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Type C连接器进入普及倒计时 中国连接器竟被USB 3.1卡住脖子?

2018-06-11 16:56:21 来源:大比特资讯

【大比特导读】USB Type C正在智能手机、笔记本电脑和汽车等应用领域大跨步演进,最近更是利好消息不断。一方面,苹果下一代手机将采有18W快充和Type C接口,这将加速Type C接口一统江湖。另一方面,新思科技公开演示USB3.2标准产品,数据传输速率增长一倍,性能大幅提升将为Type C带来更多发展空间。

USB Type C正在智能手机、笔记本电脑和汽车等应用领域大跨步演进,最近更是利好消息不断。一方面,苹果下一代手机将采有18W快充和Type C接口,这将加速Type C接口一统江湖。另一方面,新思科技公开演示USB3.2标准产品,数据传输速率增长一倍,性能大幅提升将为Type C带来更多发展空间。

USB Type C

然而,目前Type C远未普及,制约因素有哪些?在量升、价跌的时刻,中国连接器和线缆企业应如何把握机遇赢得未来?

市场高速发展

据IHS Markit的最新研究显示,预计2021年具有至少一个USB-C端口的设备将达到近50亿台,高于2016年的3亿台设备,年复合年增长率(CAGR)超过70%。2017年出货量最大的领域是移动电话、移动电脑、闪存盘、媒体平板和扩展坞。

 

 

IHS预测,美国的USB-C连接器市场将在2021年达到近12亿美元,增长率为30%。预计到2021年,

富士康科技集团全球采购服务总处、电子零组件工程处、被动零件工程部课长周志富在接受《国际线缆与连接》记者采访时表示:“现在消费性电子,比如手机、平板电脑等设备,都用到了Type C,而且消费者现在已经在生活中都用了。我们富士康早已在Type C、USB3.0、USB3.1等方面进行布局,毕竟我们是USB协会的会员,也参与协会的规范制订等工作,不管是哪种类型的Type C,我们都有布局,包括专利、结构设计、材料等方面都有做深入的研究布局。”

USB3.1

深圳市信而昌电子有限公司总经理何建成在接受《国际线缆与连接》杂志记者采访时认为,目前Type C市场行情不错,每个月都在呈上升的趋势。东莞市兴科杰鑫电子有限公司何林浩同样表示,Type C用量越来越大。

深圳市鹏毅实业有限公司业务副总李德贵则表示:“从目前来看Type C市场行情很好。传统手机接头几乎要被全面替代了。现在几乎没什么手机厂在问我们要Micro接头,几乎都是Type C。我们目前订单量增长了一倍多。”

路华科技(深圳) 有限公司Type C产品总监陈泗鹏也表示:“我们公司去年Type C产品还未起步,今年已经起量了。去年一个月的订单也就一万多条,今年一开始我们接到的订单量增长幅度很大,其中一款USB3.1标准的产品每月应该有60万条,翻了几十倍。”

另一方面,由于苹果和华为等厂商取消了传统耳机接口,采用了Type C接口进行音频传输,因此也拉动了Type C耳机的市场需求。创旭伟业有限公司总经理杨国立对《国际线缆与连接》记者表示:“去年Type C处于推广期,还没怎么有量,而从华为mate10发布以后,市场对Type C耳机的认识度有了明显的提升。今年华为、小米新款的手机发布以后,目前Type C音频需求量一直在增加,客户的兴趣度也在增加。”

与此同时,Type C市场的快速发展也拉动了生产设备需求。深圳市中海通机器人有限公司董事长刘光辉表示:“我们主要研发和生产设备,为线束生产厂家提供生产设备产品,因此,随着Type C市场的不断升温,我们目前相关设备的出货量也还可以。”

2018年将会普及吗?

经过了近2年的发展,目前USB Type C的成长已然明显,目前韩、中、日、台等安卓大厂,都已推出基于此界面的手机。

整体而言,USB Type-C的趋势已成,成为市场主流只是时间问题。从厂商的产品面来看,USB Type A的进入门槛较低,产品利润日渐稀薄,相对之下,Type C产品的利润更为丰厚,而且目前技术也开始进入成熟期,这无疑成为厂商布局的强大动能,因此有人提出,2018年有机会成为USB Type-C迈向普及的一年。

USB Type-C

对此,深圳慧能泰半导体科技有限公司总经理谢仁践表示认同。他认为:“Type C凭借着自身的优势,在过去的两三年得到了快速发展,跨入2018年,我相信这个已经是可以实现全面的普及,从原来的手机到平板电脑、笔记本电脑、游戏机,甚至无人机等各个领域已经取得了广泛的发展,所以这一点我绝对是认同的。”

陈泗鹏则反问道:“今年几乎所有新款手机、电脑、笔记本、还有固态硬盘,都采用Type C接口。它是一种趋势,而且USB 协会要求要在2020年统一采用Type C。所以如果不跟上,那是不是就会落后?”

何建成也表示:“它其实现在已经在普及了,前两年大家都还不是很熟悉,现在许多新的终端设备都已经在采用Type C了,整个国际市场都在非常快速地增长。”

李德贵认为:“今年百分之百普及还不太可能,因为有些机器设备的更新没那么快,但是百分之八九十应该是没问题。从目前来看,终端客户基本转换过来了,而市场零售还是有一些老产品在卖,但是也不多了,我相信2018年应该能够陆陆续续转过来了。”

何林浩认为:“现在正在按这个趋势发展,2018年会成为一个关键年。但同时,Type C接下来需要进行改动,因为Type C目前功能只是充电功能,很多功能还没有办法实现。”

不过,Type C耳机的普及速度则会比较缓慢。杨国立对《国际线缆与连接》记者表示:“Type C耳机的普及应该没那么快,2018年市场对它会有更深的认识,现在还有很多客户对type C耳机是认识不是很清晰,2018年我认为是一个巩固的过程。”

不过,Type C要走向普及,甚至实现“大一统”,还需要克服许多问题。周志富认为:“目前来说Type C应用并没有完全放开,为什么呢?第一个原因是成本,另一个原因是目前的使用场景比较简单。现在还用不到那么高的传输速率,因为现在消费者只是下载考核数据或者简单充电。但未来的趋势是会一统天下,比如取代HDMI等接口,这是需要一个发展过程,因此Type C应用还是初级阶段。”

价格降下来了吗?

Type C接口具有小巧纤薄、高速传输、正反可用、一口多用、供电提升等许多优势,它的普及将是指日可待的。然而,要实现这一目标需要改变消费者使用习惯,以及成熟的技术和合理的价格。因此,Type-C的市场价格与周边支持日益关键。

以苹果公司的多款Type-C转换配件为例,如用USB-C接口实现HDMI、标准USB 3.1及USB-C输出的USB-CAV视频转换器,产品售价高达588元人民币;最新推出的实现Type-C USB与自家Lightning雷电接口设备的直连数据线,售价也分别需要25美元和35美元(约合160元和230元人民币)。

IHS Markit分析师Noman Akhtar表示,目前与传统USB Type-A或USB Type-B端口所需的接口IC相比,半导体产品的成本较高是阻碍USB-C推广的最大挑战。

而周志富认为,专利问题是导致Type C价格较贵的原因之一。他表示:“拒我了解,现在业界还是比较关注它的专利问题,这方面许多连接器企业大家都会受到限制,但是未来有可能会逐步开放,只有让更多企业进入这个领域,这样才能真正降低成本,否则门槛太高那就很难发展。”

那么经过两年的发展,Type C产品价格下降了吗?何建成表示,随着技术的不断的突破,Type C的整体成本都在大幅度降低。

除了技术进步,产量增加也有利于价格下降。李德贵对《国际线缆与连接》记者表示:“目前Type C周边支持改善很多,而且现在价格都下来了。主要是因为做Type C线缆和连接器的厂商多了,通过相关认证的厂商多了。”

何林浩也认为,芯片刚开始肯定贵,但随着Type C产量增大了,成本就降下去了。

刘光辉也表示:“Type C产品价格下降得很快。现在一条Type C数据线的价格可能就是Micro接口的两倍而已,没有贵太多。这是因为产量的提升,再加上大厂都想在这里分一杯羹,所以大家把利润空间都压得很死。”

但陈泗鹏认为,与传统线缆相比,Type C其实还是很贵的,尤其是支持USB3.1标准的产品。“Type C 2.0现在的竞争力很强,所以它的价格下降很多。但是USB 3.1产品有独特之处,它对高频控制的要求很严,所以用的材料,例如所需的线材的抽线都要20多天,另外它的PCB板的采购时间都比较长。”

不过,他认为,随着技术的不断进步和介入的厂商越来越多,未来USB3.1产品价格也会降下来了。据他透露,他们公司目前已经开发出了USB3.2产品。

而Type C耳机方面,杨国立认为:“现在Type C耳机当然比较贵,因为它是数字化技术,它采用了一些芯片,这样从材料方面就比传统耳机贵很多。”但他认为,市场价格不是问题,现在的问题是兼容性,这使得用户很纠结。但最大的问题还是消费习惯的改变。

周志富认为,如果Type C能够把音频信号全部整合了,就是一统天下的时候了,但现在因为还有很多接口在用,完全取代需要一个过程。而且Type C如果要支持视频、音频应用场景,就要需要开发音频驱动IC,那么就会增加成本。另外传统规格要淘汰,需要采用新的规格和认证,那么也会增加一系列成本。

技术挑战解决了吗?

现在行业标准正在向USB Type-C发展,支持USB 3.1和USB-PD,甚至很多厂商已经开始支持USB3.2标准。支持USB-PD的Type-C连接器最高功率可达100 W (5 A,20 V),而支持USB 3.1的全数据速率达到10Gbit/s。可见,连接器产品必须在有限的空间内发挥做出更加精细化功能繁多的产品,而且必须承受较高的电流并进行高速数据传输,因此技术难度要求越来越高。

USB Type C接口

除了要达到小尺寸,还面临着其他挑战,包括散热、机械稳定性等。此外,产品也必须符合国际的可燃性标准,来提高产品的安全性。

那么经过2年时间的磨合打造,目前Type C线缆和连接器已经克服了上述问题了吗?眼前还存在哪些技术难题?

对此,李德贵认为:“现在支持USB2.0的Type C连接器已经没什么技术难题了,许多厂商都普遍能做了。现在的技术难题主要集中在USB3.1标准产品上,这类产品的生产工艺流程还是比较复杂的,需要所有的供应商产联手,从加工流程着手去实现技术突破,从而才能把效率提起来、把良率提起来、把产品价格降下来。”

何建成认为,Type C已经在拉伸、EMI、EMC、高频等方面都已经有所突破了。但“结构上还存在很大的优化空间。”

陈泗鹏则认为由于Type C支持PD充电,这对铜材要求比较高。如果是像传统产品那样采用单根铜丝,要承受这么大的功率,很多厂商是达不到要求的。我们是分成四个接口来承接电源,所以可以达到要求。”

周志富则认为,Type C连接器方面存在的技术难题还很多。“结构设计和生产方面国内企业都没问题。但是比较核心的制造、材料研发,尤其是检测我们还有短板。同时,一些关键材料和电镀工艺方面也是有一些差距的。”

谢仁践认为,如果要实现100瓦5安培的快速充电,对于Type C来说还是存在很多的挑战的。一方面,电压要满足20伏以上,对线材的耐压等级提出更高的要求。另一方面电流要达到5安培,那就对采样电路、检测电路的精度等方面提出了更高的要求。还有协议芯片要确保线缆能够传输5安的电流能力。

而由于Type-C在略小于Micro-B连接器的前提下内建更多接脚,并大幅提高充电功率,将衍生更严重的散热、杂讯和电磁干扰(EMI)问题。而且,第1代和第2代USB 3.1能提供更高的数据速率,但会带来在USB有源电缆设计中减轻信号完整性损失的挑战。

对此,陈泗鹏认为,这与产品的屏蔽性能有关,屏蔽做的好就可以避免这些问题。李德贵表达了同样的观点:“产品的屏蔽率如果足够好,基本上就不存在这个问题。”而周志富认为,需要通过结构上的处理、材料运用和仿真来解决这些问题。

佳烨科技股份有限公司徐玉宗总监认为,Type C最大的难点在于它的尺寸非常的小,微小的尺寸或说材料差异都会导致它的特性的变动,对高频的要求比较高,所以需要厂商不断去做测试,更需要厂商在制程中间不停去监控它,以确保产品特性能够满足要求。

他还提到,高速线缆或连接器的讯号完整性主要跟讯号损失、反射和干扰三个部分有关。“首先最基本的就是反射问题,也就是说要做好阻抗控制,而且Type C要求那么高,所以它阻抗要求变动性要更小,这就是最有难度的地方。损失跟导体材料和介质的损失有关系。”因此他强调,Type C连接器要想达到USB3.1/3.2标准,必须要要做好产品测试和仿真。

防水专利有必要吗?

最近,苹果公司有许多新闻都与连接器、线缆行业有关系。除了上面提到的,苹果下一代手机将采用Type C和PD快充外,前段时间,拒国外媒体Patently Apple报道,苹果新申请了两项专利,主要是为了提升Lightning接口的防水性能。这引起了连接器行业的无线猜想,而对于连接器的防水性能业界各有说法。

Lightning接口防水

刘光辉表示,防水方面连接器、线缆行业一直都有相关研究,因此苹果这次并不是新鲜事,更有难度的防水连接器和线缆行业都已有相关产品,比如深海里的线缆,还有比较常见的室外线缆。

陈泗鹏则认为:“我觉得Lightning接口没必要防水,因为我们不会在下雨天或游泳的时候充电或使用。而且Lightning是输出口,那接收口如果没有防水功能,真正要防水这两个地方都要做好密闭性。”不过,他也提到,他们公司都有在做防水的实验。

但李德贵认为这是一个新技术,也是一个新的潮流。“因为每年都会电子产品都更新换代,需要技术及时提升,我相信很多企业未来肯定要跟进,也会朝这个方向去研究。”

周志富则提到了防水性能的实用性。“手机等设备是手持产品,由于现在运动等应用场景越来越多,设备跟汗液接触机会增大,而手上的汗液具有酸性、碱性,那么必须要做一些IP67等防水防尘设计,苹果这个防水专利是跟目前的使用习惯和应运用场景相关的。”

USB C

但他表示,这种防水技术其实比较成熟,现在市面上甚至都有了防水手机,因此防水防尘都没问题,只需进行简单的结构处理。但是主要还是要零件做好密封和防水,而要防水效果好,就要通过检测来验证。

无疑,Type C“大一统”为连接器和线缆行业描绘了宏伟壮观的蓝图,已经在引发产业变革,同时蕴藏着巨大的商业机遇。但与此同时,随着标准不断演进,功能不断增强,Type C还有许多技术问题亟待克服,而且时不我待,稍有落后再难追赶。

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