软件的发展离不开硬件支撑，在5G领域也一样，我国各基站也全面完成建设。但是居于具体用户的各类?？榭?，还掌握在少部分企业手里。在各种智能化运用中，部分企业已意识到了这方面的重要性，在加大相关的产业投入。
近些年，高速光?？槭谐∮纯焖僭龀?。5G基建建设的持续推进和互联网时代数据市场的需求爆发持续刺激着对50G/100G/200G/400G高速光模块的需求。全球100G/200G/400G的光?？樵谖蠢?到5年预计会以30%的CAGR持续增长。
 
5G基站建设架构从RRU+BBU进化到AAU+CU+DU推动出前传光?？?，中传光模块及回传光?？槭谐⌒枨螅?br /> 
前传光?？橹饕褂迷贏AU到DU之间的光信号传输，集中在25G和50G的高速光?？椤Ｇ按饽？榈氖谐⌒枨罅肯啾扔诤罅秸吒?，在未来四年预计有48Mu的市场需求量。
中传光模块主要应用在DU和CU之间的光电信号转换。这一部分的数据量更大，中传光?？橹饕性?0G和100G的高速光?？?，预计在未来四年的总市场需求量在16Mu。
回传光?？橹饕τ糜贑U与承载网服务器之间，有着zui高的信号速率要求，集中于100G，200G及400G，未来四年的市场需求在7Mu。
 
 
图2：5G基站建设的整体架构
 
数据中心市场对高速光模块的需求在仅几年也持续提高。得益于两点：
 
传统三层网络结构式服务器架构向叶脊架构数据中心的进化：大大增加了数据中心内部交换连接点的数量，对应提高了对高速光模块的数量需求；
 
 
图3：数据中心架构演进
 
互联网时代加成云计算云存储概念，持续点燃着数据中心的建设。我国数据中心数量也从2012年的1万个到如今的7.4万个，已建成的超大型、大型数据中心数量占比达到12.7%。数据中心市场的持续升温也同样刺激着高速光?？榈氖谐⌒枨?。
 
（二）?？槠笠档缭醇靶藕帕唇饩龇桨钢饽？樾√寤及迳杓?br /> 
光?？椴繁旧硖寤闲。こ淌υ谑褂锰寤洗蟮牡缭醇靶藕帕葱酒保崾股杓剖芟抻贚ayout。模块企业提供完整的高速光?？楣┑缌绰饭┕こ淌ι杓撇慰际褂谩＞咛宀慰既缦驴蛲迹?br /> 
 
图4：TI参考推荐高速光?？楣┑绻旆桨?br /> 
 从金手指的3.3V接口供电到各个光?？槟诘牟煌τ玫ピ?，模块企业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。我们将从如下4个主要的功能大块做详细介绍：
 
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zui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。
 
Buck电源解决方案汇总如下。?？槠笠堤峁┝街植煌嘈偷腂uck芯片：转换器芯片及电源?？椤８呖仄德实淖黄餍酒梢杂行Ы档偷绺谐叽缃及迕婊?。而集成度更高的电源?？椴方绺屑安糠质淙胧涑龅缛菁桑唤鲈诰及迕婊嫌懈胖实谋硐?，同时在降低EMI，简化设计上为工程师提供便捷。
   表1：?？槠笠凳视糜贚DD驱动方案的buck产品选型表
 
Buck-Boost电源解决方案适用于一些激光发射器驱动芯片供电电压大于3.3V的情况。模块企业提供高开关频率的Buck-Boost芯片：TPS61099B。
 
 
TPS61099B是一颗即使在轻载下仍然通过强制PWM控制方案以保证在全负载范围内都能很好的抑制输出电源的高频纹波。3MHz的开关频率及1.23 x 0.88mmWCSP的封装极大的减小了整体电源方案的布板面积。1A的zui大开关节点电流限制，适用于电流需求小于1A的绝大部分应用。如下是TPS61099B的典型应用电路。通过少量的外围无源元件即可实现。
 
图5：TPS61099B典型电路应用
 
PAM4DSP或者主MCU供电单元：
传统的10G及10G以下的光?？樯杓浦校琈CU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。基于目前收集的对供电电源的要求，?？槠笠堤峁┤缦碌缭唇饩龇桨腹┕饽？橛布こ淌ρ≡瘢?br /> 
  表2：模块企业适用于PAM4DSP 或主MCU的buck产品选型表
 
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?？橹性诮邮斩说墓獾缧藕抛恢斜皇褂?。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zui大升压到85V。800mA的开关节点电流值可以保证在85V的高压输出情况下仍然能提供10mA的驱动电流值。内置的1：5和4：5的电流镜可以根据不同精度的电流监测自动无缝切换。700KHz的开关频率使得在外部电感设计的过程中，即使在占空比较小的情况下也能有效的控制电感体积。TPS61391的封装是3x3的QFN封装，占板面积相对较小。
 
同时?？槠笠狄餐瞥隽薚PS61390以应用在低速PON光?？椤Ｔ谀谥糜隩PS61391相同规格的非同步升压转换器和电流镜电路的同时，继续集成采样保持电路，以适应FTTH典型网络中突发型光信号的接收。
 
图6：TPS61391典型电路应用

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，?？槠笠堤峁┩ü鼴uck-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%。?？槠笠堤峁┑牟慰忌杓芓IDA-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。
 
 针对于多通道高速光?？橹蠩A负压驱动及恒流光功率控制，?？槠笠祕ui新推出了一款高集成度的EML激光器驱动及监测芯片AMC60804。如下是AMC60804的内部系统框图。AMC60804内部集成有4路IDAC、4路VDAC以及12路ADC。IDAC可以提供从0到150mA的驱动电流，VDAC可以zui大可以实现-5V到0V或0V到+5V的输出电压范围。同时，AMC60804也内置一个12通道的ADC。4路ADC采样IDAC的端口电压值，4路ADC采样VDAC的引脚电流值，AMC60804仍外置出4个通道的ADC采样，以实现部分光?？榭突枨蟮腖OS检测功能。ADC通道检测的结果可以通过AMC60804内置的寄存器去读写。AMC6084的封装是仅有2.5 x 2.5mm的WCSP封装，极大的优化了多通道高速光?？樵谏杓撇及迨钡哪讯取MC60804是一颗专门用于EML激光器驱动及监测的芯片，目前已经量产，工程师可以在TI官网上找到完整的数据手册以及用于EVM调试的上位机软件AMC60804-EVM。