Molex供稿
為了滿足許多新型和先進(jìn)應(yīng)用系統(tǒng)的需要,電子裝置和組件正在趨于被小型化。
智能手機(jī)和智能手表是讓大多數(shù)消費(fèi)者聯(lián)想到小型化的產(chǎn)品。小型化在電子領(lǐng)域并不新鮮,毫無(wú)疑問,這種趨勢(shì)正在加速發(fā)展。有許多因素促使電子器件更小、更薄、更精簡(jiǎn)。小型化趨勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了半導(dǎo)體的規(guī)模化趨勢(shì)。摩爾定律和更先進(jìn)的集成電路使業(yè)界生產(chǎn)出功能更強(qiáng)大且尺寸更小的系統(tǒng)。不過,最終是一小部分高級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域推動(dòng)了小型化元器件的需要。
集成電路并不是先進(jìn)電子產(chǎn)品中唯一小型化的部件。無(wú)線設(shè)備、智能消費(fèi)類設(shè)備、數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施和邊緣計(jì)算等應(yīng)用領(lǐng)域需要更強(qiáng)大的I/O和更高的特征密度,這推動(dòng)了裝置中每個(gè)元器件的小型化。連接器等機(jī)械部件更是小型化的主要目標(biāo),特別是在當(dāng)今先進(jìn)產(chǎn)品中的復(fù)雜多板組件中尤其如此。
小型化的驅(qū)動(dòng)因素
設(shè)計(jì)是許多應(yīng)用領(lǐng)域常見的電子元件小型化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。在設(shè)計(jì)中縮小半導(dǎo)體體積只是小型化的部分努力。小型化趨勢(shì)延伸到所有元器件領(lǐng)域,包括機(jī)械器件和連接器。推動(dòng)小型化的主要因素包括:
- 市場(chǎng)需要更高的特征密度,也就是說需要把越來(lái)越多的元器件封裝到更小的電路板/外殼空間中
- 市場(chǎng)需要更多樣的功能,需要在單個(gè)芯片、電路板和設(shè)備中實(shí)現(xiàn)多種功能
- 更高的I/O密度,以支持上面強(qiáng)調(diào)的更高功能要求
- 用戶體驗(yàn)的演變推動(dòng)設(shè)備小型化,進(jìn)而刺激元器件小型化需求
使小型化變得進(jìn)一步復(fù)雜的事實(shí)是,許多支持高級(jí)應(yīng)用場(chǎng)合的系統(tǒng)都是由復(fù)雜的多電路板組件構(gòu)建的。在某些電子設(shè)備中,最大的元器件是連接器和電纜,因此這些元器件的小型化對(duì)于實(shí)現(xiàn)外形尺寸目標(biāo)非常重要。我們看到,需要進(jìn)行元器件小型化的一些主要應(yīng)用設(shè)備包括:射頻/無(wú)線設(shè)備、消費(fèi)電子和數(shù)據(jù)中心/邊緣計(jì)算。
射頻和無(wú)線系統(tǒng)
過去,射頻系統(tǒng)占用更多的電路板空間,并且需要笨重的外部元件進(jìn)行無(wú)線通信。造成這種情況的兩個(gè)主要原因非常缺少小型高效的元器件,以及許多射頻設(shè)備在較低頻率下工作。由于這些系統(tǒng)中信號(hào)的工作波長(zhǎng)需要。其實(shí),某些在較低頻率下工作的射頻元器件和電路必須是較大尺寸的。
5G、毫米波雷達(dá)和毫米波傳感是三個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域。在更高的工作頻率下,我們需要采用更小尺寸的元器件。由于現(xiàn)代無(wú)線應(yīng)用設(shè)備在更高頻率下工作,其頻率達(dá)到千兆赫茲(GHz)級(jí)別,因此射頻電路和元器件的尺寸被縮小。尺寸縮小的系統(tǒng)包括:依賴于印刷射頻電路的專用射頻系統(tǒng),以及具有功能更強(qiáng)大且排列更密集天線陣列的無(wú)線系統(tǒng)。
5G毫米波射頻柔性對(duì)板連接器
天線陣列的小型化問題出現(xiàn)在兩個(gè)重要領(lǐng)域:5G設(shè)備和汽車?yán)走_(dá)傳感器。這些設(shè)備的外形尺寸分別受到外殼和車內(nèi)設(shè)備布局高度的限制,要求在外形上非常扁平的電路板組件。為了實(shí)現(xiàn)為這些系統(tǒng)設(shè)定的外形輪廓和尺寸目標(biāo),并同時(shí)確保板對(duì)板連接的信號(hào)完整性,扁平連接器是必不可少的。
消費(fèi)類電子產(chǎn)品
智能手機(jī)是全球最受歡迎的移動(dòng)設(shè)備,但個(gè)人健康產(chǎn)品和新型家電產(chǎn)品等其它設(shè)備也同時(shí)在推動(dòng)元器件的小型化。許多消費(fèi)類電子產(chǎn)品以其時(shí)尚的外形而聞名,這就要求業(yè)界對(duì)這些產(chǎn)品中的最大元器件進(jìn)行小型化。
手機(jī)中的連接器就是很好的例子。為了容納更多元器件,元器件外形尺寸被縮小,所占用的電路板空間減少,因此天線模塊、顯示器和主印刷電路板之間的連接需要我們沿z軸設(shè)置非常薄的板對(duì)板或柔性對(duì)板連接器。
Easy-On FFC/FPC連接器
這些類型的扁平連接器可實(shí)現(xiàn)具有高I/O密度、靈活性、或超薄型特點(diǎn)的連接或同時(shí)具備這些特點(diǎn)的連接。隨著越來(lái)越多的設(shè)備采用可折疊外殼,更多的互連設(shè)計(jì)將變得靈活,通常業(yè)界使用薄型連接器和電纜組件。這些連接器通常需要在同一連接器上連接電源和信號(hào)電路,所連接電源電路的額定電流可能很大,而所連接的高速數(shù)字信號(hào)電路需要確保信號(hào)完整性。
數(shù)據(jù)中心和邊緣計(jì)算
數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施和邊緣計(jì)算系統(tǒng)的硬件具有共同的特點(diǎn),因?yàn)檫@兩個(gè)領(lǐng)域的功能更加密度。隨著越來(lái)越多的基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)置了更強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、AI加速設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)/圖形處理單元(GPU)擴(kuò)展選項(xiàng),數(shù)據(jù)中心環(huán)境越來(lái)越需要進(jìn)行更多的計(jì)算。因此,在數(shù)據(jù)中心,機(jī)架式服務(wù)器內(nèi)部的可用空間變得更小。
在邊緣計(jì)算中也存在同樣的尺寸限制,業(yè)界試圖以更小尺寸的裝置使上述數(shù)據(jù)中心功能在地理上更接近最終用戶。在各種推動(dòng)因素的推動(dòng)下,上述兩個(gè)領(lǐng)域中的如下計(jì)算系統(tǒng)裝置被不斷小型化:
- 安裝和外殼解決方案
- 風(fēng)扇和散熱器型材
- 擴(kuò)展/加速卡
- 夾層和板對(duì)板連接器
- 用于信號(hào)和電源的線對(duì)板連接器
- 光收發(fā)器及其互連解決方案
在邊緣人工智能等專門的計(jì)算范例中,連接器系統(tǒng)必須在主板上的器件之間以及外圍設(shè)備之間提供高速數(shù)據(jù)傳輸功能。在這些系統(tǒng)中,連接器和電纜組件也可能需要在同一連接器中同時(shí)提供電源和信號(hào)連接,這具體取決于目標(biāo)外形尺寸和應(yīng)用領(lǐng)域。
最后,構(gòu)建這些系統(tǒng)時(shí),我們還要考慮一個(gè)重要的可靠性因素,這些系統(tǒng)必須有相當(dāng)長(zhǎng)的使用壽命,并且要耐受惡劣的環(huán)境。為此,這些產(chǎn)品的連接器系統(tǒng)應(yīng)提供適當(dāng)?shù)腎P等級(jí)防護(hù)并應(yīng)能夠承受機(jī)械沖擊,但其外形尺寸必須較小,且其引腳密度和z軸高度必須符合要求。
Molex莫仕元器件支持先進(jìn)的應(yīng)用產(chǎn)品
涉及這些先進(jìn)領(lǐng)域的公司將繼續(xù)面臨縮小器件外形尺寸的挑戰(zhàn),并且需要一系列適當(dāng)?shù)倪B接器解決方案,這些連接器必須符合在高度、信號(hào)完整性和所需I/O電路數(shù)量方面的要求。Molex莫仕處于這些先進(jìn)應(yīng)用領(lǐng)域的最前沿,提供一系列連接器解決方案以及構(gòu)建定制互連系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)能力和專業(yè)技能。Molex莫仕提供高產(chǎn)量、高性價(jià)比的產(chǎn)品,可滿足從通信到汽車和消費(fèi)類物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品等行業(yè)在內(nèi)的各行業(yè)在產(chǎn)品精簡(jiǎn)化、小型化、信號(hào)完整性和外形尺寸方面的需求。