高周波？高速？コネクタ製品は接続時代にどのように進化しているのか？

2021年1月に工業情報化部が発行した「基礎電子部品産業発展行動計画（2021-2023）」に基づき、接続部品などの主要製品の高端改善行動に関する規範的ガイドライン：『接続部品は、高周波、高速、低損失、小型化されたフォトニックコネクタ、超高速、超低損失、低コストの光ファイバーとケーブル、高電圧、高温、高引張強度の電気機器用ケーブル、高周波・高速・高層高密度のプリント基板、集積回路パッケージ基板、特殊プリント基板の開発に焦点を当てる。』同時に、電気コネクタの集積化技術の段階的成熟に伴い、集積電気コネクタの需要が今後の発展の傾向となり、高出力・低出力・複数信号制御を統合する集積需要が徐々に増加する見込みである。

(1) 電気コネクタ製品の開発動向

• 製品のサイズ構造は、小型化、高密度、低体積化、平坦化、モジュール化、標準化に向かって進展する。

• 機能的特徴の面では、知能化、高速化、無線化に向かって進展する。

• 統合的特徴の面では、多機能化、統合化、センサー統合に向かう。

• 環境耐性の面では、高温耐性、耐油性、防水性、厳格な密封性、耐放射線性、耐干渉性、耐振動性、耐衝撃性、高出力・高電流に向かう。

• 製品属性の面では、高信頼性、精密性、軽量化、低コストに向かう。

(2) 電気コネクタの技術開発動向

• 無線周波数伝送技術

40GHzコネクタの工学応用は、少量調達から大量調達への傾向を徐々に示しており、例として：2.92シリーズ、SMPおよびSMPMシリーズの工学応用周波数範囲は18GHzから40GHzに拡大している。「第14次五カ年計画」期間中、研究開発装置の使用周波数は60GHzに増加し、2.4シリーズ、1.85シリーズ、WMPシリーズの市場需要が増加し、技術は予備研究から工学応用へと進展している。

• 軽量化技術

さまざまな産業の省エネ・環境保護に対する要求の高まりや、航空宇宙、兵器・装備、通信、自動車、消費電子などの分野での軽量化の需要の高まりに伴い、コネクタ部品は安定した性能向上を確保しつつ、重量削減を実現すべきであり、コスト削減と慣性の小ささ、振動耐性を両立させるために、高強度のエンジニアリングプラスチックをメタリック外観のハウジングに置き換える傾向がある。

• 電磁シールド技術

今後、電子情報技術のさらなる発展と統合により、電磁適合性環境はより複雑で厳しいものとなる。高級軍用電子機器や民生用高速高周波伝送システムにおいても、電磁シールド技術は産業の発展の技術方向であり続ける。例えば、新エネルギー自動車産業では、車両システムの外部環境は厳しく、スペクトル範囲、エネルギー密度、干渉タイプが増加している。さらに、車内の高電圧・高出力の駆動システムは情報化・知能化された装置と高度に統合されており、その電気的特性と機能的特性は電磁干渉と密接に関連している。したがって、業界は電磁適合性に関する厳格な基準と試験仕様を策定している。

• 高速伝送技術

将来の軍事兵器システムの開発や通信の高速伝送要求に応えるため、業界は56Gbpsおよび112Gbpsの高速バックプレーン、高速ミゼナインコネクタ、高速クアドラチャーコネクタ、56Gbpsの高速ケーブルアセンブリ、224Gbpsの高速I/Oコネクタ、既存の高速コネクタを基盤とした次世代PAM4伝送技術の開発に焦点を当てている。高速製品は、金属補強によりコネクタの振動・衝撃耐性を向上させており、例としてランダム振動は0.1g²/Hzから0.2g²/Hz、0.4g²/Hz、0.6g²/Hzへと変化し、単一高速信号から「高速＋電力」、「高速＋電源＋RF」、「高速＋電力＋RF＋光ファイバー信号」の混合伝送へと進化している。これにより、装置のモジュール統合のニーズに対応している。

• 無線伝送技術

5G技術、モノのインターネット技術、テラヘルツ技術の発展により、無線伝送技術の伝送速度は1Gbpsを超え、伝送距離はミリメートルから100メートルに拡大し、遅延は大幅に短縮され、ネットワーク容量は倍増し、モジュールの統合度も高まっている。これにより、通信分野の多くの場面で従来のコネクタやケーブルに代わり、無線伝送技術の応用が促進されている。

• インテリジェント接続技術

AI時代の到来により、コネクタは今後単なる伝送機能を超え、センサー技術、知能識別技術、数学的信号処理技術を統合したインテリジェントコンポーネントへと進化し、システム機器の重要な接続部分で広く利用され、リアルタイムの状態検知、診断、早期警告機能を実現し、装置の安全性と信頼性、メンテナンス経済性を向上させる。

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