技术的黑天鹅

趋势

PCB 板到了终结之时吗?

TE Connectivity (TE) 副总裁兼首席技术官 Phil Gilchrist 讨论技术的“黑天鹅”(改变世界进程的意想不到的技术发展)。

格拉斯哥的故事...

这个世界的神奇之处在于事物进化的不可预知性。几个月前,当我发现格拉斯哥(苏格兰)现在正式进军小型卫星建造业务时,不禁想到了这一点。读到这条消息的时候,我回想起了 20 世纪 70 年代自己在格拉斯哥东部地区的成长经历。那时,这个城市正处于困难时期(与其悠久的贸易和发明历史相较而言)。在我长大的地方,有废弃的广阔红砖建筑,有巨大的起重机和生锈的私营铁路支线,在无声地表达着这座城市的过去。它就像是工业时代的庞贝古城。过去,格拉斯哥的克莱德河畔上一度孕育了 50 多家船厂,著名的船舶,如卢西塔尼亚号和伊丽莎白女王(1 和 2 号船)就是在这儿建造的。到 20 世纪 70 年代,这里只剩下三四家船厂,它们能够保留下来,也主要是为了服务于皇家海军和钻井行业。这一切就好像是工业革命的列车停在了这儿,大家都纷纷下了车。那不是一段美好的时光。

...可以重现

现在,Clyde Space (clyde-space.com) 正在制造售价 5 万美元的卫星,您甚至可在网上购买它们。如果您没有因此感到既惊讶又赞叹,您一定是走神了。您不必是 20 世纪 70 年代的格拉斯哥人,也会为他们的创新和想象力而赞叹不已。

冷却

较之 PCB,提供更高的热效率

耐用

在严苛(高热)环境下维持信号性能

易于使用

可方便地插拔和更换

黑天鹅

重新设想技术

技术的黑天鹅(改变世界进程的意想不到的技术发展)会占据统治地位。它们使格拉斯哥进入了太空竞赛领域。晶体管和互联网是显而易见的黑天鹅,但也有一些不太引入瞩目的黑天鹅:新的材料和化学品、价格低廉的无线通信产品、在购买零件并组装之前就能模拟复杂产品的软件。3D 打印使每个人都有机会在仅花费 100 美元的情况下就拥有个人专属的机械原型实验室。价格极其低廉的 GPS 芯片使任何人都能定位其希望查找的几乎所有东西。

PCB 的末日?

基于供电和数据线缆的架构的崛起

如果愿意,您可以设想另一种可能的技术黑天鹅:基于供电和数据线缆的架构的崛起,它能够从价值或功用方面终结印刷电路板 (PCB) 的命运。PCB 能够提供您能想到的几乎所有电子产品的机械支持和电气连接。利用常用的绿色材料焊接元件,构建错综复杂的网络。PCB 的缺点是设计限制(它毕竟是扁平的硬板),它难以与其他元件协作,难以维修,造价昂贵,且信号强度会随距离的增大而迅速衰减。PCB 已经有许多年没有发生过大的改变;我们都只是假定它永远都会这样持续下去。

基于线缆的架构将设计师从位于产品核心的线路板构建工作中解脱出来。 设计师可以完全忽略它,同时规避了大量的难题。电源和数据连接器可以正好“插入”需要它们的位置。脱离了PCB 板的限制后,连接器间的最大距离大大增加:无源线缆(即非供电铜缆或光缆)间的长度延长了至少四倍,有源线缆(如有源光纤)则达到了数公里。PCB 要求必须采用共面结构,而线缆连接结构则可在任何方向连接元件。物理结构可以缩小或彻底重新构建。架构设计师终于能够跳出惯常认知,不受拘束地重塑产品。可以设想一下这会对整天与我们形影不离的电子设备(如智能纺织品及其他可穿戴设备、便携式设备等)带来哪些影响。

即插即用

较低的能耗、运营成本和环境影响

在大的电气设备中,PCB 会严重影响冷却气流。气流遇到 PCB 板后被阻挡并返回。通过热能系统工程师的设计来消除这些影响。但是,如果我们移除了这道“墙”又会如何?线缆架构没有“墙壁”。空气甚至是水都可以自由地流经整个设备,这样具有更高的热效率,从而降低能耗、运营成本,乃至减少对全球环境的影响。

 

此外,线缆通常也较 PCB 耐用,且可在 PCB 容易翘曲的高热恶劣环境下保持极佳的信号性能。线缆往往更易维修和修理:一旦出现问题,用户也不必拔出带有焊接元器件和错综复杂结构的电路板。可以设想一下完全采用线缆的架构:您所要做的就是拔掉一个元件,然后用新的替换它就行了。

关于技术黑天鹅,最让人惊叹的是您通常不会预料到它的到来。
Phil Gilchrist,
副总裁兼首席技术官

摘要

就在您以为某个东西是完全静止、固定的,没有人会想到能以其他方式实现它的时候,“黑天鹅”突然结束了这一切,新的增长大门随之开启。20 年前,美国航空航天局这个工业巨擎无论如何也不会想到自己有一天要与一家位于格拉斯哥的初创公司争夺卫星业务。此外,线缆连接架构还有能力改变所有已有的电气产品设计。在任意电子设计中试想一下,它能够带来哪些创新。