連接器如何與“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)齊頭并進(jìn)?
三月底，工信部出臺(tái)了《“雙千兆”》計(jì)劃后，雙千兆網(wǎng)絡(luò)建設(shè)便按下了加速鍵。“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展賦能千行百業(yè)，也為連接器行業(yè)注入了新動(dòng)能。
建設(shè)一張“千兆光寬+千兆5G網(wǎng)”的雙千兆基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，向下聯(lián)百業(yè)，向上入專云，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展和行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供肥沃土壤。三月底，工信部出臺(tái)了《“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》，為“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)藍(lán)圖提供了明確指導(dǎo)。
以千兆寬帶為主的千兆光網(wǎng)具有超大帶寬、超低時(shí)延、先進(jìn)可靠等特征，是5G、數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)等通信基礎(chǔ)設(shè)施的“承載底座”。千兆光網(wǎng)與千兆5G網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成了支撐我國(guó)新型基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展、助力數(shù)字經(jīng)濟(jì)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的“雙輪”和“兩翼”。
“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與發(fā)展按下快進(jìn)鍵的同時(shí)，也給連接器行業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)如何為連接器行業(yè)賦能?
1、“雙輪”“雙翼”正加速構(gòu)筑
《“雙千兆”計(jì)劃》顯示，預(yù)計(jì)到2021年年底，新增5G基站超過(guò) 60 萬(wàn)個(gè)、千兆光纖網(wǎng)絡(luò)具備覆蓋 2 億戶家庭的能力、萬(wàn)兆無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(10G-PON)及以上端口規(guī)模超過(guò) 500 萬(wàn)個(gè)、千兆寬帶用戶突破 1000 萬(wàn)戶。
預(yù)計(jì)到2023年底，5G 網(wǎng)絡(luò)基本實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)以上區(qū)域和重點(diǎn)行政村覆蓋、千兆光纖網(wǎng)絡(luò)具備覆蓋 4 億戶家庭的能力、10G-PON 及以上端口規(guī)模超過(guò) 1000 萬(wàn)個(gè)、千兆寬帶用戶突破 3000萬(wàn)戶。實(shí)現(xiàn)建成 100個(gè)千兆城市和打造 100個(gè)千兆行業(yè)虛擬專網(wǎng)標(biāo)桿工程的“雙百”目標(biāo)。
而“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)需要建設(shè)大量5G基站、數(shù)據(jù)中心和千兆光纖設(shè)施等，通訊連接器作為通信設(shè)備的關(guān)鍵部件之一，市場(chǎng)需求也將不斷增長(zhǎng)，主要包括射頻同軸連接器、高速背板連接器和高速 I/O 連接器、光模塊等。據(jù)廣發(fā)證券發(fā)布的通信行業(yè)報(bào)告預(yù)測(cè)，連接器在一般通信設(shè)備中的價(jià)值量占比約為3-5%，而在一些大型設(shè)備中的價(jià)值占比則超過(guò)了10%。
移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了GSM(2G)、3G、LTE(4G)階段，正逐步在向5G演進(jìn)，5G 的傳輸速度相比4G高100倍左右，其對(duì)連接系統(tǒng)的傳輸速度和通道功能要求大幅增加。比如：4G 單一基站基本是 4-8通道傳輸，而 5G 基站基本為32-64 通道傳輸，對(duì)連接器的需求數(shù)量呈幾何級(jí)的增加。
以基站用的射頻連接器為例，與4G時(shí)期相比，5G時(shí)期天線列陣通道數(shù)增加，每個(gè)基站設(shè)立3個(gè)天線扇面，目前主流的天線方案為64通道，即會(huì)用到64個(gè)射頻連接器。按《“雙千兆”計(jì)劃》中提到的2021年將建設(shè)超60萬(wàn)個(gè)基站算，2021年基站需要的射頻連接器超3900萬(wàn)個(gè)，市場(chǎng)增長(zhǎng)空間過(guò)億元。
板對(duì)板連接器方面，根據(jù)當(dāng)前 5G 通信基站的主流架構(gòu)，每座宏基站需要板對(duì)板連接器192套(采用介質(zhì)濾波器的結(jié)構(gòu))或 384 套(采用金屬濾波器的結(jié)構(gòu))。
此外，還有高速背板連接器、光纖連接器等。如《“雙千兆”計(jì)劃》中提到的到2023年底，10G-PON 及以上端口規(guī)模超過(guò) 1000 萬(wàn)個(gè)、千兆寬帶用戶突破 3000 萬(wàn)戶。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)顯示，2020年千兆寬帶用戶為640萬(wàn)戶，《“雙千兆”計(jì)劃》定下的時(shí)間表將極大地提升近兩年對(duì)光纖接入網(wǎng)應(yīng)用連接器的用量需求。
2、網(wǎng)通設(shè)備“換新潮”
《“雙千兆”計(jì)劃》顯示，預(yù)計(jì)到2021年底，千兆光纖網(wǎng)絡(luò)具備覆蓋2億戶家庭的能力，這意味著千兆光網(wǎng)入戶速度加快，全屋千兆全覆蓋時(shí)代即將到來(lái)。
全屋千兆覆蓋首先帶來(lái)的是速率的提升，用戶從室外流量環(huán)境無(wú)縫轉(zhuǎn)換到室內(nèi)WiFi環(huán)境時(shí)能繼續(xù)保持高速通暢用網(wǎng)，數(shù)據(jù)吞吐量朝著理論值10Gbps前進(jìn)。這些的實(shí)現(xiàn)需要光貓、網(wǎng)線、路由器、網(wǎng)卡等網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備進(jìn)行升級(jí)換代，而連接器作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕d體，在通信設(shè)備換新潮下，也給連接器行業(yè)帶來(lái)了新一輪的市場(chǎng)增量。
網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備機(jī)內(nèi)及接口處均會(huì)使用到連接器，包括D-sub連接器、線對(duì)板連接器、BTB連接器、RJ45連接器、光纖連接器、SFP接口、SIM卡座連接器、DC電源接口、PCIe接口、USB接口等連接器隨著網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的更新?lián)Q代也將帶來(lái)一輪換新潮。
以路由器為例，根據(jù)IDC發(fā)布的2021年第一季度報(bào)告，全球企業(yè)和服務(wù)提供商(SP)路由器市場(chǎng)同比增長(zhǎng)14.4%至34億美元。而在路由器設(shè)備中，使用到的連接器種類繁多，這無(wú)疑會(huì)給各類連接器廠商帶來(lái)巨大的市場(chǎng)增量。
3、更多應(yīng)用入戶
過(guò)去一年里，在線教育、在家辦公、視頻交流在過(guò)去一年已成為新常態(tài)，家庭從娛樂中心逐步轉(zhuǎn)化為娛樂和生產(chǎn)中心，這對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)的性能提出了更高的要求。
隨著“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)廣泛的應(yīng)用，高速便捷、萬(wàn)物互聯(lián)的寬帶網(wǎng)絡(luò)和由此催生的新的業(yè)務(wù)、新的應(yīng)用，將會(huì)給我們生產(chǎn)和生活帶來(lái)更多想像的空間。
自新冠肺炎疫情發(fā)生以來(lái)，大帶寬、低時(shí)延的光纖網(wǎng)絡(luò)，有力支撐了廣大人民居家隔離期間遠(yuǎn)程辦公、在線教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求。同時(shí)，現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)(AR/VR)、超高清視頻等高帶寬應(yīng)用進(jìn)一步融入生產(chǎn)生活。無(wú)處不在的“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)和由此帶來(lái)的新業(yè)務(wù)、新應(yīng)用也必將為連接器行業(yè)帶來(lái)新的機(jī)遇。
連接器與千兆網(wǎng)絡(luò)如何齊頭并進(jìn)?
“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)具有“高速、低時(shí)延、大規(guī)模數(shù)據(jù)通信”的特性，能夠支持海量的消費(fèi)級(jí)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)、高可靠性”的通信需求，從而推動(dòng)新型終端設(shè)備的大幅增長(zhǎng)。隨著消費(fèi)級(jí)應(yīng)用的增加，數(shù)據(jù)量激增，相應(yīng)的設(shè)備及通信基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)處理能力也需要大幅提升，對(duì)帶寬和數(shù)據(jù)傳輸能力均提出了更高要求。同時(shí)，終端設(shè)備也在往小型化的方向發(fā)展，對(duì)應(yīng)用在設(shè)備內(nèi)的器件的集成度和尺寸也有了更高的要求。
1、高速率、高集成、小型化
千兆網(wǎng)絡(luò)需要加大對(duì)過(guò)流的承載能力和數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋@無(wú)疑會(huì)給通信連接器帶來(lái)技術(shù)上的改變，體現(xiàn)在傳輸速率提高、體積縮小、精細(xì)度上升、散熱性能提升等。
連接器為支持更高速率，技術(shù)上也相應(yīng)的創(chuàng)新。廣東國(guó)昌科技有限公司光通信/傳感器產(chǎn)品線總經(jīng)理陳興宇告訴《國(guó)際線纜與連接》記者，《“雙千兆”計(jì)劃》的實(shí)施只是未來(lái)IOT領(lǐng)域建設(shè)的其中一段，該計(jì)劃對(duì)電/光連接器的配套需求是幾何級(jí)的增長(zhǎng);其次對(duì)電/光連接器的集成化、小型化需求會(huì)進(jìn)一步增多，對(duì)電/光連接器各種性能指標(biāo)要求更高，對(duì)材料、工藝結(jié)構(gòu)和防護(hù)性能要求也更高。
以RJ45連接器為例，千兆網(wǎng)絡(luò)需要用到的RJ45連接器的具體大小規(guī)格、結(jié)構(gòu)都有所不同，千兆網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的RJ45連接器所需要的線圈層數(shù)更多，可傳輸速率也更高。
傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接器模組主要采用分離式方案，將RJ45 連接器、高頻變壓器、共模扼流圈以及周邊電子元器件分別組裝在系統(tǒng)主板上。而分離式方案占用較大主板尺寸及設(shè)備空間，無(wú)法充分滿足客戶對(duì)于設(shè)備高集成、小型化的要求，且由于主板及相關(guān)零部件線路較長(zhǎng)，不利于阻抗平衡及電磁兼容設(shè)計(jì)，在工作頻率及傳輸速率較高時(shí)很難滿足網(wǎng)絡(luò)特性要求。
而集成網(wǎng)絡(luò)連接器模組集成了變壓器、共模扼流圈、去耦電容、線路保護(hù)元器件的 RJ45 網(wǎng)絡(luò)連接器。“這在降低生產(chǎn)成本、提升RJ45連接器的通信寬帶、降低內(nèi)部空間的同時(shí)還可以滿足下游企業(yè)對(duì)連接器小尺寸的要求。”四川經(jīng)緯達(dá)科技集團(tuán)有限公司連接器負(fù)責(zé)人宋明銳說(shuō)到。
2、電口向光口發(fā)展
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線傳輸將是未來(lái)的趨勢(shì)。其中，寬帶入戶設(shè)備也正由百兆向千兆甚至是萬(wàn)兆發(fā)展，而目前的寬帶入戶設(shè)備基本都在有線的功能上添加了無(wú)線功能，即擁有兩個(gè)通道，有線或無(wú)線兩種方式。相應(yīng)地，連接器連接的網(wǎng)口也由電口向光口發(fā)展。
“以后RJ45連接器會(huì)被光纖連接器或高速連接器逐漸替代，因?yàn)殡S著高速率、高寬帶的發(fā)展，依靠銅介質(zhì)的RJ45連接器存在局限。像現(xiàn)在千兆寬帶入戶會(huì)接一個(gè)無(wú)線的光貓，RJ45連接器的數(shù)量正在逐漸減少，直接通過(guò)光連接轉(zhuǎn)成無(wú)線的信號(hào)(WiFi)傳輸。”溫州意華股份有限公司總工耿道杰說(shuō)到。
此外，在一些網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備中的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸接口也將由電口向光口方向轉(zhuǎn)變。以路由器舉例，無(wú)線化的發(fā)展也就意味著RJ45接口也將用SFP光口替代。
值得注意的是，這并不是說(shuō)RJ45連接器會(huì)被替代掉，只是用量會(huì)逐漸減少，目前的有線的連接器仍是主要的連接方式。
3、對(duì)高穩(wěn)定性、抗干擾提出更高要求
網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率由100Mbps提升到了1Gbps甚至是10Gbps，對(duì)連接器的要求傳輸速率要求更高的同時(shí)也對(duì)信號(hào)的穩(wěn)定性有了新的要求，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。
因?yàn)閮?nèi)部信號(hào)通路之間距離越來(lái)越近，相互間信號(hào)的抗干擾需求也因此不斷上升，通信高頻連接器在微波信號(hào)傳輸過(guò)程中，容易產(chǎn)生損耗衰減、波形干擾等影響通信質(zhì)量的情況。為了減少信號(hào)失真及降低信號(hào)傳輸延遲，連接器產(chǎn)品需要做到較好的信號(hào)屏蔽以及可靠的連接。
“網(wǎng)絡(luò)接口RJ45連接器在信號(hào)穩(wěn)定性的保護(hù)上，千兆網(wǎng)絡(luò)的連接器的要求更高，難度更大。”深圳市興萬(wàn)聯(lián)電子有限公司總經(jīng)理李根土說(shuō)，因此開發(fā)連接器時(shí)要先進(jìn)行應(yīng)力模擬分析、信號(hào)完整性模擬分析、公差分析等，選材要選用優(yōu)質(zhì)的銅合金及高溫工程塑膠料以保證質(zhì)量可靠。
樂清市華信電子有限公司深圳辦解中華說(shuō)：“保證信號(hào)穩(wěn)定性，首先產(chǎn)品品質(zhì)結(jié)構(gòu)合理，其次就是鍍金要足，一般都是30u，15u，萬(wàn)兆要求50u”。
此外，對(duì)連接器性能要求的提高會(huì)使得產(chǎn)品品種逐漸減少、市場(chǎng)逐漸向具有研發(fā)能力的企業(yè)集中。市場(chǎng)雖大，但是這個(gè)領(lǐng)域的“玩家”會(huì)逐漸減少。
總結(jié)
隨著“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)廣泛的應(yīng)用，高速便捷、萬(wàn)物互聯(lián)的寬帶網(wǎng)絡(luò)和由此催生的新的業(yè)務(wù)、新的應(yīng)用，將會(huì)連接器行業(yè)帶來(lái)更多想像的空間。
同時(shí)，在“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè)下，大容量的數(shù)據(jù)傳輸，不僅要求器件的高集成度，還要面臨通過(guò)更高功率實(shí)現(xiàn)更廣覆蓋面帶來(lái)的其他挑戰(zhàn)，對(duì)連接器的傳輸速率、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、尺寸、信號(hào)穩(wěn)定性等提出了新要求。
此外，因?yàn)楦叨耸袌?chǎng)對(duì)連接器的質(zhì)量要求越來(lái)越高，而利潤(rùn)越來(lái)越低，導(dǎo)致成本壓力大，生產(chǎn)廠商就會(huì)更加集中，因此連接器廠商必須自修內(nèi)功，方能在競(jìng)爭(zhēng)激烈的通信市場(chǎng)占據(jù)自己的一席之地。
