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    車載高速連接器與我國智能汽車齊頭并進
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    車載高速連接器與我國智能汽車齊頭并進

    2022-12-20 13:47:24 來源:連接器世界網 作者:江雨婷 點擊:8407

    【嗶哥嗶特導讀】《國際線纜與連接》推出一期市場解讀,結合我國乘用車智能化、網聯化情況,看車載高速連接器的市場容量與技術發展方向。

    12月1日,乘聯會(中國汽車流通協會汽車市場研究分會)發布公告表示,2022年10月,我國乘用車新四化指數達80.3,繼續保持上升趨勢。

    所謂新四化指數,便是評判汽車的電動化、智能化、網聯化、共享化四大指數,以反映國產汽車發展變革的實際情況。顧名思義,電動化主要集中在汽車新能源動力系統領域;智能化則主要針對汽車無人駕駛或者駕駛輔助子系統;網聯化與車聯網布局有關;共享化則是有關汽車的共享、移動以及出行。

    乘聯協數據 

    10月乘用車新四化指數中的三項(圖源乘聯協)

    乘用車的新四化指數一定程度上反映了我國乘用車的發展大趨勢。10月份,我國乘用車智能化指數和網聯化指數保持環比上升趨勢。

    基于此,嗶哥嗶特資訊《國際線纜與連接》推出一期市場解讀,結合我國乘用車智能化、網聯化情況,看車載高速連接器的市場容量與技術發展方向。(注:本文通篇針對車載類高速連接器)

    中國智能汽車發展現狀

    中國智能汽車的研發之路啟程于上個世紀80年代。

    時至2011年7月,國防科技大學研制的紅旗系列無人駕駛汽車首次實現“長沙-武漢”全程無人駕駛實驗,該車成為了我國首輛自主研制的無人駕駛汽車。不過,在此階段,智能汽車的研發制造僅局限于科研領域。

    2015 年,工信部發布《中國制造2025》規劃提到要統籌布局和推動智能交通工具的發展,掌握汽車智能化核心技術,提升智能控制核心技術的工程化和產業化能力。自此,企業加入智能汽車研制陣營,我國智能汽車市場化開始起步。2018年,全國陸續發放智能網聯汽車開放道路測試號牌,我國智能汽車迎來發展拐點。

    智能汽車的“智能”主要體現在自動駕駛聯網兩大技術板塊,所以市面上的汽車有自動駕駛汽車、智能網聯汽車的類別。不過,無論是側重哪一板塊的技術使用,最終的發展導向都是無人駕駛。

    在達到無人駕駛技術等級之前,智能汽車必須經歷多個發展階段,也就是產生了所謂的駕駛自動化等級這一概念。

    今年31日,《汽車駕駛自動化分級》落地實施,明確將汽車駕駛的自動化功能分為L0、L1、L2、L3、L4、L5六個等級,而L5等級則意味著真正實現無人駕駛(完全自動駕駛)。

    表格 

    在今年9月舉辦的“2022世界智能網聯汽車大會”上,工信部表示,我國具備組合駕駛輔助功能的乘用車新車滲透率提升至32.4%,并完成3500多公里的道路智能化升級改造,裝配路側網聯設備達4000余臺,實際道路測試里程超過1500萬公里。我國智能汽車正處在良性發展期,爆發力還很足。

    結合各車企的實際情況,我國汽車行業目前正處于L2級自動駕駛向L3級自動駕駛過渡的階段,比亞迪、小鵬、吉利、長安、一汽等國產汽車品牌均已實現L2級汽車量產與商業化運用。而我國L3級自動駕駛汽車則暫處于研制實驗的階段,部分車企相關的自動駕駛技術已相對成熟。對比海外車企,日本本田于2021年發布了全球首款國家認證的L3級自動駕駛汽車Legend,但卻表示L3自動駕駛技術要大規模投入使用仍要等到2025年。目前來看,L3級自動駕駛等級目前是全球智能汽車技術的分水嶺。

    有人這樣比喻,新能源汽車的前半程是實現好電動化,而后半程則是實現好智能化。在汽車不斷電動化的過程中,給連接器行業帶來的是高壓連接器技術的提升與產品的量價齊升;相應的,汽車在智能化的階段中,也不斷為連接器行業創造出大塊的“蛋糕”——車載高速連接器市場。

    高速連接器產品及其國產化率

    先前已提及,汽車智能技術主要體現在自動駕駛與聯網兩大板塊,但在汽車實際的使用中,則主要體現在“智能駕駛”、“智能網聯”、“智能座艙”三大場景。

    而這些應用場景極大地依賴高傳輸速率的車載高速連接器。

    針對汽車不同的應用場景,高速連接器大致也分為射頻連接器與以太網連接器這兩大類,其中,射頻連接器主要又有Fakra、Mini-Fakra、HSD這幾類。

    先講講應用最為廣泛的Fakra連接器。2000年,羅森伯格在SMB連接器(一種小型的推入鎖緊式射頻同軸連接器)的基礎上增加塑殼結構,開發出第一代可運用于車載連接的Fakra連接器。Fakra連接器主要運用于射頻信號的傳送、GPS、車載互聯網接入、車載收音機等。意華股份副總經理蔣蘭德表示,目前傳統乘用車使用的較多的高速連接器便是Fakra,且一般應用于傳感器的安裝連接。

    不過,隨著汽車電動化、智能化的發展,主流架構接口協議有所改變,Fakra數據傳輸速率難以滿足需求,且產品體積較大,由此催生出Mini-Fakra連接器(也被稱為HFM)。

    Mini-Fakra主要使用于高分辨率顯示器、攝像機、雷達等器件上,其傳輸速率最高可達20Gbps,是傳統Fakra帶寬的2~3倍;傳輸頻率為0-15GHz,相較傳統Fakra連接器0-4GHz的傳輸頻率,提升幅度較大;此外,Mini-Fakra連接器的體積也縮減了許多,集成性更高。汽車發展對高速集成的連接器需求使得Mini-Fakra取代傳統Fakra成為既定趨勢。

    一般與Fakra、Mini-Fakra搭配使用的便是HSD連接器——可依據低壓差分信號(LVDS)傳輸數據、并具備高屏蔽效率的差分連接器,主要用于AVM(全景式監控影像系統)-主機端、主機端-座艙端的高速傳輸。比如,車載攝像頭線束一頭連著Mini-Fakra另一頭連著Fakra,采集到的數據傳輸至相關系統后,借助HSD便可傳輸至系統主機與顯示屏上。

    汽車智能化對芯片的使用量增多,使得域控制器對數據傳輸要求更高,在此情景下,以太網連接器有望成為取代HSD連接器的新型差分連接器。不過,以太網雖然屬于差分連接器,但憑借其優異的電氣性能與適用性自成體系,與車載射頻連接器區別開來。

    以太網連接器主要為車內聯網服務,即幫助車內各電子控制單元進行通信傳輸;在激光雷達中也有運用。按照如今智能汽車的發展趨勢,汽車完全以太網化指日可待。目前,千兆的以太網連接器界面仍以羅森博格為主。

    整體來看,國外廠商在車載高速連接器研發上起步較早,主流的車載連接器標準多把握在羅森伯格、泰科、安費諾、JAE等國際大廠手中。

    不過,由于Fakra連接器發展較久,國內Fakra連接器工藝已成熟,廠商較多。而Mini-Fakra、以太網這兩大類連接器,國內標準界面相對空白。但已經有部分上市連接器企業進行相關的技術攻克——電連技術和華為合作開發以太網界面,產品已成熟導入整車廠;意華股份、中航光電也已經在國產替代的路上。從入局車載高速連接器連接器的廠商來看,擁有通信類射頻連接器研發經驗的企業具備一定優勢。

    短期來看,我國車載類高速連接器國產化率并不高,且國產化率主要集中在Fakra連接器上。依據車規級連接器的認證周期來看,2024年-2025年,我國車載高速連接器國產化率將有顯著提升,國標體系將逐漸完善。長期來看,智能汽車市場滲透率不斷加強以及自動駕駛體系的迭代發展,國產高速連接器仍有漫長的生命期與爆發力。

    目前,車載高速連接器雖國產化率不高,但國產化速率正在不斷提升。

    精益達電子科技有限公司總經理達永恒表示,國產高速連接器開發進度快,資格驗證機構較多,量產速度快,國產化速度不斷加快。目前,精益達現有的高速連接器產品系列基本上滿足于本田、傳祺、比亞迪、奇瑞等品牌L2等級汽車的絕大部分需求。

    精益達 

    (精益達高速連接器產品)

    意華股份副總經理蔣蘭德認為,國產車載高速連接器與國外產品相比,價格優勢較為明顯;同時,國產連接器廠家在客戶定制快速響應方面,相較國外廠家而言具備一定優勢。意華股份開發的車載類高速連接器,可滿足最高12Gbps端口信號傳輸的要求,并適用于L3級別電動汽車需求。

    蔣蘭德補充道,當前,國內連接器廠商在產品設計、模治具設計以及模治具制造等制造流程上均已實現國產化。

    意華股份 

    (意華股份高速連接器產品)

    當然,我們也要正視目前國產車載高速連接器研制的薄弱點——原材料、設計端、設備端。從塑膠原料、金屬材料、高導磁性材料,再到產品研發所使用的2D/3D軟件、FEA分析軟件,再到高精度模具零部件加工設備、高精度注塑設備及高精度沖床,國內廠商都有賴于國外進口。

    對于連接器廠商而言,實現全國產化,需協同連接器全產業鏈共同前進,提升原料使用、軟件設計、生產設備全過程的國產化率。

    高速連接器技術趨勢與市場容量

    要提升高速連接器的國產化率,技術層面的發展尤為重要。

    為實現汽車駕駛的安全性、耐用性、穩定性,車載類連接器必須滿足耐震、耐高溫、防水的基本要求。

    高速連接器為傳感器等器件服務,除了滿足車載連接器的基本要求,還需考慮如何以最小的損耗和反射幫助射頻信號實現傳輸,所以必須關注產品的特性阻抗、插入損耗、回波損耗等問題。

    “運用于傳感器上的連接器因為內置高頻磁性元器件,工況復雜,所以更需要考慮抗震、抗高溫、成型工藝困難等問題。”達永恒向我們分享精益達在高速連接器開發過程中收獲的經驗。

    此外,迎合汽車端的智能體系不斷向L3級別發展,高速連接器的傳輸速率也從L2級別的千兆速率向10Gbps突破,這就對求連接器端口尺寸大小以及端口內lane的數量提出新挑戰。

    意華股份的副總經理蔣蘭德樂觀地表示,“隨著5G+網絡的不斷推進,萬物互連的需求日益增多,高速連接器的應用場景逐漸豐富,可以說,未來整個連接器領域的各類端口相較當前的端口更加高速化。”

    高速化、智能化、小型化是連接器的發展趨勢,而車載高速連接器便是該趨勢的實際體現。

    2020 年,我國發布《智能網聯汽車技術路線圖 2.0》,規劃提到,至2025年L2 級、L3級自動駕駛智能汽車市場銷量占比超過50%。不過,可能在2025年之前,中國就可能實現此項規劃。

    中汽協表示,2022年1-7月,全口徑L2級自動駕駛乘用車滲透率達32.7%,相較2021年全年,滲透率提升10.5%。在此基礎上預估,1-7月,L2級自動駕駛乘用車銷量達403萬余量。(注:暫未發布最新官方數據)

    那么,1-7月,L2級自動駕駛乘用車為高速連接器帶來的產品營收如何?

    嗶哥嗶特《國際線纜與連接》市場調研可知,目前,L2級自動駕駛乘用車使用的高速連接器單車價值量達100-500元。換算可得,1-7月,我國L2級自動駕駛乘用車對高速連接器的需求價值量達4.03億~20.15億元不等。(注:各車企上市的L2級、L2+級智能汽車功能配置有所差異,故價值區間較大)

    電連技術在第三季度業績說明大會上提到,因相關車型發布及汽車智能化的推進集中在下半年,所以汽車高頻高速連接器市場全年呈現出前低后高的走勢。當前,高速連接器市場的供應仍偏緊。

    隨著智能汽車自動駕駛等級的不斷提升,駕駛功能的豐富將增加對傳感器的使用量,勢必會增加高速連接器的使用量,同時,集成更多功能、擁有更高傳輸速率的高速連接器價值量勢必有所提升。L3級智能汽車將為高速連接器市場創造更多的可能。

    上月,工信部組織起草《關于開展智能網聯汽車準入和上路通行試點工作的通知(征求意見稿)》,對搭載L3、L4級自動駕駛功能的智能網聯汽車將進行準入管理,并展開試點工作,L3、L4級智能網聯汽車有望加快進入市場。吉利、長安、上汽等車企也表明將在2023年正式實現L3級汽車的量產。

    明年,L3級智能汽車是否能為高速連接器市場帶來不俗成績,讓我們拭目以待!

     

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