技術_光模組訊號傳輸路徑
定義
光模組訊號傳輸路徑是指 switch ASIC / SerDes 與光收發模組之間，從電訊號、光訊號再回到電訊號的完整鏈路。800G / 1.6T 世代中，瓶頸不只在雷射、PD 或光纖，也在模組 PCB、金手指、linear driver、TIA、供電雜訊與 host SerDes 的等化能力。
在 LPO 架構下，模組內 DSP 被移除，原本由 DSP 承擔的 CDR / equalization / FEC / waveform cleanup 轉移到 switch ASIC / SerDes。這使「電氣路徑」變成 LPO 是否可量產的核心：SerDes、金手指、低損耗 PCB、driver / TIA 與 PMIC 必須共同維持足夠乾淨的 PAM4 訊號。
圖解
圖說：矽力杰光模組應用方案截圖。圖中可見光模組內 power tree 對應 Golden Finger、Protector、Negative Charge Pump、Buck-Boost、Laser Driver、TIA、PIN/APD bias、LV Buck、PLL / core 等區塊。這張圖的重點是：訊號路徑與電源路徑在模組內高度耦合，LPO 拔除 DSP 後，低雜訊供電直接影響 TIA / driver 的類比訊號品質。
發射端路徑：電訊號轉光訊號
flowchart LR ASIC[Switch ASIC] --> SERDES[Host SerDes<br/>112G / 224G PAM4] SERDES --> GF[Connector + Golden Finger<br/>阻抗連續 / return loss] GF --> PCB[光模組 PCB / Paddle Card<br/>低損耗 CCL] PCB --> DRV[Linear Driver<br/>EML / MZM / SiPh driver] DRV --> LASER[Laser / Modulator<br/>EML / VCSEL / MZM] LASER --> FIBER[Optical Fiber] PMIC[光模組 PMIC] -. low-noise rail .-> DRV PMIC -. bias / charge pump .-> LASER
發射端的核心工作是把 switch ASIC 內部並行資料經 SerDes 串行化後，穿過金手指與模組 PCB，進入 laser / modulator driver，再驅動 EML、VCSEL、MZM 或 SiPh modulator 產生光訊號。LPO 因為少了 DSP，driver 不能再依賴模組端數位補償，對線性度、jitter、THD、阻抗匹配與供電雜訊更敏感。
接收端路徑：光訊號轉電訊號
flowchart LR FIBER[Optical Fiber] --> PD[PIN / APD<br/>Photodetector] PD --> TIA[TIA<br/>電流轉電壓 / 低雜訊放大] TIA --> PCB[光模組 PCB / Paddle Card] PCB --> GF[Golden Finger + Connector] GF --> SERDES[Host SerDes<br/>equalization / FEC] SERDES --> ASIC[Switch ASIC] PMIC[光模組 PMIC] -. buck-boost / LDO .-> TIA PMIC -. PIN / APD bias .-> PD
接收端先由 PIN / APD 把光轉成微弱電流，再由 TIA 放大成電壓訊號。LPO 架構中，TIA 輸出更接近「裸類比訊號」進入 host SerDes，因此 TIA 低噪、線性度、供電 ripple、APD / PIN bias 穩定度都會直接影響 BER。
傳統 DSP 模組 vs LPO 的責任轉移
| 功能 | 傳統 DSP 光模組 | LPO 光模組 | 投資含義 |
|---|---|---|---|
| CDR / equalization | 模組內 DSP 處理 | Host SerDes 承接 | Broadcom / Marvell / NVIDIA switch ASIC 與 SerDes 能力變關鍵 |
| 訊號修復 | DSP 可補償 PCB / connector loss | 模組端少一層數位修復 | 金手指、paddle card、CCL、layout 容錯下降 |
| 發射端 | DSP + driver | Linear driver 直接承壓 | MACOM / Semtech / Marvell 等 driver 供應商純度提高 |
| 接收端 | TIA 後可由 DSP 清理 | TIA 類比輸出直接進 host | TIA 與低噪電源規格升級 |
| 電源 | 大電流 DSP core buck | DSP buck 下降，TIA / driver / APD bias 規格升級 | PMIC 看 mix 升級，不看單純顆數 |
金手指與模組 PCB 為何變關鍵
金手指是可插拔光模組與交換器插槽間的實體電氣橋樑。100G / 200G per lane PAM4 下，接觸面、鍍層、平整度與阻抗連續性都會影響 return loss / insertion loss。LPO 少了 DSP 補償後，任何微小反射、接觸不均或板材損耗都更容易轉成眼圖閉合與誤碼。
| 瓶頸 | 物理原因 | 受惠 / 觀察環節 |
|---|---|---|
| 阻抗不連續 | 金手指幾何尺寸、插槽接觸、pad transition 造成反射 | 連接器、模組 PCB layout、paddle card |
| 插入損耗 | 高頻在銅箔表面傳輸，板材與銅箔粗糙度造成損耗 | M8 / M9 CCL、HVLP 銅箔 |
| 串擾 | 高密度 lane 間距縮小，PAM4 眼圖餘裕下降 | PCB stack-up、ground return path、屏蔽設計 |
| 電源耦合雜訊 | PMIC ripple 透過 TIA / driver 進入訊號鏈 | 低噪 buck-boost、LDO、charge pump、APD bias |
PMIC 在訊號路徑中的角色
矽力杰官方光模組應用頁指出，光模組通常由光發射組件、光接收組件、內部功能電路、機械模組和光電接口組成；其高集成度電源模組、DC/DC 方案與負壓電荷泵可協助光模組小型化、低成本和高速率實現。對投資而言，這表示 PMIC 不是訊號路徑外圍零件，而是類比訊號品質的一部分。
| PMIC 區塊 | 對應負載 | 對訊號品質的影響 |
|---|---|---|
| Negative Charge Pump | Laser / modulator driver bias | 負壓雜訊會影響調變線性 |
| Buck-Boost / low-noise rail | TIA | 供電 ripple 可能被 TIA 當作訊號一起放大 |
| PIN / APD boost / bias | Photodetector | 偏壓漂移影響 responsivity 與接收靈敏度 |
| LV Buck / core / PLL | DSP 或控制核心 | 傳統 DSP 模組占比高；LPO 後 DSP core buck 權重下降 |
| Sequence / load switch / protector | 上電保護與熱插拔 | 可插拔模組可靠度與 hot-swap 必要條件 |
供應鏈映射
| 路徑環節 | 國際代表 | 台股 / 庫內映射 | 信心 |
|---|---|---|---|
| Host SerDes / switch ASIC | AVGO.US(broadcom)、Marvell、NVIDIA | 2330_台積電（市）、ASIC / high-speed IP 鏈 | 高 |
| Linear driver / TIA | MTSI.US(macom)、SMTC.US(semtech)、MRVL.US(marvell) | 4966_譜瑞-KY（櫃） 作類比訊號鏈比較；6147_頎邦（櫃）間接封裝 | 中高 |
| 金手指 / connector | Amphenol、Molex 等 | 連接器與模組 PCB 鏈需另行驗證 | 中 |
| Paddle card / 低損耗 PCB | 高階 PCB / CCL / 銅箔供應鏈 | 3037_欣興（市）、2383_台光電（市） | 中 |
| 光模組 PMIC | TI、ADI、MPS、Silergy | 6415_矽力-KY（市）、8081_致新（櫃）、6138_茂達（市） | 中 |
| 光元件 / 模組 | Coherent、Lumentum、Innolight、Eoptolink | 4979_華星光（櫃）、3081_聯亞（櫃）、2455_全新（市）、6442_光聖（市） | 中 |
投資判斷
- LPO 的本質是責任轉移：模組 DSP 消失，但 equalization / compensation 沒有消失，而是移到 host SerDes；這提升 switch ASIC / SerDes 與模組端類比鏈的價值。
- 金手指與板材從配角變成鏈路瓶頸：可插拔 form factor 保留，但 100G / 200G per lane 讓 connector、paddle card、M8 / M9 CCL、HVLP 銅箔的容錯變小。
- PMIC 是訊號品質元件：TIA / driver / APD bias 低噪供電會直接影響 BER，LPO 後低噪 PMIC 比傳統 DSP buck 更值得追蹤。
- 台股映射要分層：譜瑞偏高速類比訊號鏈，頎邦偏封裝間接受惠，矽力 / 致新 / 茂達偏低噪電源 watchlist，欣興 / 台光電偏物理通道材料與載板。