20年前,美國航空航天局(NASA)這個工業巨擘怎樣也想不到有一天要與一家位于格拉斯哥的初創公司爭奪衛星業務。此外,線纜連接架構還有能力改變所有已有的電氣產品設計。在任意電子設計中試想一下,它能夠帶來哪些創新。
世界的神奇之處在于四個字:世事難料。當我發現蘇格蘭格拉斯哥一家小公司正式進軍小型衛星建造業務時,心里就有這種感覺。我回想起自己在 20 世紀 70 年代于格拉斯哥東部地區的成長經歷。那時當地正處于困難時期(與其悠久的貿易和發明歷史相較而言)。在我長大的地方有廢棄的廣闊紅磚建筑,有巨大的起重機和生銹的私營鐵路支線,它們都在無聲地表達著這座城市的過去。它就像是工業時代的龐貝古城。過去,格拉斯哥的克萊德河畔一度孕育了 50 多家船廠,盧西塔尼亞號和伊麗莎白女王號(1和 2 號船)等等著名船舶都是在這兒建造的。到 20 世紀 70 年代,這里只剩下三四家船廠,留下來的主要是為了服務于皇家海軍和鉆井行業。這一切就好像是工業革命的列車停在了這兒,大家都紛紛下了車。說實在那段日子算不上怎樣的風光。
現在,克萊德太空公司(Clyde Space)正在制造售價 5萬美元的衛星,甚至在網上提供訂購服務。如果您沒有因此感到既驚訝又贊嘆,您一定是走神了。即便您不是 20 世紀 70 年代的格拉斯哥人,也會為他們的創新和想象力而贊嘆不已。
意想不到的變化占據主導地位
技術的黑天鵝──改變世界進程的意想不到的技術發展──將占據主導地位。它們使格拉斯哥進入了太空競賽領域。晶體管和互聯網是顯而易見的黑天鵝,但也有一些不太引入矚目的黑天鵝:新的材料和化學品、價格低廉的無線通信產品、在購買零件并組裝之前就能模擬復雜產品的軟件。3D 打印使每個人都有機會在僅花費 100 美元的情況下就擁有個人專屬的機械原型實驗室。價格極其低廉的 GPS 芯片使任何人都能定位其希望查找的幾乎所有東西。
試想象具潛質的另一“技術黑天鵝”:基于供電和數據線纜的架構的崛起,它能夠從價值或功用方面終結印刷電路板(PCB)的命運。PCB能夠向幾乎所有電子產品提供機械支持和電氣連接。利用常用的綠色材料焊接元件,構建錯綜復雜的網絡。可是PCB 的缺點是設計限制(它畢竟是硬性平面板材),它難以與其他元件協作,難以維修,造價昂貴,且信號強度會隨距離的增大而迅速衰減。PCB已經有許多年沒有發生過大的改變;我們都只是假定它永遠都會這樣持續下去。
高效、強大、靈活
基于線纜的架構,將設計師從位于產品核心的線路板構建工作中解脫出來。設計師可以完全忽略它,同時規避了大量的難題。電源和數據連接器可以正好“插入”需要它們的位置。脫離了PCB 板的限制,連接器間的最大距離大大增加:無源線纜(即非供電銅纜或光纜)間的長度延長了至少四倍,有源線纜(如有源光纜)則達到了數公里。PCB要求必須采用共面結構,而線纜連接結構則可在任何方向連接元件,物理結構可以縮小或徹底重新構建。架構設計師終于能夠跳出慣常認知,不受拘束地重塑產品。試想一下這會對整天與我們形影不離的電子設備(如智能紡織品及其他可穿戴設備、便攜式設備等等)帶來哪些影響。
較低的能耗、運營成本和環境影響
在大型電氣設備中,PCB 會嚴重影響冷卻氣流。氣流遇到 PCB 板后被阻擋并返回,必須通過熱能系統工程師的設計來消除這些影響。但是如果我們移除了這道“墻”又會如何?線纜架構沒有“墻壁”。空氣甚至是水都可以自由地流經整個設備,這樣具有更高的熱效率,從而降低能耗、運營成本,乃至減少對全球環境的影響。
此外,線纜通常也較 PCB 耐用,且可在容易使PCB翹曲的高熱惡劣環境下保持極佳的信號性能。線纜往往更易維修和修理:一旦出現問題,用戶也不必拔出帶有焊接元器件和錯綜復雜結構的電路板。可以設想一下完全采用線纜的架構:您所要做的就是拔掉一個元件,然后用新的替換它就行了。
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