100G到200G，光模块功耗翻三倍，导热凝胶的"无硅"门槛被抬高了
## 【深度正文版】
东百的3.16亿追光闹剧撤了，但光模块从100G冲到200G，内部散热那层凝胶的选型压力是真的在涨。
光模块是数据中心内部互联的核心器件，负责把电信号转换成光信号再传出去。东百收购的光特科技主营磷化铟基光探测芯片——PIN-PD、APD、MPD，下游直接对接光模块的接收端ROSA[1]。光特科技的单波100G PD已小批量出货，200G PD和50G APD正处于多家客户验证阶段。与此同时，800G光模块已逐步批量出货，龙头企业展示的产品主力正向1.6T延伸[1]。
光模块速率翻倍的背后，是功耗的指数级攀升。400G光模块典型功耗约5-10W，800G约10-15W，到了1.6T时代，典型功耗已经涨到20-30W，部分OSFP封装甚至超过30W[2]。这意味着同样大小的金属外壳里，热源密度翻了三倍不止。散热能力上不去，光模块的可靠性、寿命和性能都会打折扣。
▲ 光模块功耗随速率升级趋势（数据来源：LightCounting/TrendForce，材料选型常识库）
▲ 光模块实物（图片来源：产品展示图）
但光模块散热有一个其他电子产品没有的特殊约束——里面住着精密光学透镜。
光模块内部结构极度紧凑：DSP芯片、激光器（TOSA）、驱动IC、TIA、PD芯片全部挤在一个比U盘还小的金属壳里。芯片到外壳之间需要一层热界面材料（TIM）把热量导出去。导热凝胶因为能填充不规则间隙、适应公差变化，是光模块内部TIM的主流选择。
为什么普通导热凝胶在光模块里会出问题？
普通硅基导热凝胶中含有低分子硅氧烷（主要是D4-D10环体），这些物质在热和应力作用下会缓慢挥发。在一般电子产品里，这点挥发不算什么——但在光模块里，挥发分会迁移到精密光学透镜表面，形成一层薄膜，导致镜头雾化。后果是直接的光信号衰减、误码率上升，严重的会让光模块直接失效。这是光模块TIM选型的核心禁忌，常识库和旧闻均明确标注"光模块内部存在精密光学透镜，严禁使用普通硅基底部填充胶，需选用无硅或低挥发硅基产品"[2]。
那么，光模块里的导热凝胶该怎么选？
导热率不必追高。 光模块内部间隙通常在0.3-1.0mm，导热凝胶量产主流2-6W/m·K已能满足散热需求。市场上有些产品标称>10W/m·K甚至14W/m·K，但需要注意测试方法——D5470稳态热流法、热线法、LFA激光闪射法三种方法测同一产品结果可差30%。标称>10W的需确认测试标准，避免买到"数字好看"实际性能一般的产品。
低挥发/无硅是刚需。 低挥发型导热凝胶的挥发分（D4-D10）通常控制在≤0.1%，远低于普通硅基凝胶的1-5%。对于光模块这类硅污染敏感场景，这是硬门槛。部分高端产品如汉高Loctite TCF 14001专门针对800G/1.6T光收发器设计，硅氧烷挥发物<100ppm[5]。
相变材料是另一种选择。 部分高端光模块开始尝试相变导热材料（PCM），常温下是固体便于装配，升温后熔化填充微观间隙，热阻可降至0.05-0.3 K·cm²/W。但相变温度需匹配光模块工作温度（通常40-70°C），且成本高于普通凝胶，目前主要在高端场景试用。
导热垫片 vs 导热凝胶怎么选？ 规则界面、公差小的场景可以用导热垫片（1.1），厚度可控、便于自动化贴装。但光模块内部结构复杂，芯片高度不一致、间隙不规则，凝胶的适应性明显更好。此外，垫片的硬度较高，在振动环境下可能出现间隙，凝胶则能持续保持接触。
工艺层面，导热凝胶的点胶路径设计是关键——要避免气泡残留（气泡=热阻突增），点胶后通常需要一定压力（10-100psi）让凝胶充分填充间隙。与光模块金属外壳（通常铝或铜）的兼容性也需要验证，长期可靠性测试中要关注温度循环后热阻的变化。
从产业趋势看，全球AI光收发模块2026年市场规模约260亿美元，同比增长约57%[2]。光模块速率升级是确定趋势，而速率升级必然伴随功耗上升和散热需求升级。这意味着低挥发/无硅导热凝胶的市场需求将持续扩大。但国产导热凝胶在光通信领域的渗透仍面临挑战——核心难点不在导热率，而在挥发分控制的批次稳定性和光学兼容性验证。
如果你在做800G/1.6T光模块的散热设计，先确认你的导热凝胶是不是低挥发型。不是的话，光学测试通过率可能会给你"惊喜"。
已有量产案例：
陶氏 DOWSIL TC-3120（导热凝胶，导热率约12W/m·K，低挥发，符合ASTM E595低出气要求，专为光收发器设计）[3]
Parker Chomerics THERM-A-GAP GEL 37（导热凝胶，导热率3.7W/m·K，预固化单组份，适用于光电子器件）[4]
汉高 Loctite TCF 14001（高导热间隙填充材料，导热率14.5W/m·K，低挥发<100ppm硅氧烷挥发物，专为800G/1.6T光收发器设计）[5]
常见问题（FAQ）：
Q：光模块散热为什么必须用低挥发/无硅导热凝胶？A：普通硅基凝胶中的低分子硅氧烷（D4-D10）会挥发并迁移到光学透镜表面，导致镜头雾化、光信号衰减。光模块光学场景严禁使用普通硅基材料。
Q：导热凝胶导热率标称>10W/m·K可信吗？A：需谨慎核实测试方法。D5470稳态热流法、热线法、LFA激光闪射法三种方法测同一产品结果可差30%，标称>10W需确认测试标准。
Q：导热垫片能替代导热凝胶用于光模块吗？A：规则界面可用垫片，但不规则界面和公差大的场景必须用凝胶。光模块内部结构复杂，凝胶的适应性更好。
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参考资料：
[1] 36氪《光芯片太火，连卖百货的都坐不住了》：https://36kr.com/p/4024137247479688
[2] 《角度报告：AI光模块散热瓶颈下的高分子TIM材料机遇》
[3] 陶氏 DOWSIL TC-3120产品页：https://www.dow.com/en-us/pdp.dowsil-tc-3120-thermal-gel.525783z.html
[4] Parker Chomerics THERM-A-GAP GEL 37产品页：https://discover.parker.com/therm-a-gap-gel-37-chomerics
[5] 汉高 Loctite TCF 14001发布页：https://www.henkel.com/press-and-media/press-releases-and-kits/2025-10-28-henkel-unveils-high-thermal-conductivity-gap-filler-for-ai-data-center-optical-transceivers-2094874
[6] 东百集团公告：关于拟收购杭州快灵光电科技有限公司部分股权的公告（上海证券报，2026-10-12）