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车载高速连接器与我国智能汽车齐头并进

作者:admin

发布时间:2023-07-19

点击量:525

12月1日,乘联会(中国汽车流通协会汽车市场研究分会)发布公告表示,2022年10月,我国乘用车新四化指数达80.3,继续保持上升趋势。

所谓新四化指数,便是评判汽车的电动化、智能化、网联化、共享化四大指数,以反映国产汽车发展变革的实际情况。顾名思义,电动化主要集中在汽车新能源动力系统领域;智能化则主要针对汽车无人驾驶或者驾驶辅助子系统;网联化与车联网布局有关;共享化则是有关汽车的共享、移动以及出行。

10月乘用车新四化指数中的三项

乘用车的新四化指数一定程度上反映了我国乘用车的发展大趋势。10月份,我国乘用车智能化指数和网联化指数保持环比上升趋势。

基于此,哔哥哔特资讯《国际线缆与连接》推出一期市场解读,结合我国乘用车智能化、网联化情况,看车载高速连接器的市场容量与技术发展方向。(注:本文通篇针对车载类高速连接器)

中国智能汽车发展现状

中国智能汽车的研发之路启程于上个世纪80年代。

时至2011年7月,国防科技大学研制的红旗系列无人驾驶汽车首次实现“长沙-武汉”全程无人驾驶实验,该车成为了我国首辆自主研制的无人驾驶汽车。不过,在此阶段,智能汽车的研发制造仅局限于科研领域。

2015 年,工信部发布《中国制造2025》规划提到要统筹布局和推动智能交通工具的发展,掌握汽车智能化核心技术,提升智能控制核心技术的工程化和产业化能力。自此,企业加入智能汽车研制阵营,我国智能汽车市场化开始起步。2018年,全国陆续发放智能网联汽车开放道路测试号牌,我国智能汽车迎来发展拐点。

智能汽车的“智能”主要体现在自动驾驶与联网两大技术板块,所以市面上的汽车有自动驾驶汽车、智能网联汽车的类别。不过,无论是侧重哪一板块的技术使用,最终的发展导向都是无人驾驶。

在达到无人驾驶技术等级之前,智能汽车必须经历多个发展阶段,也就是产生了所谓的驾驶自动化等级这一概念。

今年3月1日,《汽车驾驶自动化分级》落地实施,明确将汽车驾驶的自动化功能分为L0、L1、L2、L3、L4、L5六个等级,而L5等级则意味着真正实现无人驾驶(完全自动驾驶)。

在今年9月举办的“2022世界智能网联汽车大会”上,工信部表示,我国具备组合驾驶辅助功能的乘用车新车渗透率提升至32.4%,并完成3500多公里的道路智能化升级改造,装配路侧网联设备达4000余台,实际道路测试里程超过1500万公里。我国智能汽车正处在良性发展期,爆发力还很足。

结合各车企的实际情况,我国汽车行业目前正处于L2级自动驾驶向L3级自动驾驶过渡的阶段,比亚迪、小鹏、吉利、长安、一汽等国产汽车品牌均已实现L2级汽车量产与商业化运用。而我国L3级自动驾驶汽车则暂处于研制实验的阶段,部分车企相关的自动驾驶技术已相对成熟。对比海外车企,日本本田于2021年发布了全球首款国家认证的L3级自动驾驶汽车Legend,但却表示L3自动驾驶技术要大规模投入使用仍要等到2025年。目前来看,L3级自动驾驶等级目前是全球智能汽车技术的分水岭。

有人这样比喻,新能源汽车的前半程是实现好电动化,而后半程则是实现好智能化。在汽车不断电动化的过程中,给连接器行业带来的是高压连接器技术的提升与产品的量价齐升;相应的,汽车在智能化的阶段中,也不断为连接器行业创造出大块的“蛋糕”——车载高速连接器市场。

高速连接器产品及其国产化率

先前已提及,汽车智能技术主要体现在自动驾驶与联网两大板块,但在汽车实际的使用中,则主要体现在“智能驾驶”、“智能网联”、“智能座舱”三大场景。

而这些应用场景极大地依赖高传输速率的车载高速连接器。

针对汽车不同的应用场景,高速连接器大致也分为射频连接器与以太网连接器这两大类,其中,射频连接器主要又有Fakra、Mini-Fakra、HSD这几类。

先讲讲应用最为广泛的Fakra连接器。2000年,罗森伯格在SMB连接器(一种小型的推入锁紧式射频同轴连接器)的基础上增加塑壳结构,开发出第一代可运用于车载连接的Fakra连接器。Fakra连接器主要运用于射频信号的传送、GPS、车载互联网接入、车载收音机等。意华股份副总经理蒋兰德表示,目前传统乘用车使用的较多的高速连接器便是Fakra,且一般应用于传感器的安装连接。

不过,随着汽车电动化、智能化的发展,主流架构接口协议有所改变,Fakra数据传输速率难以满足需求,且产品体积较大,由此催生出Mini-Fakra连接器(也被称为HFM)。

Mini-Fakra主要使用于高分辨率显示器、摄像机、雷达等器件上,其传输速率最高可达20Gbps,是传统Fakra带宽的2~3倍;传输频率为0-15GHz,相较传统Fakra连接器0-4GHz的传输频率,提升幅度较大;此外,Mini-Fakra连接器的体积也缩减了许多,集成性更高。汽车发展对高速集成的连接器需求使得Mini-Fakra取代传统Fakra成为既定趋势。

一般与Fakra、Mini-Fakra搭配使用的便是HSD连接器——可依据低压差分信号(LVDS)传输数据、并具备高屏蔽效率的差分连接器,主要用于AVM(全景式监控影像系统)-主机端、主机端-座舱端的高速传输。比如,车载摄像头线束一头连着Mini-Fakra另一头连着Fakra,采集到的数据传输至相关系统后,借助HSD便可传输至系统主机与显示屏上。

汽车智能化对芯片的使用量增多,使得域控制器对数据传输要求更高,在此情景下,以太网连接器有望成为取代HSD连接器的新型差分连接器。不过,以太网虽然属于差分连接器,但凭借其优异的电气性能与适用性自成体系,与车载射频连接器区别开来。

以太网连接器主要为车内联网服务,即帮助车内各电子控制单元进行通信传输;在激光雷达中也有运用。按照如今智能汽车的发展趋势,汽车完全以太网化指日可待。目前,千兆的以太网连接器界面仍以罗森博格为主。

整体来看,国外厂商在车载高速连接器研发上起步较早,主流的车载连接器标准多把握在罗森伯格、泰科、安费诺、JAE等国际大厂手中。

不过,由于Fakra连接器发展较久,国内Fakra连接器工艺已成熟,厂商较多。而Mini-Fakra、以太网这两大类连接器,国内标准界面相对空白。但已经有部分上市连接器企业进行相关的技术攻克——电连技术和华为合作开发以太网界面,产品已成熟导入整车厂;意华股份、中航光电也已经在国产替代的路上。从入局车载高速连接器连接器的厂商来看,拥有通信类射频连接器研发经验的企业具备一定优势。

短期来看,我国车载类高速连接器国产化率并不高,且国产化率主要集中在Fakra连接器上。依据车规级连接器的认证周期来看,2024年-2025年,我国车载高速连接器国产化率将有显著提升,国标体系将逐渐完善。长期来看,智能汽车市场渗透率不断加强以及自动驾驶体系的迭代发展,国产高速连接器仍有漫长的生命期与爆发力。

目前,车载高速连接器虽国产化率不高,但国产化速率正在不断提升。

精益达电子科技有限公司总经理达永恒表示,国产高速连接器开发进度快,资格验证机构较多,量产速度快,国产化速度不断加快。目前,精益达现有的高速连接器产品系列基本上满足于本田、传祺、比亚迪、奇瑞等品牌L2等级汽车的绝大部分需求。

(精益达高速连接器产品)

意华股份副总经理蒋兰德认为,国产车载高速连接器与国外产品相比,价格优势较为明显;同时,国产连接器厂家在客户定制快速响应方面,相较国外厂家而言具备一定优势。意华股份开发的车载类高速连接器,可满足最高12Gbps端口信号传输的要求,并适用于L3级别电动汽车需求。

蒋兰德补充道,当前,国内连接器厂商在产品设计、模治具设计以及模治具制造等制造流程上均已实现国产化。当然,我们也要正视目前国产车载高速连接器研制的薄弱点——原材料、设计端、设备端。从塑胶原料、金属材料、高导磁性材料,再到产品研发所使用的2D/3D软件、FEA分析软件,再到高精度模具零部件加工设备、高精度注塑设备及高精度冲床,国内厂商都有赖于国外进口。

对于连接器厂商而言,实现全国产化,需协同连接器全产业链共同前进,提升原料使用、软件设计、生产设备全过程的国产化率。

高速连接器技术趋势与市场容量

要提升高速连接器的国产化率,技术层面的发展尤为重要。

为实现汽车驾驶的安全性、耐用性、稳定性,车载类连接器必须满足耐震、耐高温、防水的基本要求。

高速连接器为传感器等器件服务,除了满足车载连接器的基本要求,还需考虑如何以最小的损耗和反射帮助射频信号实现传输,所以必须关注产品的特性阻抗、插入损耗、回波损耗等问题。

“运用于传感器上的连接器因为内置高频磁性元器件,工况复杂,所以更需要考虑抗震、抗高温、成型工艺困难等问题。”达永恒向我们分享精益达在高速连接器开发过程中收获的经验。

此外,迎合汽车端的智能体系不断向L3级别发展,高速连接器的传输速率也从L2级别的千兆速率向10Gbps突破,这就对求连接器端口尺寸大小以及端口内lane的数量提出新挑战。

意华股份的副总经理蒋兰德乐观地表示,“随着5G+网络的不断推进,万物互连的需求日益增多,高速连接器的应用场景逐渐丰富,可以说,未来整个连接器领域的各类端口相较当前的端口更加高速化。”

高速化、智能化、小型化是连接器的发展趋势,而车载高速连接器便是该趋势的实际体现。

2020 年,我国发布《智能网联汽车技术路线图 2.0》,规划提到,至2025年L2 级、L3级自动驾驶智能汽车市场销量占比超过50%。不过,可能在2025年之前,中国就可能实现此项规划。

中汽协表示,2022年1-7月,全口径L2级自动驾驶乘用车渗透率达32.7%,相较2021年全年,渗透率提升10.5%。在此基础上预估,1-7月,L2级自动驾驶乘用车销量达403万余量。(注:暂未发布最新官方数据)

那么,1-7月,L2级自动驾驶乘用车为高速连接器带来的产品营收如何?

市场调研可知,目前,L2级自动驾驶乘用车使用的高速连接器单车价值量达100-500元。换算可得,1-7月,我国L2级自动驾驶乘用车对高速连接器的需求价值量达4.03亿~20.15亿元不等。(注:各车企上市的L2级、L2+级智能汽车功能配置有所差异,故价值区间较大)

电连技术在第三季度业绩说明大会上提到,因相关车型发布及汽车智能化的推进集中在下半年,所以汽车高频高速连接器市场全年呈现出前低后高的走势。当前,高速连接器市场的供应仍偏紧。

随着智能汽车自动驾驶等级的不断提升,驾驶功能的丰富将增加对传感器的使用量,势必会增加高速连接器的使用量,同时,集成更多功能、拥有更高传输速率的高速连接器价值量势必有所提升。L3级智能汽车将为高速连接器市场创造更多的可能。

上月,工信部组织起草《关于开展智能网联汽车准入和上路通行试点工作的通知(征求意见稿)》,对搭载L3、L4级自动驾驶功能的智能网联汽车将进行准入管理,并展开试点工作,L3、L4级智能网联汽车有望加快进入市场。吉利、长安、上汽等车企也表明将在2023年正式实现L3级汽车的量产。

明年,L3级智能汽车是否能为高速连接器市场带来不俗成绩,让我们拭目以待!