하며, 동반 RHS 인클로저에서 분리하면 급격한 과열과 시스템 장애가 발생합니다. 따라서 배포 비용과 데이터센터 개조 진입 장벽이 크게 높아집니다.

 

IV. OSFP-IHS와 RHS의 핵심 매개변수 비교표

 

표

 

 

V. 시나리오 기반 애플리케이션 구현 선택 가이드

 

5.1 시나리오 1: 기존 공랭식 클라우드 데이터 센터, 캠퍼스 DCI 및 금융 거래 서버실

 

권장 솔루션: OSFP-IHS

 

1. 비즈니스 특성: 데이터 센터는 표준 전면-후면 통풍 냉각 랙을 사용하며, 스위치는 범용 이더넷 리프-스파인 장비이고 400G DR4/FR4/LR4, 800G DR8 및 400G ZR 코히어런트 모듈로 구축됨;

2. 선택 근거: 캐비닛 냉각 수정이 필요 없으며, 모듈은 내장 냉각 핀을 갖추어 과열 위험 없이 완전 부하 상태에서 지속 동작하는 전체 32포트 구성을 지원함; 금융 거래 홀의 저지연 링크와 캠퍼스 환경 내 10km급 캐비닛 간 연결에서는 IHS를 우선 적용함;

3. 실제 사례: 한 금융 기관이 400G 코히어런트 링크를 업그레이드했으며, 32포트 스위치의 단일 모듈 소비 전력은 18W에 불과했고, IHS 솔루션을 적용하여 연중 과열 장애가 전혀 발생하지 않도록 보장했으며 QSFP-DD 모듈과 관련된 열 병목 현상을 효과적으로 방지함.

 

5.2 시나리오 2: AI 대규모 모델 학습 클러스터, 액체 냉각 고성능 컴퓨팅(HPC) 및 대규모 GPU 네트워킹

 

권장 솔루션: OSFP-RHS

 

1. 시스템 특성: 데이터 센터는 콜드 플레이트 액체 냉각 시스템을 갖추고 있으며, NVIDIA Quantum-3 액체 냉각 스위치를 사용하고, GPU 서버 간 고밀도 상호 연결을 제공하며, 다수의 800G DR8 및 800G 장거리 코히어런트 모듈이 최대 성능으로 동작함;

2. 선택 근거: RHS 평면 상단 설계는 냉각 플레이트와 직접 연결되어 공랭 솔루션을 훨씬 뛰어넘는 열 전달 효율을 달성함; 25W를 초과하는 소비 전력의 고전력 모듈을 안정적으로 지원할 수 있으며; 돌출된 핀이 없어 고밀도 GPU 캐비닛에서 배선이나 적층 시 간섭이 발생하지 않음;

3. 현재 산업 현황: 선도적인 AI 제조업체가 구축하는 모든 신규 학습 클러스터는 RHS 액체 냉각 솔루션을 채택하고 있으며; 각 클러스터는 10,000개 이상의 800G OSFP-RHS 모듈로 구성되어 장기간 최대 부하 상태에서도 안정적인 동작 온도를 유지하고 열 스로틀링 문제를 제거함.

 

5.3 시나리오 3: 서버 NIC, DPU 기반 스마트 NIC 및 엣지 고성능 컴퓨팅 노드

 

권장 솔루션: OSFP-RHS

 

NVIDIA ConnectX-7/8 및 BlueField 시리즈 DPU 모델용 하드웨어 케이지 슬롯은 RHS 플랫톱 모듈만 지원합니다. 서버 내부의 PCIe 슬롯 공간은 매우 제한적이며, IHS 돌출 핀이 섀시 커버 또는 GPU 쿨러와 간섭할 수 있습니다. 따라서 플랫톱 RHS 구성은 서버의 제한된 내부 공간에 완벽하게 맞습니다.

 

5.4 시나리오 4: 1.6T OSFP/OSFP-XD 차세대 고속 링크

 

1.OSFP1600 표준 모델: IHS 폼 팩터를 유지하며 기존 공랭식 냉각기와 호환되어 기존 데이터 센터의 원활한 업그레이드에 적합합니다;

2.OSFP-XD 고밀도 모델: 액체 냉각 AI 클러스터에 맞게 특별히 설계된 RHS 플랫톱 디자인을 특징으로 하며, 16개 채널과 1.6T 초고대역폭을 제공하고 콜드 플레이트를 사용하여 극도로 높은 열 부하를 처리합니다.

 

VI. 배포 및 선택 시 주요 고려 사항

 

1.서로 다른 케이지 위치는 상호 교환하여 사용할 수 없습니다. IHS와 RHS의 기계적 구조는 제한 클립에 의해 완전히 분리되어 있습니다. 강제로 삽입하거나 제거하면 모듈 또는 스위치 케이지가 손상될 수 있습니다. 구매 전에 스위치 하드웨어 모델이 이 구성을 지원하는지 반드시 확인해야 합니다;

2.전력 소비에 맞춘 열 관리 솔루션: 전력 소비가 ≤18W인 저전력~중전력 단거리 광 모듈(SR8/DR8)의 경우 IHS 공랭 방식으로 충분합니다. 전력 소비가 >20W인 코히어런트 ZR 장거리 모듈의 경우 액체 냉각 환경에서는 RHS를 권장합니다;

3.데이터 센터 냉각 아키텍처에 따른 우선 결정: 새로 구축하는 공랭식 데이터 센터에서는 IHS를 직접 선택하고, 액체 냉각 개조 또는 신규 AI 클러스터 프로젝트에서는 일관되게 RHS를 채택합니다;

4.CMIS 일반 관리: 두 모듈 유형 모두 CMIS 5.0 이상 디지털 진단 모니터링을 지원합니다. 온도, 광 출력 및 동적 전력 관리 기능은 완전히 동일하므로 네트워크 관리 시스템에 대한 추가 수정이 필요하지 않습니다.

 

VII. 요약

 

OSFP-IHS와 RHS는 성능 우열의 문제가 아니라, 서로 완전히 다른 두 데이터 센터 냉각 시스템에 맞춰 설계된 차별화된 설계입니다:

 

1.OSFP-IHS는 공랭 시대를 위한 표준화된 범용 솔루션으로, 내장형 독립 냉각 기능, 성숙한 생태계 및 간단한 배포 방식을 갖추고 있으며 기존 클라우드 데이터 센터, 캠퍼스 상호 연결 및 미션 크리티컬 금융 서비스에 적합합니다.

2.OSFP-RHS는 호스트 기반 열 전도를 활용하여 전력 소비 한계를 극복하는 액체 냉각 AI 슈퍼컴퓨팅용 차세대 고성능 솔루션으로, 대규모 GPU 클러스터, DPU 네트워크 카드 및 미래의 1.6T 초고대역폭 링크와 호환됩니다.

800G가 광범위하게 도입되고 1.6T가 점진적으로 상용화되는 산업 주기에서 네트워크 설계자는 데이터 센터 냉각 아키텍처, 서비스 전력 소비 및 하드웨어 플랫폼 랙 슬롯 사양을 통합하여 이에 맞는 OSFP 열 관리 솔루션을 선택해야 합니다. 이를 통해 고속 광 모듈의 과열, 주파수 감소 및 시스템 다운타임과 같은 핵심 위험을 근본적으로 줄일 수 있습니다.

 

자주 묻는 질문(FAQ)

 

FAQ1: OSFP-IHS와 RHS 광 모듈을 동일한 스위치에서 혼합하여 사용할 수 있습니까?

 

상호 교환 사용은 허용되지 않습니다. 두 모듈 모두 높이 제한 장치와 전용 오삽입 방지 스냅핏 메커니즘을 갖추고 있어 기계적 구조 간 물리적 상호 배제를 보장합니다. IHS 모듈의 높이는 13mm인 반면 RHS 모듈은 9.5mm에 불과합니다. 따라서 IHS 모듈은 RHS 케이지에 삽입할 수 없고, RHS 모듈도 IHS 전용 케이지에 삽입할 수 없습니다. 강제로 삽입하거나 제거하면 방열 구조가 긁히거나 스위치 케이지와 모듈 하우징이 모두 손상될 수 있습니다. 구매 및 설치 전에 스위치 케이지가 지원하는 구성을 반드시 확인해야 합니다.

 

FAQ 2: RHS 플랫톱 모듈은 표준 공랭식 열교환기에 연결했을 때 정상적으로 작동할 수 있습니까?

 

시스템은 안정적으로 작동할 수 없으며 과열과 시스템 충돌이 발생하기 쉽습니다. RHS는 내장 냉각 핀이 없고 방열을 위해 냉각 어댑터의 장착 열 패드와 액체 냉각 블록에 전적으로 의존합니다. 반면 표준 공랭식 스위치는 이에 대응하는 열 인터페이스 블록이 없으므로 모듈 상단 표면이 효과적으로 열을 방출할 수 없습니다. 최대 부하 상태에서 단 몇 분만 작동해도 칩 온도가 임계값을 초과하여 클럭 속도 감소, 전원 차단 또는 칩의 영구 손상을 일으킬 수 있습니다.

 

FAQ3: 어떤 환경에서 IHS를 선택해야 하며, 어떤 환경에서는 반드시 RHS를 사용해야 합니까?

 

IHS 선택: 기존 전면 및 후면 통풍 데이터 센터 냉각 시스템, 캠퍼스 DCI 상호 연결, 금융 거래 데이터 센터 및 기존 스위치 인프라의 1.6T 링크로의 원활한 업그레이드에 적합합니다. 이 모듈은 내장 핀 대류 냉각 기능을 갖추어 데이터 센터 개조가 필요 없고, 최대 20W 전력 소비의 광 모듈과 호환되며, 성숙하고 생태계 호환성이 높은 솔루션을 제공합니다.

반드시 포함: RHS – 액체 냉각 AI 학습 클러스터, HPC 슈퍼컴퓨팅 시스템, NVIDIA ConnectX 시리즈 NIC/BlueField DPU 네트워크 카드, 800G ZR 및 기타 고전력 코히어런트 모듈. 플랫톱 디자인은 냉각 플레이트와 호환되며 물리적 간섭 없이 컴팩트한 공간 활용을 제공하고 최대 30W의 높은 열 부하를 지원할 수 있습니다.

 

FAQ 4: IHS 밀폐형 하우징과 개방형 핀 버전 중 어떻게 선택해야 합니까?

 

·개방형 핀(IHS): 더 넓은 방열 면적과 높은 열 전달 효율을 제공하여 깨끗한 표준 데이터 센터와 최대 부하 상태에서 작동하는 고밀도 32포트 스위치에 적합합니다;

·밀폐형 하우징 IHS: 핀 통합 보호 하우징은 우수한 방진 성능을 제공합니다. 특히 먼지가 많은 산업용 기계실이나 실외 엣지 기계실에 권장됩니다. 두 모델은 전기 사양, 케이지 위치 및 최대 전력 소비 제한이 동일하며, 외부 방열 및 보호 구조만 다릅니다.

 

FAQ 5: IHS와 RHS 광 모듈의 네트워크 관리 및 모니터링 기능은 상호 교환 가능합니까?

 

완전 호환됩니다. 서로 다른 방열 구성을 가진 두 OSFP 모듈은 모두 CMIS 5.0 이상 표준과 호환됩니다. 디지털 진단 기능은 동일하게 유지되며 모듈 온도, 광 출력, 전압 및 실시간 전력 소비량과 같은 매개변수를 정상적으로 읽을 수 있습니다. 따라서 기존 네트워크 관리 시스템은 추가 개발이나 수정 없이 이러한 모듈을 통합 관리할 수 있습니다.