USB?Type C正在智能手機、筆記本電腦和汽車等應用領域大跨步演進,最近更是利好消息不斷。一方面,蘋果下一代手機將采有18W快充和Type C接口,這將加速Type C接口一統江湖。另一方面,新思科技公開演示USB3.2標準產品,數據傳輸速率增長一倍,性能大幅提升將為Type C帶來更多發展空間。
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然而,目前Type C遠未普及,制約因素有哪些?在量升、價跌的時刻,中國連接器和線纜企業應如何把握機遇贏得未來?
市場高速發展
據IHS Markit的最新研究顯示,預計2021年具有至少一個USB-C端口的設備將達到近50億臺,高于2016年的3億臺設備,年復合年增長率(CAGR)超過70%。2017年出貨量最大的領域是移動電話、移動電腦、閃存盤、媒體平板和擴展塢。
IHS預測,美國的USB-C連接器市場將在2021年達到近12億美元,增長率為30%。預計到2021年,
富士康科技集團全球采購服務總處、電子零組件工程處、被動零件工程部課長周志富在接受記者采訪時表示:“現在消費性電子,比如手機、平板電腦等設備,都用到了Type C,而且消費者現在已經在生活中都用了。我們富士康早已在Type C、USB3.0、USB3.1等方面進行布局,畢竟我們是USB協會的會員,也參與協會的規范制訂等工作,不管是哪種類型的Type C,我們都有布局,包括專利、結構設計、材料等方面都有做深入的研究布局。”
深圳市信而昌電子有限公司總經理何建成在接受《國際線纜與連接》雜志記者采訪時認為,目前Type C市場行情不錯,每個月都在呈上升的趨勢。東莞市興科杰鑫電子有限公司何林浩同樣表示,Type C用量越來越大。
深圳市鵬毅實業有限公司業務副總李德貴則表示:“從目前來看Type C市場行情很好。傳統手機接頭幾乎要被全面替代了。現在幾乎沒什么手機廠在問我們要Micro接頭,幾乎都是Type C。我們目前訂單量增長了一倍多。”
路華科技(深圳) 有限公司Type C產品總監陳泗鵬也表示:“我們公司去年Type C產品還未起步,今年已經起量了。去年一個月的訂單也就一萬多條,今年一開始我們接到的訂單量增長幅度很大,其中一款USB3.1標準的產品每月應該有60萬條,翻了幾十倍。”
另一方面,由于蘋果和華為等廠商取消了傳統耳機接口,采用了Type C接口進行音頻傳輸,因此也拉動了Type C耳機的市場需求。創旭偉業有限公司總經理楊國立對《國際線纜與連接》記者表示:“去年Type C處于推廣期,還沒怎么有量,而從華為mate10發布以后,市場對Type C耳機的認識度有了明顯的提升。今年華為、小米新款的手機發布以后,目前Type C音頻需求量一直在增加,客戶的興趣度也在增加。”
與此同時,Type C市場的快速發展也拉動了生產設備需求。深圳市中海通機器人有限公司董事長劉光輝表示:“我們主要研發和生產設備,為線束生產廠家提供生產設備產品,因此,隨著Type C市場的不斷升溫,我們目前相關設備的出貨量也還可以。”
2018年將會普及嗎?
經過了近2年的發展,目前USB Type C的成長已然明顯,目前韓、中、日、臺等安卓大廠,都已推出基于此界面的手機。
整體而言,USB Type-C的趨勢已成,成為市場主流只是時間問題。從廠商的產品面來看,USB Type A的進入門檻較低,產品利潤日漸稀薄,相對之下,Type C產品的利潤更為豐厚,而且目前技術也開始進入成熟期,這無疑成為廠商布局的強大動能,因此有人提出,2018年有機會成為USB Type-C邁向普及的一年。
對此,深圳慧能泰半導體科技有限公司總經理謝仁踐表示認同。他認為:“Type C憑借著自身的優勢,在過去的兩三年得到了快速發展,跨入2018年,我相信這個已經是可以實現全面的普及,從原來的手機到平板電腦、筆記本電腦、游戲機,甚至無人機等各個領域已經取得了廣泛的發展,所以這一點我絕對是認同的。”
陳泗鵬則反問道:“今年幾乎所有新款手機、電腦、筆記本、還有固態硬盤,都采用Type C接口。它是一種趨勢,而且USB 協會要求要在2020年統一采用Type C。所以如果不跟上,那是不是就會落后?”
何建成也表示:“它其實現在已經在普及了,前兩年大家都還不是很熟悉,現在許多新的終端設備都已經在采用Type C了,整個國際市場都在非常快速地增長。”
李德貴認為:“今年百分之百普及還不太可能,因為有些機器設備的更新沒那么快,但是百分之八九十應該是沒問題。從目前來看,終端客戶基本轉換過來了,而市場零售還是有一些老產品在賣,但是也不多了,我相信2018年應該能夠陸陸續續轉過來了。”
何林浩認為:“現在正在按這個趨勢發展,2018年會成為一個關鍵年。但同時,Type C接下來需要進行改動,因為Type C目前功能只是充電功能,很多功能還沒有辦法實現。”
不過,Type C耳機的普及速度則會比較緩慢。楊國立對《國際線纜與連接》記者表示:“Type C耳機的普及應該沒那么快,2018年市場對它會有更深的認識,現在還有很多客戶對type C耳機是認識不是很清晰,2018年我認為是一個鞏固的過程。”
不過,Type C要走向普及,甚至實現“大一統”,還需要克服許多問題。周志富認為:“目前來說Type C應用并沒有完全放開,為什么呢?第一個原因是成本,另一個原因是目前的使用場景比較簡單。現在還用不到那么高的傳輸速率,因為現在消費者只是下載考核數據或者簡單充電。但未來的趨勢是會一統天下,比如取代HDMI等接口,這是需要一個發展過程,因此Type C應用還是初級階段。”
價格降下來了嗎?
Type C接口具有小巧纖薄、高速傳輸、正反可用、一口多用、供電提升等許多優勢,它的普及將是指日可待的。然而,要實現這一目標需要改變消費者使用習慣,以及成熟的技術和合理的價格。因此,Type-C的市場價格與周邊支持日益關鍵。
以蘋果公司的多款Type-C轉換配件為例,如用USB-C接口實現HDMI、標準USB 3.1及USB-C輸出的USB-CAV視頻轉換器,產品售價高達588元人民幣;最新推出的實現Type-C USB與自家Lightning雷電接口設備的直連數據線,售價也分別需要25美元和35美元(約合160元和230元人民幣)。
IHS Markit分析師Noman Akhtar表示,目前與傳統USB Type-A或USB Type-B端口所需的接口IC相比,半導體產品的成本較高是阻礙USB-C推廣的最大挑戰。
而周志富認為,專利問題是導致Type C價格較貴的原因之一。他表示:“拒我了解,現在業界還是比較關注它的專利問題,這方面許多連接器企業大家都會受到限制,但是未來有可能會逐步開放,只有讓更多企業進入這個領域,這樣才能真正降低成本,否則門檻太高那就很難發展。”
那么經過兩年的發展,Type C產品價格下降了嗎?何建成表示,隨著技術的不斷的突破,Type C的整體成本都在大幅度降低。
除了技術進步,產量增加也有利于價格下降。李德貴對記者表示:“目前Type C周邊支持改善很多,而且現在價格都下來了。主要是因為做Type C線纜和連接器的廠商多了,通過相關認證的廠商多了。”
何林浩也認為,芯片剛開始肯定貴,但隨著Type C產量增大了,成本就降下去了。
劉光輝也表示:“Type C產品價格下降得很快。現在一條Type C數據線的價格可能就是Micro接口的兩倍而已,沒有貴太多。這是因為產量的提升,再加上大廠都想在這里分一杯羹,所以大家把利潤空間都壓得很死。”
但陳泗鵬認為,與傳統線纜相比,Type C其實還是很貴的,尤其是支持USB3.1標準的產品。“Type C 2.0現在的競爭力很強,所以它的價格下降很多。但是USB 3.1產品有獨特之處,它對高頻控制的要求很嚴,所以用的材料,例如所需的線材的抽線都要20多天,另外它的PCB板的采購時間都比較長。”
不過,他認為,隨著技術的不斷進步和介入的廠商越來越多,未來USB3.1產品價格也會降下來了。據他透露,他們公司目前已經開發出了USB3.2產品。
而Type C耳機方面,楊國立認為:“現在Type C耳機當然比較貴,因為它是數字化技術,它采用了一些芯片,這樣從材料方面就比傳統耳機貴很多。”但他認為,市場價格不是問題,現在的問題是兼容性,這使得用戶很糾結。但最大的問題還是消費習慣的改變。
周志富認為,如果Type C能夠把音頻信號全部整合了,就是一統天下的時候了,但現在因為還有很多接口在用,完全取代需要一個過程。而且Type C如果要支持視頻、音頻應用場景,就要需要開發音頻驅動IC,那么就會增加成本。另外傳統規格要淘汰,需要采用新的規格和認證,那么也會增加一系列成本。
技術挑戰解決了嗎?
現在行業標準正在向USB Type-C發展,支持USB 3.1和USB-PD,甚至很多廠商已經開始支持USB3.2標準。支持USB-PD的Type-C連接器最高功率可達100 W (5 A,20 V),而支持USB 3.1的全數據速率達到10Gbit/s。可見,連接器產品必須在有限的空間內發揮做出更加精細化功能繁多的產品,而且必須承受較高的電流并進行高速數據傳輸,因此技術難度要求越來越高。
除了要達到小尺寸,還面臨著其他挑戰,包括散熱、機械穩定性等。此外,產品也必須符合國際的可燃性標準,來提高產品的安全性。
那么經過2年時間的磨合打造,目前Type C線纜和連接器已經克服了上述問題了嗎?眼前還存在哪些技術難題?
對此,李德貴認為:“現在支持USB2.0的Type C連接器已經沒什么技術難題了,許多廠商都普遍能做了。現在的技術難題主要集中在USB3.1標準產品上,這類產品的生產工藝流程還是比較復雜的,需要所有的供應商產聯手,從加工流程著手去實現技術突破,從而才能把效率提起來、把良率提起來、把產品價格降下來。”
何建成認為,Type C已經在拉伸、EMI、EMC、高頻等方面都已經有所突破了。但“結構上還存在很大的優化空間。”
陳泗鵬則認為由于Type C支持PD充電,這對銅材要求比較高。如果是像傳統產品那樣采用單根銅絲,要承受這么大的功率,很多廠商是達不到要求的。我們是分成四個接口來承接電源,所以可以達到要求。”
周志富則認為,Type C連接器方面存在的技術難題還很多。“結構設計和生產方面國內企業都沒問題。但是比較核心的制造、材料研發,尤其是檢測我們還有短板。同時,一些關鍵材料和電鍍工藝方面也是有一些差距的。”
謝仁踐認為,如果要實現100瓦5安培的快速充電,對于Type C來說還是存在很多的挑戰的。一方面,電壓要滿足20伏以上,對線材的耐壓等級提出更高的要求。另一方面電流要達到5安培,那就對采樣電路、檢測電路的精度等方面提出了更高的要求。還有協議芯片要確保線纜能夠傳輸5安的電流能力。
而由于Type-C在略小于Micro-B連接器的前提下內建更多接腳,并大幅提高充電功率,將衍生更嚴重的散熱、雜訊和電磁干擾(EMI)問題。而且,第1代和第2代USB 3.1能提供更高的數據速率,但會帶來在USB有源電纜設計中減輕信號完整性損失的挑戰。
對此,陳泗鵬認為,這與產品的屏蔽性能有關,屏蔽做的好就可以避免這些問題。李德貴表達了同樣的觀點:“產品的屏蔽率如果足夠好,基本上就不存在這個問題。”而周志富認為,需要通過結構上的處理、材料運用和仿真來解決這些問題。
佳燁科技股份有限公司徐玉宗總監認為,Type C最大的難點在于它的尺寸非常的小,微小的尺寸或說材料差異都會導致它的特性的變動,對高頻的要求比較高,所以需要廠商不斷去做測試,更需要廠商在制程中間不停去監控它,以確保產品特性能夠滿足要求。
他還提到,高速線纜或連接器的訊號完整性主要跟訊號損失、反射和干擾三個部分有關。“首先最基本的就是反射問題,也就是說要做好阻抗控制,而且Type C要求那么高,所以它阻抗要求變動性要更小,這就是最有難度的地方。損失跟導體材料和介質的損失有關系。”因此他強調,Type C連接器要想達到USB3.1/3.2標準,必須要要做好產品測試和仿真。
防水專利有必要嗎?
最近,蘋果公司有許多新聞都與連接器、線纜行業有關系。除了上面提到的,蘋果下一代手機將采用Type C和PD快充外,前段時間,拒國外媒體Patently Apple報道,蘋果新申請了兩項專利,主要是為了提升Lightning接口的防水性能。這引起了連接器行業的無線猜想,而對于連接器的防水性能業界各有說法。
劉光輝表示,防水方面連接器、線纜行業一直都有相關研究,因此蘋果這次并不是新鮮事,更有難度的防水連接器和線纜行業都已有相關產品,比如深海里的線纜,還有比較常見的室外線纜。
陳泗鵬則認為:“我覺得Lightning接口沒必要防水,因為我們不會在下雨天或游泳的時候充電或使用。而且Lightning是輸出口,那接收口如果沒有防水功能,真正要防水這兩個地方都要做好密閉性。”不過,他也提到,他們公司都有在做防水的實驗。
但李德貴認為這是一個新技術,也是一個新的潮流。“因為每年都會電子產品都更新換代,需要技術及時提升,我相信很多企業未來肯定要跟進,也會朝這個方向去研究。”
周志富則提到了防水性能的實用性。“手機等設備是手持產品,由于現在運動等應用場景越來越多,設備跟汗液接觸機會增大,而手上的汗液具有酸性、堿性,那么必須要做一些IP67等防水防塵設計,蘋果這個防水專利是跟目前的使用習慣和應運用場景相關的。”
但他表示,這種防水技術其實比較成熟,現在市面上甚至都有了防水手機,因此防水防塵都沒問題,只需進行簡單的結構處理。但是主要還是要零件做好密封和防水,而要防水效果好,就要通過檢測來驗證。
無疑,Type C“大一統”為連接器和線纜行業描繪了宏偉壯觀的藍圖,已經在引發產業變革,同時蘊藏著巨大的商業機遇。但與此同時,隨著標準不斷演進,功能不斷增強,Type C還有許多技術問題亟待克服,而且時不我待,稍有落后再難追趕。
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