如今，當(dāng)你置身于一輛新款汽車的座艙，一定會(huì)深切地體會(huì)到：今天的汽車正在不斷突破固有的“邊界”，變得讓人感到“陌生”——它不再是一輛單純的交通工具，而是一個(gè)裝在輪子上的超大個(gè)“智能移動(dòng)設(shè)備”。

之所以有這樣的體驗(yàn)，主要源自于汽車在兩方面的變化：

一方面，汽車的“內(nèi)涵”在不斷豐富：在汽車內(nèi)部，越來(lái)越多的功能被集成進(jìn)來(lái)，信息娛樂(lè)系統(tǒng)、ADAS和自動(dòng)駕駛、電子儀表盤(pán)、多屏/大屏顯示、駕駛者疲勞監(jiān)測(cè)、智能門(mén)禁……不一而足，從而為用戶帶來(lái)前所未有的駕乘體驗(yàn)。

另一方面，汽車的“外延”也在持續(xù)拓展：汽車通過(guò)各種無(wú)線互連技術(shù)（如蜂窩網(wǎng)絡(luò)、IEEE 802.11p、GPS，以及新興的NTN非地面網(wǎng)絡(luò)），與外部的智能交通系統(tǒng)及互聯(lián)網(wǎng)連為一體，實(shí)現(xiàn)真正的“車聯(lián)萬(wàn)物（V2X）”，由此帶來(lái)更多創(chuàng)新的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（如車載遠(yuǎn)程信息處理、交通信息感知和智能導(dǎo)航），并賦能“軟件定義汽車”的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)OTA讓汽車功能通過(guò)軟件升級(jí)得以“常用常新”。

值得注意的是，上述這些汽車功能的“跨界”，都會(huì)指向一個(gè)結(jié)果，那就是——汽車作為車聯(lián)網(wǎng)中的一個(gè)信息節(jié)點(diǎn)，其產(chǎn)生、處理和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量將呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)。想要承載這些海量數(shù)據(jù)的大吞吐量通信和交互，需要一個(gè)強(qiáng)大且可擴(kuò)展的車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)（IVN）提供支撐；而在架構(gòu)這樣的IVN時(shí)，高速、可靠的連接解決方案是不可或缺的一個(gè)要素。

高速IVN連接的技術(shù)挑戰(zhàn)

為車載電子設(shè)備及IVN提供高速互連解決方案，不是一個(gè)新課題，它一直伴隨著汽車電子化和電氣化的發(fā)展不斷演進(jìn)，各種各樣的連接器和線纜構(gòu)成了車載數(shù)據(jù)和信息的通路，車載電子設(shè)備部署在哪里，這條“路”就會(huì)鋪設(shè)到哪里。

不過(guò)，作為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的、功能和性能快速迭代的新一代汽車，其所需要的“連接之路”與以往相比，肯定有一些特別之處。歸納起來(lái)，有以下幾個(gè)方面：

實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸

面對(duì)海量數(shù)據(jù)，“高速”顯然是IVN連接方案首要的考量因素。這需要相關(guān)的互連產(chǎn)品與時(shí)俱進(jìn)不斷優(yōu)化性能，能夠支持各類高速數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，使其在車載應(yīng)用中落地。

與此同時(shí)，在密集搭載各類電子設(shè)備的車輛中，電磁環(huán)境會(huì)變得更為復(fù)雜，EMI電磁干擾的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)顯著增加，因此如何實(shí)現(xiàn)有效的EMI控制，保障高速通信的信號(hào)完整性，保持信號(hào)質(zhì)量和合規(guī)性，也是高速IVN連接需要解決的一個(gè)關(guān)鍵課題。

提供緊湊型連接方案

不難理解，汽車電子功能的擴(kuò)展，需要更為緊湊和輕量化的連接解決方案，小型化的互連系統(tǒng)在提升空間利用率，實(shí)現(xiàn)更高密度數(shù)據(jù)和電力傳輸方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

實(shí)現(xiàn)高密度的連接，一方面可以通過(guò)連接器的設(shè)計(jì)和材料創(chuàng)新，壓縮產(chǎn)品的外形；另一方面，基于可擴(kuò)展的模塊化設(shè)計(jì)，在同一連接單元中實(shí)現(xiàn)多功能的混合連接，也是一個(gè)有效的路徑。

提升可靠性和耐久性

由于汽車應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，且關(guān)乎用戶安全，因此行業(yè)對(duì)于車載元器件產(chǎn)品的可靠性和耐久性有更為嚴(yán)苛的要求，涉及防水和防塵、抵御振動(dòng)和機(jī)械應(yīng)力，以及耐受極端溫度沖擊等多個(gè)方面。

值得一提的是，通常高可靠性與小型化、低成本等特性往往是“不可兼得”的，因此如何平衡各個(gè)要素之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的解決方案，也是連接器廠商面對(duì)的一大挑戰(zhàn)。

支持新一代車載電子電氣架構(gòu)

隨著功能日趨豐富、系統(tǒng)日益復(fù)雜，傳統(tǒng)的車載電子電氣架構(gòu)已經(jīng)無(wú)法滿足開(kāi)發(fā)要求，因此新一代的區(qū)域（Zonal）控制架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。

所謂區(qū)域控制架構(gòu)，就是將車載電子設(shè)備按照其在車輛中的物理位置劃分為不同的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域由一個(gè)中央控制器進(jìn)行分區(qū)管理，這種架構(gòu)可以更大限度地簡(jiǎn)化車輛內(nèi)部布線的復(fù)雜性，減少線纜的長(zhǎng)度和重量，且提供更強(qiáng)的功能擴(kuò)展的靈活性。

支持區(qū)域控制這一全新架構(gòu)，需要連接器廠商能夠緊跟技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，并且及時(shí)響應(yīng)來(lái)自一線車企和開(kāi)發(fā)者的反饋，快速推動(dòng)產(chǎn)品的迭代。

總之，打造高速IVN連接解決方案，需要處理高數(shù)據(jù)負(fù)載、支持多種通信協(xié)議、實(shí)現(xiàn)更緊湊的外形、符合嚴(yán)格的汽車級(jí)可靠性標(biāo)準(zhǔn)，并能夠滿足新一代車載電子電氣架構(gòu)開(kāi)發(fā)所需……這些設(shè)計(jì)要求中，實(shí)現(xiàn)一二也許并不難，但如果想要在實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)中做到“面面俱到”，就要考驗(yàn)連接器廠商的專業(yè)能力了。

Molex的高速IVN連接方案

作為連接器領(lǐng)域的實(shí)力玩家，Molex通過(guò)了這樣的“考驗(yàn)”，推出了一系列滿足未來(lái)IVN開(kāi)發(fā)所需的連接器產(chǎn)品。今天，我們就帶大家一起來(lái)認(rèn)識(shí)其中幾款經(jīng)過(guò)市場(chǎng)驗(yàn)證的“明星”產(chǎn)品。

Mini50連接系統(tǒng)

車載電子產(chǎn)品數(shù)量的激增，要求在同等的空間內(nèi)容納更多電子元器件，這一需求極大地推動(dòng)了對(duì)小型化互連產(chǎn)品的需求。

Molex的Mini50連接系統(tǒng)就是為了滿足這樣的需求而開(kāi)發(fā)的，其與傳統(tǒng)的USCAR 0.64mm連接器相比，可節(jié)省50％的空間；而且其0.13-0.35mm2的CTX50端子線夾設(shè)計(jì)，有助于在保持抓握強(qiáng)度的同時(shí)使用更小線徑的線纜，實(shí)現(xiàn)更緊湊、輕質(zhì)和低成本的互連方案。

圖1：Mini50連接系統(tǒng)（圖源：Molex）

考慮到車載電子產(chǎn)品密度的增加，更容易造成裝配上的錯(cuò)誤，同時(shí)高振動(dòng)的環(huán)境也會(huì)帶來(lái)連接可靠性的風(fēng)險(xiǎn)，因此Mini50連接系統(tǒng)在提升產(chǎn)品可靠性上，也采取了一系列創(chuàng)新的優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括：

在插座外殼中配備獨(dú)立次級(jí)鎖閂（ISL）端子固定功能，增強(qiáng)連接的穩(wěn)固性；

提供連接器定位（CPA）鎖拴功能選項(xiàng)，防止連接器意外脫落；

密封型的產(chǎn)品符合IPX8防護(hù)等級(jí)，滿足更嚴(yán)苛的環(huán)境應(yīng)用所需；

采用高溫?zé)崴苄退芰贤鈿ぃ褪?60°C的高溫，可兼容紅外和波峰無(wú)鉛焊接工藝；

導(dǎo)向結(jié)構(gòu)與公端底座一體注塑，為立式和臥式連接器提供布線和模塊設(shè)計(jì)靈活性；

板對(duì)齊和抓板功能，簡(jiǎn)化了電路板上的底座放置操作，并有助于在焊接操作期間將底座固定在電路板上，以及在連接器插拔期間保護(hù)焊接結(jié)構(gòu)。

提供3種防錯(cuò)極性選項(xiàng)（機(jī)械、視覺(jué)和顏色），可實(shí)現(xiàn)有限的定制并避免錯(cuò)配。

正是由于Mini50連接系統(tǒng)可在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)緊湊、可靠的連接，且提供多樣化的產(chǎn)品配置和類型，因此廣泛適用于車載信息娛樂(lè)、照明和暖通空調(diào)系統(tǒng)等應(yīng)用。

圖2：Mini50與USCAR 0.64mm連接器相比，可節(jié)省約50％的空間（圖源：Molex）

HSAutoLink II互連系統(tǒng)

如上文所述，汽車中高性能電子設(shè)備數(shù)量的增加，要求車載網(wǎng)絡(luò)提供高速、實(shí)時(shí)、安全、穩(wěn)定的連接，與此同時(shí)還要考慮支持多種通信協(xié)議和應(yīng)用的需求，以提供更強(qiáng)的可擴(kuò)展性。這種“既要又要還要”的設(shè)計(jì)需求，Molex的HSAutoLink II互連系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了！

HSAutoLink II連接器和電纜組件為車載網(wǎng)絡(luò)提供了多功能且強(qiáng)大的高速差分線對(duì)連接解決方案，該堅(jiān)固耐用的小型化汽車級(jí)連接器，支持多協(xié)議、多功能互連，可謂是一名“六邊形戰(zhàn)士”。

圖3：HSAutoLink II互連系統(tǒng)（圖源：Molex）

具體來(lái)講，HSAutoLink II互連系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1多協(xié)議高速數(shù)據(jù)傳輸

HSAutoLink II互連系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)13.5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率，支持DisplayPort、LVDS、USB1.0至3.0 Gen I、FPD-Link I至IV、GMSL1至3和以太網(wǎng)等多種傳輸協(xié)議，不僅適配當(dāng)今汽車網(wǎng)絡(luò)需求，更可助力打造面向未來(lái)的可擴(kuò)展架構(gòu)。

2堅(jiān)固耐用，性能可靠

HSAutoLink II連接器的設(shè)計(jì)符合USCAR規(guī)范，其壓力鎖緊機(jī)制能有效抵御沖擊或振動(dòng)，保證連接可靠性；連接器定位（CPA）功能既能確保插接牢固又方便用戶安裝；低插入力螺旋（LFH）端子接口、配合360°全屏蔽插芯設(shè)計(jì)，提供強(qiáng)大的EMI防護(hù)能力，確保高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)完整性。此外，HSAutoLink II 系統(tǒng)還提供密封式連接器和插座，支持IP67級(jí)防護(hù)等級(jí)，定制設(shè)計(jì)還可達(dá)到更高的IP69K等級(jí)，以滿足各類惡劣環(huán)境的應(yīng)用要求。

3多功能緊湊型設(shè)計(jì)

HSAutoLink II 系統(tǒng)與其他汽車高速連接器相比，具有明顯的小型化優(yōu)勢(shì)，且其具有多種高速插針配置和電纜出口選項(xiàng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)PCB空間節(jié)省效果顯著。此外，HSAutoLink II系統(tǒng)還提供與Mini50端子系統(tǒng)搭配的混合連接選項(xiàng)，以實(shí)現(xiàn)更高密度的連接，提升有限空間的利用率，賦能多功能的互連。

圖4：HSAutoLink II 系統(tǒng)與其他HSD連接器相比，在節(jié)省PCB空間方面優(yōu)勢(shì)明顯（圖源：Molex）

基于這些優(yōu)勢(shì)特性，HSAutoLink II 系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展出多種不同型號(hào)的產(chǎn)品組合，并提供定制化的解決方案，以滿足各類高速、可靠、小型化的汽車互連設(shè)計(jì)要求，廣泛適用于車載攝像頭、診斷/數(shù)據(jù)上傳、信息娛樂(lè)、導(dǎo)航、遠(yuǎn)程信息處理、ADAS等領(lǐng)域。

圖5：豐富的HSAutoLink II 系統(tǒng)產(chǎn)品組合（圖源：Molex）

高速FAKRA-Mini互連系統(tǒng)

如果說(shuō)HSAutoLink II系統(tǒng)在高速IVN連接領(lǐng)域，是一個(gè)綜合實(shí)力出色的“全能“型選手，那么高速FAKRA-Mini（HFM）互連系統(tǒng)名副其實(shí)，主打的就是“高速”二字。

HFM互連系統(tǒng)提供了一種緊湊型、高性能同軸連接解決方案，專為新一代車輛架構(gòu)而量身定制，與標(biāo)準(zhǔn)FAKRA連接器相比外形更小、處理速度更快——空間節(jié)省了80%，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)28Gbps，頻率可達(dá)20GHz，適用于ADAS和其他高級(jí)、數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用，如攝像頭、車聯(lián)網(wǎng)（V2X）通信和信息娛樂(lè)系統(tǒng)。

圖6：高速FAKRA-Mini（HFM）互連系統(tǒng)（圖源：Molex）

在實(shí)現(xiàn)出色的高速性能的同時(shí)，HFM系統(tǒng)也傳承了Molex其他車載連接器“高可靠性”的技術(shù)基因：連接器強(qiáng)大的鎖定功能可在易受振動(dòng)和溫度大幅波動(dòng)的汽車運(yùn)行環(huán)境中實(shí)現(xiàn)一致的連接性和長(zhǎng)期可靠性；集成式二級(jí)鎖（ISL）和可選的連接器位置保證（CPA）功能，提供穩(wěn)固的保持力；密封型產(chǎn)品則通過(guò)防止液體和水分侵入，增強(qiáng)其在惡劣環(huán)境中的耐用性。

圖7：高速FAKRA-Mini與FAKRA連接器比較（圖源：Molex）

目前，HFM互連系統(tǒng)包括單位、雙位、雙層堆疊和四排連接器，適用于線對(duì)線、線對(duì)模塊以及線對(duì)設(shè)備等各類解決方案，為汽車架構(gòu)未來(lái)的升級(jí)提供了一種多功能、適應(yīng)性超強(qiáng)的高速互連解決方案。

圖8：高速FAKRA-Mini（HFM）產(chǎn)品組合（圖源：Molex）

本文小結(jié)

毋庸置疑，在未來(lái)萬(wàn)物互聯(lián)的世界中，汽車將作為一個(gè)重要的邊緣節(jié)點(diǎn)，在承擔(dān)傳統(tǒng)交通運(yùn)輸工作的同時(shí)，扮演前所未有的“移動(dòng)智能設(shè)備”的角色。這種轉(zhuǎn)型的背后，需要高速的IVN連接技術(shù)提供支撐，讓數(shù)據(jù)真正成為汽車“跨界”進(jìn)化背后的強(qiáng)大引擎。

這樣的趨勢(shì)，也催生了新一代高速、高可靠、小型化、可擴(kuò)展汽車互連產(chǎn)品和解決方案的發(fā)展。

圖9：Molex主要高速IVN解決方案比較（圖源：Molex）

本文介紹的幾款高速IVN連接方案，就是Molex瞄準(zhǔn)這些趨勢(shì)而打造的創(chuàng)新產(chǎn)品，想要進(jìn)一步了解它們的技術(shù)細(xì)節(jié)，參透未來(lái)高速IVN連接的開(kāi)發(fā)要訣，來(lái)貿(mào)澤電子的技術(shù)專題看看吧——