光模块狂飙，别忽视背后重要的电源技术

“所有的行业都值得被AI重做一遍。”这是最近几年时常被提起的一句话。AI的热度背后，是一个正在指数级扩张的商业蓝海。据预计，未来5~10年，算力基础设施与应用服务均将迎来爆发式增长。随着大模型的快速发展，AI已从早期的“小算力、小模型”演进至如今的“大算力、大模型”阶段，这对硬件稳定性、功耗控制及散热能力都提出了更高挑战。

随着AI，光通信在最近一段时间内在资本市场非常火热。“光模块+光纤=光通信”，所以光模块顺势也站上了C位。5月12日，中际旭创在市值突破万亿后，股价再破1000元，成为创业板第二只千元股。2026年以来，受AI算力基础设施扩张带动，光模块成为A股最热板块之一。新易盛、中际旭创、天孚通信这三只被戏称为“易中天”的龙头股涨势尤为强劲。在AI核心芯片领域国内仍处追赶阶段之际，光模块是为数不多中国企业已站上全球第一梯队、获得头部客户订单的硬科技赛道。

当前，光模块正向着高速度、高密度发展，在这样的发展之下，光模块电源解决方案正面临着效率高、散热性能好、尺寸小和排放低等诸多挑战。

可以说，想要做好光通信，背后的电源技术不可忽视。今天，EEWorld就来复盘一下当下光模块电源值得关注的技术细节，以及国内外哪些厂商在布局这项技术。

光模块（Optical module）是光通信的基础，是光纤通信的核心部件，是“光电”和“电光”转换的光电子器件，包括发射和接收两部分：发射部分是将电信号通过驱动芯片处理后驱动半导体激光器或者发光二极管发射出相应速率的调制光信号，而接收部分是将一定码率的光信号由光探测二极管转换为电信号。

从对外接口来看，狭义上的光模块包括两个端口, 电口和光口。光模块主要从两个方面进行分类，封装形式和速率。封装形式包括SFP, SFP+, QSFP28, QSFPDD 等，速率上包括：10G,、25G、50G、100G、200G、400G、800G、1.6T、3.2T等。业界正加速开发高速、低功耗、低成本、高效率、高集成度及高功率密度的光模块。

光模块结构，图源丨MPS

在1.6T高速光模块中，光芯片与电芯片合计约占BOM成本的70%~80%，其余为无源器件与结构件。光芯片约40%。电芯片约35%~40%，信号链前端与电源管理各占电芯片成本的一部分，随着速率向3.2T演进，信号链前端与电源管理的价值占比仍在持续上升。

光模块系统中包含了多个功能器件，如MCU/ODSP、CDR、LDO、LA等，其系统框基本上涵盖了系统内的信号流走向。这些电子元器件供电都来自于系统供电3.3V，根据不同器件规格需求，可能需要到load switch、Buck、Buck-boost、LDO等等。

光模块系统框图，图源丨TI

以400G DR4系统为例，需要支持单波100G的应用，其核心器件是ODSP，基于此，其可能用到的电源器件包括，load switc、buck、buck-boost等。

400G DR4系统电源树，图源丨TI

近年来，数据流量爆发式增长推动光模块快速迭代，传输速率持续提升。据高盛、LightCounting测算，800G、1.6T产能将于2026年前后集中释放。更强大的处理芯片带来更高功耗和更严苛的功率要求，使本就紧凑的光模块设计难上加难。针对光模块体积受限的痛点，业界追求越来越小体积、高效率的电源方案。

国外电源厂商技术积累深厚，起步也更早，在光模块电源市场份额占比很高。前几年，由于线上办公兴起，更是掀起一股技术升级热潮，针对800G、1.6T的趋势，升级加速技术。对这些模块来说，内部空间压缩、功耗控制、EMI约束与瞬态响应能力一个不能少。在这一领域，TI、ADI、MPS、瑞萨是领军企业，产品足够高端，性能足够强大，体积又是也很明显。

光模块产品本身体积较小，工程师在使用体积较大的电源及信号链芯片时，往往会使设计受限于Layout。TI提供完整的高速光模块供电链路供工程师设计参考使用。

从金手指的3.3V接口供电到各个光模块内的不同应用单元，TI都提供了不同类型的超小封装电源及信号链产品解决方案。包括4个功能大块：

1.激光发射器驱动器（LDD）供电单元：针对于不同厂家的激光发射器驱动器的供电电压的不同，在此处的电源方案设计分为两种不同的拓扑类型：Buck电源解决方案和Buck-boost电源解决方案。较普遍的供电电流需求在小于3A。较高开关频率的DC/DC芯片可以降低对电路设计时外围功率电感的感量和最大不饱和电流值的要求，进而提高整个布板效率。同时高开关频率的DCDC电源芯片对输出电流的纹波抑制也有较高的抑制作用。TI提供两种不同类型的Buck芯片：转换器芯片及电源模块。产品主要包括TPS6280x、TPS62825/6/7、TPSM82821、TPSM82822、TPSM82823、TPS82084、TPS82085。

TPS61099B典型电路应用

2.PAM4DSP或者主MCU供电单元：传统的10G及10G以下的光模块设计中，MCU的功耗往往相对较低，采用3A及以下的Buck降压芯片可以满足供电电源的参数设计。在50G及以上的高速光模块中，尤其是对于更多通道更远传输距离的LR4/ER4等高速光模块，往往不仅要采用功耗更高的PAM4-DSP控制芯片，还会加入FPGA单元提高数据的处理能力。这时，3A及以上的Buck降压芯片往往被工程师所采用。相关产品包括TPS62088、TPS62864/66、TPS82130、TPS82140、TPS82150、TPSM82480。

3.APD高压驱动单元：雪崩光电二极管(Avalanche Photon Diode, APD)常在需要进行远距传输的光模块中在接收端的光电信号转换中被使用。在光电二极管的PN结上加上反向偏压后，射入的光被PN吸收后会形成光电流，加大反向偏压会产生雪崩（光电流成倍激增）的现象。同时利用了载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号以提高检测的灵敏度。APD往往需要大于35V的高压进行驱动。TI提供集成有非同步升压及电流镜的TPS61391以驱动高压APD。TPS61391是一颗集成非同步升压转换器及电流镜电路的APD驱动芯片。可以将金手指提供的3.3v的端口电压最大升压到85V。同时TI也推出了TPS61390以应用在低速PON光模块。

TPS61391典型电路应用

4.EML激光发射器驱动电路：EML激光发射器的驱动电路对于激光器电光信号转换的质量起到了重要的作用。针对于EML激光器，工程师在设计过程中主要涉及到EA负压驱动、恒电流光功率控制、TEC控制。针对于TEC控制，TI提供通过Buck-boost芯片实现TEC控制，相比于传统的H桥控制模式，方案占板面积更小，成本更低，同时整体方案仍能保持在90%。TI提供的参考设计TIDA-050017为参考解决方案，以TPS63802/TPS63805为核心，通过数字化的温度PID控制以实现对EML激光器的恒温控制。

基于TPS63802的TIA温度控制设计

MPS的单片设计在超小型封装中实现了高功率和超低功耗，简化了布局和散热设计，并使效率最大化，这对任何光学模块设计都至关重要。MPS提供广泛的产品组合，涵盖了光模块的电源部分，包括降压或升压变换器、控制器、电熔丝和负载开关，以及稳压器。这些产品包括EML驱动器，甚至包括TEC控制以改善热量管理。而对于核心电源，MPS提供了带或不带I2C的多种降压变换器作为分立或电源模块。

MPS 400G光模块解决方案

比如其中典型产品双路2A电源模块MPM38222，非常适用于光模块及其他空间受限型应用。对于光模块及类似产品来说，尺寸至关重要。MPM38222是一款采用紧凑型4x4x1.6mm封装的双通道DC / DC电源模块，它具有两个输出通道，每通道可提供高达2A的电流，仅需两个或三个MPM38222就可以覆盖光模块中的大多数电源轨。

该模块内部集成了两个贴片电感和整个功率级。因此，与分立式设计解决方案相比，MPM38222仅需少量外部元器件和功能便可作为一套完整的电源系统。MPM38222提供了易于使用的简单电源系统，尤其适用于空间受限型应用。 

光模块通常在数百mA负载下运行。MPM38222在10mA至1A之间可实现至少90％的效率。轻载时，MPM38222采用专有的控制方式，可以节省功耗并提高效率。当电感电流开始逆向并工作在断续导通模式（DCM）时，下管 MOSFET（LS-FET）立即关断，这样可以实现跳频并能降低频率，减少开关损耗。

除了体积小以外，MPM38222还具有超低的EMI噪声。由于其开关频率高，MPM38222可以使用一个22µF 0603陶瓷电容就可以提供干净的输出，其峰峰值电压纹波小于20mV。对于输入侧，MPM38222在两个通道之间采用了180°相移，从而最大程度地减小了输入电压纹波。MPM38222的设计还满足低EMI标准。

散热对光模块来说也至关重要，在没有散热器及强制气流的情况下，对于1A负载传导，MPM38222的温升仅比环温25°C高22°C；对于2A的条件，温升仅为45°C。MPM38222出色的热性能使其能够在高环温，空间狭窄的环境中稳定工作。

ADI的光功率解决方案包括热电冷却器(TEC)控制器、负载开关、POL、稳压器和功率微模块，可助力客户设计高能效且紧凑的光学模块和系统。典型应用产品包括以下几个：

单芯片TEC控制器ADN8834：包括线性功率级、脉冲宽度调制(PWM)功率级和两个零点漂移、轨到轨运算放大器。线性控制器采用PWM驱动器工作，在H桥配置下控制内部功率MOSFET。通过测量热传感器反馈电压，并使用集成运算放大器作为比例-积分-微分(PID)补偿器来调理信号，ADN8834通过TEC驱动电流，将连接至TEC模块的激光二极管或无源组件的温度建立至可编程的目标温度。

双通道2A输出开关模式DC/DC电源LTM4691：采用小型3mm × 4mm × 1.18mm LGA封装。封装中包含开关控制器、功率FET、电感和所有支持元件。在2.25V至3.6V的输入电压范围内工作时，LTM4691支持具有通过外部电阻设置的0.5V至2.5V可编程输出电压范围的两个输出。其高效率设计在每个输出上提供高达2A的连续电流。只需要输入和输出体电容。

小巧、低噪声、单片式降压型DC/DC转换器LTC3313：能够从2.25V至5.5V输入电源提供高达15A的输出电流。该套件采用Silent Switcher架构，可在高达5MHz的开关频率下实现低EMI和高效率。对于具有更高功率要求的系统，易于实现多相并行转换器。LTC3313采用恒定频率、峰值电流模式控制架构，可实现快速瞬态响应。500mV基准电压源可实现低电压输出。100%占空比操作，可实现低压降。

高端负载开关ADP196：采用1.8 V至5.5 V电源供电。该负载开关可提供电源域隔离，有助于延长电池工作寿命。它内置一个低导通电阻N沟道MOSFET，支持3 A以上的连续电流，功率损耗极小。此外， RDSON 恒定，与VIN电压无关。ADP196具有25 μA的低静态电流和超低关断电流，因此非常适合电池供电的便携式设备使用。借助内置的使能逻辑电平转换器，ADP196可兼容多种处理器和GPIO控制器。

瑞萨面向光模块应用推出了超轻薄小巧型电源模块RAA210040和 RAA210030，这两个模块均为非隔离同步降压电源模块，结构紧凑，分别支持4A和3A的连续电流。它们适用于2.7V至5.5V的输入电源轨，集成了控制器、栅极驱动器、功率电感和MOSFET，专为光模块、可穿戴设备、物联网、网络连接等空间受限的应用优化。其中，RAA210030是业界最轻薄小巧的全塑封电源模块，可提供3A连续输出电流，其PCB总占板面积仅为18.5mm。

这两种模块采用峰值电流控制模式，具备快速的瞬态响应和良好的环路稳定性。输出电压最低可达0.6V，在全输入电压、负载及温度范围内，精度优于1.5%。默认工作频率为2MHz，也可通过外部电阻在500kHz至4MHz之间调节，并支持最高4MHz的外部同频信号。

模块支持100%占空比运行，开关损耗低，压差小于200mV。配备专用的使能和电源指示信号，便于实现上下电时序控制。将COMP与VIN引脚短接，即可启用内部环路补偿，获得稳定的系统和快速瞬态响应。此外，模块还具备软关断输出放电、外部同频、低静态电流等特性。

典型应用场景中，跨阻放大器和激光驱动器的输入电压为3.3V±5%，电流需求低于2A；光模块内部最高环境温度约70℃。如图7的电流降额曲线所示，在无风85℃环境温度下，RAA210040和RAA210030仍可分别支持4A和3A的连续电流。

RAA210040和RAA210030采用DFN封装，带有裸露的导热铜焊盘，具有导热和导电性能好、重量轻、尺寸小等优点，适用于表面贴装技术，广泛用于工业领域。内部元件被聚合物全面塑封，嵌入式层压基板和电感得到良好保护。模块通过表面贴装技术连接在PCB上。轻薄封装可放置于PCB背面或与FPGA、ASIC、处理器等数字器件共享散热器下方。

艾为电子（688798）在5月13日推出适配光模块的“电源+信号链”专用芯片组合，覆盖从电源输入、稳压分配、信号放大调理到监测保护的全链路，且封装超小、超薄，为光模块提供高性能、高可靠的国产化芯片选择。

艾为电子推出的光模块解决方案

艾为电子展示了其中典型的器件应用：

1.超小封装电平转换AW39112FOR 、AW39114FOR：在实际应用中，不同厂家生产的MCU和DSP往往采用不同的内核电平，导致I2C和SPI通讯时出现电平不匹配的问题。此时，需要外加一到两颗电平转换芯片来完成电压适配。艾为电子的AW39112FOR（2通道）和AW39114FOR（4通道）支持24Mbps的推挽通讯速率和2Mbps的开漏通讯速率，供电方面可分别提供1.1V至3.6V和1.65V至5.5V的范围。该系列芯片具有ns级的信号延时，并采用超小封装，其中AW39112FOR的封装尺寸仅为0.928mm×1.928mm×0.463mm。

2.小封装负载开关（AW35131ACSR / AW35141ADNR）：这两款负载开关通常放置在总电源的第一级，用于实现热插拔时的电压缓慢启动，从而降低对前端光设备造成的瞬态电压冲击。AW35131ACSR支持1.2V至5.5V的输入电压和4A的负载电流，静态电流低至3nA，采用WLCSP-6B封装。另一款AW35141ADNR则提供2.5V至5.5V的偏置电压和0.6V至Vbias的主输入电压范围，支持6A负载电流，静态电流为20µA，封装形式为DFN-8L。两者均具备QOD功能，且导通电阻较低。

3. 低功耗Boost AW36099CSR：该芯片主要用于TOSA中，为激光器提供4V左右的供电，输出电流约为100mA。AW36099CSR支持0.8V至5.2V的输入电压，输出电压可在2.5V至5.5V范围内调节。在3V输入、4V输出的条件下，其输出能力可达500mA以上。值得一提的是，该芯片的静态电流仅为1µA，非常适用于低功耗场景。此外，它还集成了OVP、OTP、OCP和UVLO等多种保护功能，并采用WLCSP-6B小型封装。

4. 模拟开关AW35321QNR：在单板调试过程中，有时需要让I2C信号直接绕过MCU去控制DSP，同时还要支持高速数据传输。AW35321QNR模拟开关正是为此类需求而设计。它的供电电压范围为2.3V至5.5V，导通阻抗低至0.5Ω，带宽高达80MHz，开启和关断时间均可控制在100ns以内。在100kHz频率下，通道隔离度达到79dB，通道间串扰仅为80dB。该芯片支持-40℃至105℃的工作温度范围，并采用QFN-10L封装，尺寸为1.8mm×1.4mm。

圣邦股份（300661）今年3月推出SGMM2042/3电源模块，为光模块/电池供电设备而生。

SGMM2042 是一款高集成度的高频降压电源模块，采用2mm×2.5mm×1.27mm的10引脚EMSIP封装。在2.4V至5.5V输入电压下，可提供3A持续输出电流和4A峰值电流，具有小型化、高效率、低输出电压纹波等优点。

该模块提供两个版本以满足不同应用需求：SGMM2042A支持PSM省电模式，典型静态电流仅5.7μA，在轻载和超轻载条件下仍保持高效率，有助于延长电池供电设备的待机时间；SGMM2042B 支持强制PWM模式，可显著降低输出电压纹波峰峰值，其PWM模式下的开关频率标称为2.2MHz，供电更稳定、噪声更低。

SGMM2042将同步降压转换器与电感集成于一体，大幅减少了外部元件的数量，从而节省电路板空间并简化系统设计。得益于自适应滞回控制与 AHP-COT 架构，该模块具备优异的负载瞬态响应能力和高精度的输出电压调节性能。

此外，模块内置1.4ms 软启动功能，可有效抑制启动过程中的浪涌电流。EN和PG引脚支持顺序配置，为系统设计提供了更高的灵活性。在保护功能方面，SGMM2042具备周期性电流限制、打嗝模式短路保护以及过热关断机制。当功率耗散过大时，模块会自动关断，并在温度恢复后重新启动，从而确保系统运行安全可靠。

为满足多样化的应用需求，圣邦微电子同步推出SGMM2043系列同步降压电源模块。

思瑞浦（688536）去年6月，推出新一代精密可调限流负载开关TPS05S60。产品凭借宽电压范围（2.5V至5.5V）、高达6A的持续负载电流能力，以及±5%的限流精度，成为高功率光模块及大容量负载应用的理想保护选择。

TPS05S60采用高侧MOSFET13mΩ的超低导通电阻，有效降低导通损耗，提升系统效率，并支持最大6A持续电流输出，可适配高功率光模块、USB快充等高散热需求应用场景，同时减少温升对系统稳定性的影响。TPS05S60集成高精度限流模块，支持5%的调节精度，通过外部电阻可自定义限流阈值。内部集成两颗背靠背Mosfet, 可以在提供限流保护的同时，额外提供防止反向电流倒灌功能，更好的保护系统安全性。在一些电池应用或者其他需要保护输入测不受反灌电流的影响的场景下，TPS05S60能够单颗芯片提供限流+防反灌电流保护。

去年9月，针对数据中心新趋势推出新一代高效DC-DC TPP21206。随着5G通信和AI服务器的升级，光模块的传输速率已提升至800G/1.6T级别，对功耗的要求日益严格，TPP21206可为数据中心、光模块的供电方案提供高性价比选择。

TPP21206支持2.7V~16V宽输入电压范围，输出电压0.6V~5.5V调节，稳态输出电流高达12A。采用COT（Constant On-Time）控制架构，高度集成补偿功能，可为零ESR输出电容提供稳定的控制环路。可调的精确电流保护电平，并集成OVP、UVLO等多种保护机制。同时产品可提供QFN（4mm×3mm）超小封装，助力数据中心、AI服务器和光模块等市场高效供电多选择。

TPP21206在12V转1.2V、满载12A负载时，输出纹波在5mV以内，作为POL电源可直接给负载供电，此性能针对于光模块、AI服务器等CORE供电方案具有更强优势。

VIN=12V，VOUT=1.2V，IOUT=12A，FCCM

杰华特（688141）很早以前就推出了光模块电源产品，包括降压转换器模块中的JWM9106EC 6V6A、JWM9102/3EC 6V2/3A和JWM9122/3EC 6V2/3A 和JWM9215AEC 12V15A 等产品。

JWM9102/3EC 6V 2/3A 降压模块：该产品具有高效、高动态响应的特点，适用于光模块、通讯、机器视觉等应用场合。它满足CISPR22 Class B和CISPR25 Class 5的电磁兼容要求，全温度范围内输出精度为1.5%。支持100%占空比运行，具备PG信号、输出放电功能，以及短路保护、输出欠压保护和过温保护。

JWM9106EC 6V 6A 降压模块：该产品具有高功率密度、高效、高动态响应的特点，适用于光模块、通讯、机器视觉等场合。其常温精度为1%，全温精度为1.5%，开关频率为1.2MHz。支持PG信号和输出放电功能，并具备短路保护、输入欠压保护和过温保护。

JWM9122/3EC 6V 2/3A 降压模块：该产品体积小，兼具高效和高动态响应，适用于光模块、通讯、机器视觉等应用。满足CISPR22 Class B和Class 5要求，全温输出精度为1.5%。支持100%占空比，具备PG信号、输出放电功能，以及短路保护、输入欠压保护和过温保护。

共模半导体去年11月，针对光模块推出了电源链、控制环路与信号链解决方案。其中，电源链方面提供以下产品：

DC/DC Buck 转换器：将输入电压（如 3.3V）高效降压，为数字核心器件供电。典型型号包括 GM6503、GM6506 等，覆盖 5V、1A 到 5V、20A 多功率等级，其中 GM65122 为 5V、12A集成 LDO 的电源模块型号，在满足大电流核心数字电路及供电的同时还能为敏感的模拟电路供电。

LDO 线性电源芯片：线性稳压器 GM1501尺寸仅有1mm2 ，兼具电源监控与复位功能，支持 5V 输入、300mA 输出，噪声低至 3uVrms，为模拟电路提供洁净电源，电源异常时可触发系统复位。

Buck-Boost 转换器：GM2520 实现升压/降压双向转换，输入电压范围2.3-5.5V，为激光驱动、TEC 等宽电压需求模块灵活供电。

5月8日华润微（688396.SH）投资者关系活动记录表显示，公司PLP封装可通过缩小封装尺寸提升散热能力，满足光模块应用对尺寸和散热的严格要求。公司利用PLP工艺优势，开发PoP高密度堆叠封装技术切入AI电源赛道，同时与光模块领域头部客户合作开发新一代光模块电源驱动模块，预计于2026年下半年实现量产。

有投资者在互动平台向芯朋微（688508.SH）提问， Al算力需求通过光模块产业链引爆模拟芯片的下一个增长周期，公司在光模块内部电源芯片方面有研发和布局吗？目前公司有能使用于光模块的电源芯片吗？5月7日，公司回答表示，公司已在光模块方案的电源解决方案进行布局，已与光模块头部客户合作开发光模块专用电源产品系列。

矽力杰应用于光模块的解决方案包括应用于激光驱动器模块的负压电荷泵及可调稳压器方案，高效高集成超小封装的直流转换电源模块方案，以及高效的直流转换方案。

光模块的狂飙，离不开背后电源技术的默默托举。从国际巨头到国内新锐，电源管理芯片正以更小的尺寸、更高的效率、更优的散热，支撑着光模块向1.6T、3.2T乃至更高速率不断突破。电源技术或许不常在聚光灯下，但它如同光模块的"心脏"，稳定输送每一分能量，才让信号的万里驰骋成为可能。在这场AI驱动的算力革命中，国产电源芯片正从幕后走向台前，成为中国硬科技全球突围的坚实注脚。

AI市场还在不断狂飙。根据TrendForce、IDC等多家机构的数据，全球服务器市场规模已从2020年的910亿美元增长至2024年的1830亿美元，年均增长率接近20%，预计到2030年将达到约4200至5000亿美元。受ChatGPT、GPU需求爆发，以及谷歌、Meta等科技巨头和新兴AI企业持续加大投入的推动，AI服务器在整体市场中的占比也在迅速提升。未来，随着光模块使用量增加，市场还会进一步扩张。