電子設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎每一種車輛功能。日趨流行的車載資訊娛樂系統(tǒng)、整合式智慧手機(jī)連接、路線規(guī)劃導(dǎo)航，以及駕駛輔助應(yīng)用，將大幅提升車內(nèi)頻寬與連接性的需求。

圖1 : 車載資訊娛樂系統(tǒng)市場(chǎng)逐年攀升。

在十年前，汽車電子設(shè)備的成本平均只占總製造成本的1/5；到了今天，這一數(shù)字已躍升至30%~35%，甚至更高。車主都期望高階的車載資訊娛樂系統(tǒng)、安全功能以及其他功能可逐漸成為新車型的標(biāo)準(zhǔn)配備，使得汽車製造商意識(shí)到使用電子設(shè)備來實(shí)現(xiàn)車款差異化可帶來極高價(jià)值。《消費(fèi)者報(bào)告》最近進(jìn)行了一項(xiàng)研究，發(fā)現(xiàn)駕駛者對(duì)品牌的忠誠度越來越低，但卻開始被配有標(biāo)準(zhǔn) “豪華”嵌入式電子設(shè)備的車型所吸引。然而，設(shè)備的可靠性與設(shè)計(jì)的複雜性是十分重要的因素。根據(jù)2014年對(duì)車主意見的調(diào)查，過於複雜的車載資訊娛樂設(shè)備是最易出現(xiàn)問題的功能。

圖2 : 連接器在汽車世界中的發(fā)展趨勢(shì)，清晰劃分為五個(gè)不同的層次。

利用端子、電線、線夾、壓刺（crimp-and-poke）、密封件和線束裝配板的傳統(tǒng)佈線方法往往不夠靈活，會(huì)使車輛變得更重，而且提高了成本與複雜程度，但卻未能帶來相應(yīng)的價(jià)值提升。汽車連接器和線纜方面的長足進(jìn)步將有助於簡化數(shù)位汽車時(shí)代的設(shè)計(jì)過程。汽車連接器技術(shù)可以節(jié)省內(nèi)部空間，同時(shí)降低車輛內(nèi)精密電子系統(tǒng)的總成本。

連接器在汽車世界中的發(fā)展趨勢(shì)，清晰劃分為五個(gè)不同的層次。對(duì)於過去幾代較為傳統(tǒng)的汽車連接器系統(tǒng)來說，每一層次都帶來了不同的挑戰(zhàn)與影響。

傳統(tǒng)的“壓刺”方法代表了第一層。密封和非密封連接器解決方案支援訊號(hào)或電源，端子的接線頭尺寸包括2.8毫米、1.5毫米、1.2毫米、0.64毫米和0.50毫米，目的在滿足OEM的偏好和應(yīng)用需求。塑性功能則可實(shí)現(xiàn)鍵控、端子位置保證（terminal position assurance, TPA）和具有創(chuàng)新二級(jí)鎖定的連接器位置保證（CPA）以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固的連接效果。

為滿足對(duì)頻寬的需求，CAN、FlexRay、MOST 匯流排和其他相關(guān)技術(shù)被引入到車輛應(yīng)用中。然而，雙絞線提高了連接器和線束的投資及基礎(chǔ)設(shè)施的複雜性。從早期簡單編織的後端接電線（post-terminated wire），跨進(jìn)到採用高度自動(dòng)化的設(shè)備，以至在沿著纜線走向精密編織與定位的拼接連接（splice connection），汽車產(chǎn)業(yè)也實(shí)現(xiàn)了流程上的改進(jìn)。雖然大幅改進(jìn)了雙絞線技術(shù)，但佈線方式僅將連線性能提升了一個(gè)層次，雙絞線技術(shù)實(shí)際上只是融合了第一層使用的相同線纜與連接器系統(tǒng)。

遮罩線纜（shielded cable）的應(yīng)用滿足了存在於第四層的部分挑戰(zhàn)。最初為 AM/FM 天線應(yīng)用而導(dǎo)入的同軸線纜，是第四層中最具有特色的技術(shù)進(jìn)展。最近，隨著 USB 的引入，遮罩差分雙絞線的挑戰(zhàn)將更加重大，因?yàn)槌嗽O(shè)備充電之外， USB已成為電子設(shè)備與車輛互動(dòng)的重要介面。USB是駕駛者和乘客獲得數(shù)位音樂、有聲讀物和其他形式的行動(dòng)娛樂的資料通路。到目前為止，車輛中速度最快的資料匯流排是USB，它可以提供傳統(tǒng)第一層連接器所無法實(shí)現(xiàn)的每秒 480Mb資料速率以及所需的遮罩功能。

在USB 成為車載娛樂資訊系統(tǒng)領(lǐng)域的焦點(diǎn)時(shí)，串化器/解串化器（serializer/deserializer）也進(jìn)入了汽車產(chǎn)業(yè)。一般常見部署在個(gè)人電腦和消費(fèi)性產(chǎn)品應(yīng)用當(dāng)中的RGB（紅綠藍(lán)）合併佈線，則可為內(nèi)置的 GPS 地圖提供增強(qiáng)的控制臺(tái)顯示功能，並可最佳化後座乘客的視頻娛樂效果。

遮罩雙絞線連接系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)解析度更高的堆疊顯示（stack display）、備用相機(jī)、數(shù)位儀錶板、抬頭顯示及擴(kuò)展的客戶便捷埠（customer convenience port, CCP）功能來接收數(shù)位媒體中心的內(nèi)容，以提供頂尖的影音感受。遮罩雙絞線的通道數(shù)可以針對(duì)電路數(shù)更高的汽車連接器而增加。例如Molex 結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的五針遮罩式 HSAutoLink元件具有更佳的遮罩功能和額外的針數(shù)，因此可以滿足汽車領(lǐng)域嚴(yán)格的力學(xué)要求。此一符合USCAR-30標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)可支援USB 2.0的需求，以滿足OEM的系統(tǒng)認(rèn)證。

在傳統(tǒng)的線束裝配中，我們注意到銅纜和遮罩的高成本已成為了障礙。過渡到第五層光纜佈線系統(tǒng)的過程，可說是步步為營。部分業(yè)者傾向於使用塑膠光纖 （POF），這種做法雖然讓成本與複雜性飆升，但卻可以讓傳統(tǒng)銅纜產(chǎn)品和光纖之間的技術(shù)鴻溝銜接起來。未來的技術(shù)可能會(huì)充分利用POF和其他的進(jìn)步成果，為光纖和收發(fā)器提供新的技術(shù)路徑。

圖3 : 汽車的數(shù)位內(nèi)容方興未艾，為連接器帶來了不同的挑戰(zhàn)與影響。

汽車的數(shù)位內(nèi)容方興未艾。未經(jīng)定義的第三層顯示產(chǎn)業(yè)正處在技術(shù)變革之中。高度管理下的雙絞線說明之前的方法不足以滿足性能越來越高的鏈路分段（link segment）的要求。後端接雙絞線可能會(huì)產(chǎn)生不一致的線對(duì)，這在第二層系統(tǒng)中是無法接受的。線纜遮罩對(duì)預(yù)編織雙絞線（pretwisted wire）的固有改進(jìn)，可能會(huì)增加汽車連接系統(tǒng)的成本與複雜性。包含矽片、線纜和連接器在內(nèi)的端對(duì)端解決方案是可行的，無需使用價(jià)格高昂的遮罩層，但是需要一定的平衡來滿足物理要求和電氣要求。IEEE以及產(chǎn)業(yè)內(nèi)其他的組織都在積極推動(dòng)乙太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，這些標(biāo)準(zhǔn)或許可以指引未來發(fā)展的路徑。（本文作者任職於MOLEX公司）