發(fā)布時(shí)間:2025-01-13作者來(lái)源:金航標(biāo)瀏覽:948
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連接器的分類、結(jié)構(gòu)、與生產(chǎn)工藝
連接器是電子電路連接的橋梁
連接器(Connector)是電子電路中的連接橋梁,是構(gòu)成整個(gè)電子裝備 必備的基礎(chǔ)電子元器件。連接器作為節(jié)點(diǎn),其作用是通過(guò)獨(dú)立或與線纜 一起,為器件、組件、設(shè)備、子系統(tǒng)之間傳輸電流或光信號(hào),實(shí)現(xiàn)電流 或光信號(hào)的接通、斷開(kāi)或轉(zhuǎn)換,并且保持各系統(tǒng)之間不發(fā)生信號(hào)失真和 能量損失的變化。
連接器分類方式很多,各個(gè)廠家自有其分類方法和標(biāo)準(zhǔn)。按照傳輸?shù)慕?質(zhì)不同,連接器可以分為電連接器、微波射頻連接器、光連接器以及流 體連接器,不同類別連接器對(duì)應(yīng)不同的功能和應(yīng)用。
不同類型連接器實(shí)現(xiàn)的功能不同,從而形成了設(shè)計(jì)和制造要求的差異。一般來(lái)說(shuō),電連接器必須滿足接觸良好、工作可靠的要求。其中,大功率電能傳輸時(shí)還要求接觸電阻低、載流高、溫升低、電磁兼容性能高;傳輸高速數(shù)據(jù)信號(hào)則要求電路阻抗連續(xù)性好、串?dāng)_小、時(shí)延低、信號(hào)完整性高。微波射頻連接器除了接觸的可靠性要求外,對(duì)于阻抗設(shè)計(jì)與補(bǔ)償要求嚴(yán)格,需要符合插損、回?fù)p、相位和三階互調(diào)等性能要求。光纖連接器對(duì)于組件的對(duì)準(zhǔn)精度要求嚴(yán),因此對(duì)接觸部件的加工精度要求較高,潔凈度高,定位準(zhǔn)確。
連接器通常由絕緣體、接觸件、殼體、附件構(gòu)成
常規(guī)連接器一般有4個(gè)組成部分:絕緣體、接觸件、殼體、附件。絕緣體是整個(gè)連接器的主體構(gòu)件,一般為塑料材質(zhì),決定連接 器的外觀尺寸及各零件定位。它的作用包括端子間的電氣絕緣、 固定端的幾何位置從而利于[敏感詞]和尺寸穩(wěn)定、為端子提供機(jī)械 保護(hù)和支撐、將端子從應(yīng)用環(huán)境中隔離開(kāi)來(lái)從而少對(duì)腐蝕的敏 感。接觸件是連接器完成電連接功能的核心零件,又被稱作接觸端 子,一般由陽(yáng)接觸件和陰接觸件組成接觸對(duì),通過(guò)陰、陽(yáng)接觸 的插合完成電連接。公端子一般采用黃銅材質(zhì),其導(dǎo)電性較好 但彈性差。母端子一般采用磷銅材質(zhì),導(dǎo)電性較差但彈性較好。殼體是連接器的外罩,而附件分為結(jié)構(gòu)附件和安裝附件。
連接器制造行業(yè)的各類產(chǎn)品所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)有所不同,其要求設(shè)計(jì)與實(shí)際制造工藝高度契合,并且需要研發(fā)設(shè)計(jì)能力與生產(chǎn)加工工藝高度匹配。因此,各家廠商的生產(chǎn)工藝略有不同,但大體相似。
原材料成本占連接器生產(chǎn)成本近70%
直接成本占生產(chǎn)連接器所需成本的近70%。以瑞可達(dá)和華豐科技為例,根據(jù)招股說(shuō)明書,2020年瑞克達(dá)和華豐科技的主營(yíng)業(yè)務(wù)成本中,直接材料分別占據(jù)69.11%和68.34%。
連接器的原材料以結(jié)構(gòu)件、金屬原料、塑料材料以及線材為主,但不同廠商由于其主要生產(chǎn)的連接器類型不同,其原材料成本結(jié)構(gòu)也略有不同。同樣以瑞可達(dá)為例,根據(jù)其招股書說(shuō)明書,在2020年度瑞克達(dá)對(duì)外采購(gòu)的原材料占比中,結(jié)構(gòu)件42.3%、金屬原料16.9%、塑料材料15.09%、線材11.01%等。其中,結(jié)構(gòu)件主要包括殼體、插針插孔等;金屬原料主要包括銅材、合金材料等;塑膠材料主要包括塑膠件、塑料粒子等;線材主要包括電纜、電子線等。
中國(guó)連接器市場(chǎng)規(guī)模領(lǐng)跑全球,過(guò)去二十年增速最快
中國(guó)、北美洲以及歐洲是全球連接器行業(yè)最主要的市場(chǎng),其中中國(guó)擁有全球最大的連接器市場(chǎng)。根據(jù)Bishop&Associates的數(shù)據(jù),2023年中國(guó)連接器市場(chǎng)的銷售額領(lǐng)先全球,全球占比達(dá)到30.5%;北美洲和歐洲分列第二和第三,占比分別為23%和22%;其次是亞太地區(qū)和日本,占比為13.8%和5.8%。
從各國(guó)家/地區(qū)的增速來(lái)看,中國(guó)在過(guò)去10年(2014年-2023年)、20年(2004年-2023年)的市場(chǎng)增速最大,但過(guò)去5年被北美洲和歐洲反超。根據(jù)Bishop&Associates的數(shù)據(jù),過(guò)去20年,中國(guó)連接器行業(yè)發(fā)展迅速,增速遠(yuǎn)高于其他國(guó)家/地區(qū),達(dá)到12.4%,幾乎兩倍于第二的亞太地區(qū)。過(guò)去10年,中國(guó)的增速雖然有所下滑,但依舊排名第一,達(dá)到6.8%;而北美洲增速上升,達(dá)到6.7%,排名第二。過(guò)去5年,由于受到發(fā)達(dá)國(guó)家制造業(yè)回流的影響,中國(guó)表現(xiàn)低于歐洲和北美洲,增速為8.7%,其他亞洲國(guó)家/地區(qū)也受到不同程度的影響;發(fā)展國(guó)家/地區(qū)近5年增速被猛然拉動(dòng),歐洲和北美洲增速最快,分別為10.3%和10.2%。
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智能化和電動(dòng)化升級(jí),推動(dòng)汽車連接器需求增長(zhǎng)
汽車連接器分為低壓、高壓和高速連接器
汽車領(lǐng)域?yàn)檫B接器第二大細(xì)分市場(chǎng),汽車智能化、新能源化將增加單車、配套充電樁連接器用量。近年新能源汽車市場(chǎng)快速增長(zhǎng),我國(guó)連續(xù)多年成為全球最大的新能源汽車產(chǎn)銷市場(chǎng)。根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù),2023年我國(guó)新能源汽車銷量約949.5萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)37.87%,保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì);從新能源汽車銷量占比來(lái)看,2023年我國(guó)新能源汽車銷量占全部汽車銷量比例上升至31.55%,同比增加5.91pct。
車載連接器可以分為低壓連接器、高壓連接器和高速連接器三大類。在車載信號(hào)的傳輸過(guò)程中,按其信號(hào)類別的不同,可分為模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)。高頻高速連接器作為高速車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的物理支撐,按其傳輸數(shù)據(jù)的不同,被分為了用于傳輸模擬信號(hào)的同軸連接器,如Fakra、Mini-Fakra以及用于傳輸數(shù)字信號(hào)的差分連接器,如以太網(wǎng)連接器、HSD連接器等。
高速連接器——HSD和以太網(wǎng)
HSD(HighSpeed Data Connector)連接 器通常與Fakra、Mini-Fakra配合使用。HSD是一種高速數(shù)據(jù)連接器,支持USB2.0、 LVDS、IEEE1394、ETHERNET協(xié)議的傳輸, 具有很高的屏蔽效率,隨著汽車以太網(wǎng)的 推出,HSD連接器成為兼容解決方案。
隨著車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,已經(jīng)出現(xiàn)了CAN、LIN、FlexRay、MOST等成熟的協(xié)議,而基于LVDS/USB技術(shù)的鏈路傳輸模式也得到了廣泛的應(yīng)用。然而,面對(duì)不斷提高的攝像頭、顯示器和不同傳感器系統(tǒng)共享的更復(fù)雜信息分辨率,就需要更高的傳輸速度?;谶@種情況,誕生于20世紀(jì)70年代的以太網(wǎng)被引入到車載網(wǎng)絡(luò)中。汽車以太網(wǎng)可以支持高速傳輸,并且具有標(biāo)準(zhǔn)化的鏈路連接形式,減少了全車的電纜連接數(shù)量,從而降低了成本和重量。隨著以太網(wǎng)滲透率提升,以太網(wǎng)連接器也會(huì)被更多的應(yīng)用,并部分取代HSD連接器。
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以史為鑒,復(fù)盤泰科成長(zhǎng)歷史
泰科:以[敏感詞]為始,高頻收購(gòu),深耕交通領(lǐng)域
泰科電子深耕連接器行業(yè),發(fā)展已有80多年歷史。公司前身AMP(Aircraft Marine Products,Inc.)成立于1941年,總部位于瑞士,專注于無(wú)焊電氣連接業(yè)務(wù),二戰(zhàn)期間主要依靠軍方訂單發(fā)展。1950s逐步軍轉(zhuǎn)民,業(yè)務(wù)領(lǐng)域拓展至通信、消費(fèi)電子、汽車等領(lǐng)域。1980s,公司加快擴(kuò)張,1988年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。泰科電子善于通過(guò)收購(gòu)策略來(lái)實(shí)現(xiàn)公司增長(zhǎng),擴(kuò)充業(yè)務(wù)范圍及客戶群體。1999年,公司被泰科國(guó)際收購(gòu),2007年剝離并于紐交所上市。根據(jù) Bishop&Associates 的數(shù)據(jù),截至2021年,泰科電子在競(jìng)爭(zhēng)激烈的連接器市場(chǎng)中位居第一,保持全球[敏感詞]市場(chǎng)份額已達(dá)二十多年。
營(yíng)業(yè)收入具有微弱季節(jié)性,歸母凈利增速低于營(yíng)收
公司營(yíng)收在波動(dòng)中緩慢成長(zhǎng)。2005年-2015年?duì)I收從114.3億美元增長(zhǎng)至 圖:泰科電子營(yíng)業(yè)收入及增速(億美元,%)122.3億美元,CAGR為0.7%。2015年-2023年期間,營(yíng)收增長(zhǎng)明顯提速, 年?duì)I收從122.3億美元上升至160.3億美元,CAGR為3.4%。2023年,受匯 兌負(fù)面影響,公司營(yíng)收同比下降2%。歸母凈利潤(rùn)在2009年及2020年為負(fù)。2009年和2020年公司分別實(shí)現(xiàn)32.6及-2.4億美元?dú)w母凈利潤(rùn),主要原因有兩方面:1)2009年次貸危 機(jī)和2020年新冠疫情導(dǎo)致全球經(jīng)濟(jì)下滑;2)公司在2009年和2020分別 計(jì)提商譽(yù)減值35.5及9.0億美元。公司業(yè)務(wù)具有輕微季節(jié)性。具體而言,第三和第四財(cái)年季度表現(xiàn)最為強(qiáng) 勁,而第一財(cái)年季度會(huì)受假期的負(fù)面影響,第二財(cái)年季度公司部分業(yè)務(wù) 會(huì)受到冬季惡劣天氣影響。此
三大領(lǐng)域構(gòu)成公司業(yè)務(wù),運(yùn)輸領(lǐng)域連接器為基本盤
公司主營(yíng)業(yè)務(wù)分為三大領(lǐng)域,分別是運(yùn)輸解決方案部門、工業(yè)解 決方案部門以及通信解決方案部門。其中,運(yùn)輸領(lǐng)域連接器解決 方案為公司中流砥柱,近10年來(lái)的營(yíng)收占比高于50%。2023財(cái)年, 運(yùn)輸解決方案部門實(shí)現(xiàn)營(yíng)收95.9億美元,占總營(yíng)收的60%;其次是 工業(yè)領(lǐng)域連接器解決方案部門,實(shí)現(xiàn)營(yíng)收45.5億美元,占總營(yíng)收 的28%,營(yíng)收占比保持穩(wěn)定;通信領(lǐng)域連接器解決方案部門近些年 營(yíng)收占比有所下滑,2023財(cái)年實(shí)現(xiàn)營(yíng)收19.0億美元,營(yíng)收占比從 2013財(cái)年的25%下降到2023財(cái)年的12%。分領(lǐng)域來(lái)看,運(yùn)輸領(lǐng)域以 汽車為主要終端市場(chǎng),2023年占比高達(dá)72%;工業(yè)領(lǐng)域以工業(yè)設(shè)備 為主要終端市場(chǎng),占比為38%;通信領(lǐng)域以數(shù)據(jù)設(shè)備為主要終端市 場(chǎng),占比為61%。
下游客戶分布廣泛,涉及銷售國(guó)家/地區(qū)近140個(gè)
公司下游客戶分散廣泛,涉及銷售國(guó)家/地區(qū)近140個(gè)。分國(guó)家/地區(qū)來(lái)看,美國(guó)和瑞士為主要市場(chǎng),2023財(cái)年公司在美國(guó)和瑞士的銷售額幾乎相平,約41.1億美元,營(yíng)收占比近26%;其次是中國(guó),營(yíng)收占比近些年有所增加,2023財(cái)年中國(guó)的銷售額為16.9億美元,營(yíng)收占比約為20%;亞太地區(qū)其他國(guó)家的營(yíng)收占比逐漸下降,從2013財(cái)年的17%下降到2023財(cái)年的12%;歐洲/中東/非洲其他國(guó)家近些年銷售額上升迅猛,營(yíng)收占比從2013財(cái)年的5%增長(zhǎng)至2023財(cái)年的11%。從下游客戶分布來(lái)看,公司客戶群充滿多樣性,且銷售額并不僅依靠于一個(gè)地區(qū)。從而降低財(cái)務(wù)業(yè)績(jī)的波動(dòng)性及周期性。
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手機(jī)連接器:市場(chǎng)成熟,BTB連接器等高端品仍有替代空間
BTB連接器應(yīng)用廣泛
BTB連接器(Board-to-Board)用于連接兩塊PCB或者是PCB和FPC,使之實(shí)現(xiàn)機(jī)械上和電氣上的連接,是目前所有連接器產(chǎn)品類型中信號(hào)傳輸能力最強(qiáng)、應(yīng)用最為廣泛的連接器產(chǎn)品,同時(shí)具有降噪、高頻傳輸穩(wěn)定、輕薄及無(wú)需焊接等優(yōu)點(diǎn)。為順應(yīng)手機(jī)終端的輕薄化趨勢(shì),BTB連接器也需實(shí)現(xiàn)超低高度和超窄間距以達(dá)到減薄機(jī)身及減小占板面積的目的,在手機(jī)內(nèi)部廣泛應(yīng)用于攝像模組、顯示模組、射頻模組、電池模組、聲學(xué)模組、指紋識(shí)別模組等各類專業(yè)模組與主板之間的連接。BTB連接器對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具精度及自動(dòng)化程度要求高,工藝復(fù)雜,制造難度大,是精密連接器領(lǐng)域最能體現(xiàn)工匠精神的產(chǎn)品。一個(gè)手機(jī)等移動(dòng)終端產(chǎn)品可以應(yīng)用7-10對(duì)BTB產(chǎn)品,功能較多及機(jī)型復(fù)雜的智能手機(jī)甚至使用20對(duì)BTB產(chǎn)品(iPhone7用了7對(duì),iPhone XS使用了14-16對(duì))。可穿戴手表手環(huán)BTB用量有望達(dá)到1-3對(duì),VR/AR里用到1-3對(duì)。
高頻化催生LCP和射頻BTB需求
高速傳輸需求提升是連接器升級(jí)的主要原因,5G毫米波推動(dòng)天線數(shù)量增長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)升級(jí)。5G頻段分為sub-6GHz和mmWave兩大頻段,主要特征為大信道容量和高傳輸速率。5G毫米波的復(fù)雜性和技術(shù)難度也體現(xiàn)在終端上,首先是需要引入多天線模塊。一方面5G毫米波波束具有很強(qiáng)的方向性,且覆蓋范圍有限(右下圖顯示了三個(gè)不同位置天線模塊對(duì)應(yīng)的不同方向的信號(hào)強(qiáng)度)。另一方面,手持終端的 5G 毫米波信號(hào)有可能被人體遮擋。因此,5G毫米波天線模塊的設(shè)計(jì),需要保證手機(jī)不論方向和手持位置,都能得到不同天線模塊的有效覆蓋,在發(fā)送和接收期間保持足夠的鏈路余量。解決的主要方法就是在5G毫米波終端實(shí)現(xiàn)多天線模塊,從而推動(dòng)BTB連接器需求。
另外,在天線數(shù)量增加的同時(shí),手機(jī)上留給天線的布局空間越來(lái)越小,并且5G毫米波天線還需要與4G LTE、5G中低頻天線共存。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),5G毫米波天線提出了AiP(Antenna in Package)方案,基于封裝材料與工藝,將天線、射頻收發(fā)器和射頻前端集成在封裝內(nèi),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)無(wú)線功能的技術(shù)。由于BTB具備高速高頻傳輸能力且穩(wěn)定性,軟板射頻傳輸線通過(guò)BTB連接器用以連接基帶和天線射頻前端。
在此情況下,天線、射頻傳輸線和射頻連接器的組合將不再局限于“傳統(tǒng)天線(包括FPC天線和LDS天線)+同軸線纜+射頻同軸連接器”,而是有更多組合可能性:(1)傳統(tǒng)天線+LCP/MPI FPC+射頻BTB連接器:(2)LCP/MPI天線+LCP/MPI FPC+射頻BTB連接器,iPhoneX系列和iPhon11系列使用了此搭配。
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通信:AI服務(wù)器需求爆發(fā),高速背板連接器國(guó)產(chǎn)化率低
高速連接器在通訊設(shè)備的核心元件之一
高速連接器是通訊設(shè)備之間高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄汉图~帶,是核心基礎(chǔ)元器件, 也是關(guān)系國(guó)家信息安全和網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)保障,其應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、無(wú) 線通信、消費(fèi)電子等。目前常用的高速連接器主要可以分為高速背板連接器、高速夾層連接器和高 速I/O連接器:高速背板連接器是連接子板和背板的一種元器件,傳遞高速差 分信號(hào)、單端信號(hào)以及小電流,是刀片及云端服務(wù)器板間信號(hào)交換的橋梁。高 速夾層連接器也是背板連接器的一種,用于實(shí)現(xiàn)兩塊平行PCB板間的上下扣合, 是目前所有連接器產(chǎn)品類型中傳輸能力最強(qiáng)的連接器產(chǎn)品。高速I\O 連接器安 裝在通信設(shè)備及服務(wù)器設(shè)備的面板上,一端與內(nèi)部的PCB板連接器,另一端可 對(duì)插光電轉(zhuǎn)換模塊及電模塊,實(shí)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)外部的數(shù)據(jù)交換。其中高速背板連接器的技術(shù)難度最大、應(yīng)用范圍最廣,是這三類高速連接器 的重中之重。
英偉達(dá)連接器和線纜方案
HGX和DGX架構(gòu)下,GPU之間的互連不適用銅纜和連接器,而是通過(guò)PCB線路完成。GB200機(jī)架提供4種不同的主要外形尺寸,每種尺寸均可定制,包括NVL72、NVL36x2(Bianca)、NVL36x2(Ariel)、x86B200 NVL72/NVL36x2(Miranda),GB200 NVL36*2預(yù)計(jì)是GB200最主要的出貨形式,它是兩個(gè)并排互連在一起的機(jī)架。每個(gè)機(jī)架包含18個(gè)Grace CPU和36個(gè)Blackwell GPU。在2個(gè)機(jī)架之間,它仍然保持NVL72中的所有72個(gè)GPU之間的無(wú)阻塞。每個(gè)計(jì)算托盤的高度為2U,包含2個(gè)Bianca板。每個(gè)NVSwitch托盤都有兩個(gè)28.8Gb/s NVSwitch5 ASIC芯片。每個(gè)芯片有14.4Gb/s 指向背板,14.4Gb/s指向前板。每個(gè)NVswitch托盤有18 個(gè)1.6T雙端口OSFP cage,水平連接到一對(duì)NVL36機(jī)架。
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