Для того, что я видел, если имя модуля преобразуется в файл, ранее загруженный, кэшированный модуль будет возвращен, в противном случае новый файл будет загружен отдельно.
То есть кэширование основано на действительном имени файла , которое разрешается. Это связано с тем, что в общем случае разные версии одного и того же пакета могут быть установлены на разных уровнях файловой иерархии и должны быть соответственно загружены.
В чем я не уверен, так это в тех случаях, когда существуют случаи недействительности кэша, не находящиеся под контролем или осознанием программиста, которые могут позволить случайно перезагрузить один и тот же файл пакета несколько раз.