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2030 年及以后的连接器发展趋势

从消费类设备到工业机器人,未来充满激动人心的事物。但创新不仅体现在最终产品中 - 还体现在对内部组件的彻底改造。 

阅读时间:6 分钟

 

 

 

未来七年似乎并不那么具有未来主义。

然而在那段时间,世界很可能见证数字通信、交通运输、能源和消费互联行业一些游戏规则改变者。 

Molex 莫仕最近的一份报告预测未来的互联深入探讨了本十年余下时间里电子行业一些鼓舞人心的发展。

该报告展示了一些新兴应用,比如,非接触式连接技术和两倍于我们当今所见速度的数据传输,以及跨小型化新领域的纤薄设备。 

这篇博客让我们一窥 Molex 莫仕创新的连接器设计方法,目标正是实现未来的连接。 

从现在到当前十年结束为止,是什么推动了互联解决方案发展的主要趋势? Molex 莫仕将如何跟上快速发展的数据、设备和基础设施格局?

互联的艺术

生产可以传输更多电力或数据的连接器似乎看起来很简单。但跟任何其他设计问题一样,互联的技术必须权衡经常彼此不一致的可变因素。对任何连接器来说,主要变量是:

  • 信号完整性和电能质量 
  • 数据传输速度和/或额定功率
  • 热管理
  • 外形、尺寸和重量

放大一个变量往往会导致其他变量存在不足。例如,较大功率的应用会迫使工程师考虑生成的额外热能。通过电缆或无线设备实现的较快速度可能会导致噪声更多而信号更少。Molex 莫仕的小型化努力已经让我们一窥连接器设计的未来,工程师们都在平衡热量、重量、功率和数据而同时要考虑越来越小的外形尺寸。 

预测电气性能

新硬件组件的发展在 2030 年会是怎样? 最近,Molex 莫仕预测工程模拟团队合作开展了一个试点项目,以帮助开发 MX-DaSH 连接器。这种方法让我们可以预先看到产品开发方面的巨大变化。该团队正在帮助目前的交通运输业客户在定制部件中找到变量的适当平衡。

预测工程方法源于交通运输应用,即车辆子系统的组件在虚拟空间中聚集在一起。这些 3D 部件被称为数字孪生,嵌入有实体对象的所有模拟物理。软件模拟可以远在制作物理原型之前就提供对产品电气、机械和热性能的洞见。

预测性分析可以引入来自环境条件的各种压力源,或者再现完整的磨损情况。Molex 莫仕团队已经在模拟单个连接器方面取得了进展,该连接器可以证明这些激励对功率和信号质量的影响。同样,工程师可以对连接器设计进行尺寸上的更改,并衡量其对产品热特性或机械寿命的影响。 

数字孪生接下来是什么

随着数字孪生继续发展,它们将提供对更广泛因素的性能验证,包括结构完整性、重量、封装尺寸优化、额定电流、电磁干扰 (EMI)、高压安全性、符合人体工程学的组件和可维修性。 

尽管仍处于技术成熟的早期阶段,但预测工程有可能以更先进的形式颠覆当前所有产品开发理念。对于尖端互连设计人员来说,全功能预测工程是最终成就。

展望不久的未来,数字孪生很可会发展到包括客户产品的整个组件,这样,工程师可以跟踪在整个应用发生的交互。工程师可以精确定位性能能力,找出问题并在生产前解决,获得有关电子产品在寿命期内使用情况的宝贵反馈。人工智能 (AI) 可以设计出新颖的策略,并在热管理、性能、重量和形状因素之间找到准确的平衡。

数字孪生可能会陪伴该领域的故障排除技术人员,他们将能够通过增强现实 (AR) 智能眼镜看复杂机械的“X 光”。现样,虚拟现实 (VR) 能让设计师了解本地基础设施,并通过远程进入虚拟现场进行故障分析。我们能否在未来的连接器设计中看到这个? 只有时间能告诉我们。  

随着时间的推移,数字孪生也可能证明其保真度,以至于为了产品的合规性,模拟取代了物理原型。想象一下,模拟过程中一个时长 15 分钟的连接器演示取代了 6 周的机械测试和原型制作过程。

最终结果可能是显著缩短了设计周期。了解连接器不同变量如何相互影响后,产品开发人员将能够在小型化、电能质量和成本效率方面取得新的突破。

推动未来连接器的趋势

连接器在这个十年余下时间里会发生怎样的变化? 以下是一些对连接器设计变量施加压力的市场驱动因素,以及已经在酝酿的 Molex 莫仕创新示例:

1. 更快的数据传输率 

随着 AI 和物联网 (IoT) 应用的扩展,消费者的期望不断上升,将推动人们对越来越多数据的需求。数据传输率方面的创新压力将持续存在,并且会出现在瓶颈最严重的地方,无论是在数据中心、边缘还是传输点。

提高连接和线缆的速度会给信号完整带来更多风险。由光纤和铜线制成的混合电缆是 Molex 莫仕为处理这种冲突的一种解决方案。通过利用光纤来传输数据信号,而利用铜线来输送电力,混合电缆可以远距离输送电力,同时确保高速的数据传输。 

七年后,大部分数据通信基础设施的运行速度将不再是 112 Gbps,而是该速度的两倍。Molex 莫仕一直处于新一代数据中心架构的前沿,推出了率先上市的 224 Gbps-PAM4 产品全面组合。

2. 功率吞吐量更高、更快

未来十年,人们将寻找将能量从储能站转移到便携式设备的方法。随着用于 EV、家庭和可再生能源装置的电池激增,对最好是更快地将这种能量投入使用的可靠方法的需求也在增长。 

更高的功率是解决 EV 快充问题的答案,但电压升级需要对车辆和充电点的连接进行全面改造。新的设计还需要考虑安全风险和热效应。 

Molex 莫仕的应对方法是采用专门针对高压设计的高性能母排、连接器和电缆组件解决方案。到 2030 年,母排内的嵌入式传感器等创新可能在 EV 充电站已经变得很普遍。

3. 零部件更小 

小型化趋势在许多行业持续发展,最突出的是在射频/无线设备、汽车、消费类电子设备、数据中心和边缘计算领域。

设计人员必须面对以更大功能密度创造更小组件的挑战,这是因为用户期望在不断变化,希望以更纤薄、更紧凑甚至更坚固的封装实现高性能。Molex 莫仕承诺解决新的小型化问题,因此推出了创新的互连解决方案,在减少部件占位面积的同时增强了功能性。

4. 非接触式连接技术

360 度旋转工业机械臂的最佳连接器是什么? 答案最终可能是“没有连接器最好”。 

非接触式连接技术提供了无限制的移动自由,使得不必执行涉及重复手动配对和解除配对的任务。通过磁感应耦合短距离传输功力和信号在汽车、工业和消费电子等行业有数百个潜在应用。

尽管仍是一项新兴技术,但非接触式连接解决方案相比传统的机械连接器,使得有可能提高可靠性、坚固性并降低成本。

跨界创新

创新的定义是以新的和不同的方式创造或获取价值。Molex 莫仕通过与客户密切合作找到价值——加入我们自己的工程团队与客户的工程团队,以满足当今的需求,并为未来的需求做好准备。这让我们对各行各业有独到的见解,并使我们能够向客户介绍连接解决方案、技术突破以及可根据其他应用情形改进的成功制造技术。毕竟,如今的许多趋势都从其他地方受到启发或从其他地方调整而来。以下是几个相关示例: 

  • 车辆娱乐系统是消费电子产品和数据通信基础设施流行功能的融合。 
  • 医疗技术公司完善了微型诊断技术,这为消费者可穿戴设备的未来提供了信息。 
  • 设备的消费化意味着智能手机等流行产品带来的用户体验可以应用到其他环境。 

无论灵感来源如何,Molex 莫仕对新一代预测工程、原型设计和制造方法的深层次投资都能让客户受益。这些方法可实现更快的开发周期,提高产品质量,增强生产灵活性,这些能力只会随着时间的推移而增长。 

我们怎样与您合作才能预见连接器设计的未来? 

如需进一步了解连接技术的未来,请阅读预测未来的连接技术


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