PCB 板到了終結(jié)之時(shí)嗎

20年前，美國(guó)航空航天局(NASA)這個(gè)工業(yè)巨擘怎樣也想不到有一天要與一家位于格拉斯哥的初創(chuàng)公司爭(zhēng)奪衛(wèi)星業(yè)務(wù)。此外，線(xiàn)纜連接架構(gòu)還有能力改變所有已有的電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在任意電子設(shè)計(jì)中試想一下，它能夠帶來(lái)哪些創(chuàng)新。

世界的神奇之處在于四個(gè)字：世事難料。當(dāng)我發(fā)現(xiàn)蘇格蘭格拉斯哥一家小公司正式進(jìn)軍小型衛(wèi)星建造業(yè)務(wù)時(shí)，心里就有這種感覺(jué)。我回想起自己在 20 世紀(jì) 70 年代于格拉斯哥東部地區(qū)的成長(zhǎng)經(jīng)歷。那時(shí)當(dāng)?shù)卣幱诶щy時(shí)期(與其悠久的貿(mào)易和發(fā)明歷史相較而言)。在我長(zhǎng)大的地方有廢棄的廣闊紅磚建筑，有巨大的起重機(jī)和生銹的私營(yíng)鐵路支線(xiàn)，它們都在無(wú)聲地表達(dá)著這座城市的過(guò)去。它就像是工業(yè)時(shí)代的龐貝古城。過(guò)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(hào)和伊麗莎白女王號(hào)(1和 2 號(hào)船)等等著名船舶都是在這兒建造的。到 20 世紀(jì) 70 年代，這里只剩下三四家船廠，留下來(lái)的主要是為了服務(wù)于皇家海軍和鉆井行業(yè)。這一切就好像是工業(yè)革命的列車(chē)停在了這兒，大家都紛紛下了車(chē)。說(shuō)實(shí)在那段日子算不上怎樣的風(fēng)光。

現(xiàn)在，克萊德太空公司(Clyde Space)正在制造售價(jià) 5萬(wàn)美元的衛(wèi)星，甚至在網(wǎng)上提供訂購(gòu)服務(wù)。如果您沒(méi)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(jì) 70 年代的格拉斯哥人，也會(huì)為他們的創(chuàng)新和想象力而贊嘆不已。

意想不到的變化占據(jù)主導(dǎo)地位

技術(shù)的黑天鵝──改變世界進(jìn)程的意想不到的技術(shù)發(fā)展──將占據(jù)主導(dǎo)地位。它們使格拉斯哥進(jìn)入了太空競(jìng)賽領(lǐng)域。晶體管和互聯(lián)網(wǎng)是顯而易見(jiàn)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(xué)品、價(jià)格低廉的無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)品、在購(gòu)買(mǎi)零件并組裝之前就能模擬復(fù)雜產(chǎn)品的軟件。3D 打印使每個(gè)人都有機(jī)會(huì)在僅花費(fèi) 100 美元的情況下就擁有個(gè)人專(zhuān)屬的機(jī)械原型實(shí)驗(yàn)室。價(jià)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(zhì)的另一“技術(shù)黑天鵝”：基于供電和數(shù)據(jù)線(xiàn)纜的架構(gòu)的崛起，它能夠從價(jià)值或功用方面終結(jié)印刷電路板(PCB)的命運(yùn)。PCB能夠向幾乎所有電子產(chǎn)品提供機(jī)械支持和電氣連接。利用常用的綠色材料焊接元件，構(gòu)建錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。可是PCB 的缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)限制(它畢竟是硬性平面板材)，它難以與其他元件協(xié)作，難以維修，造價(jià)昂貴，且信號(hào)強(qiáng)度會(huì)隨距離的增大而迅速衰減。PCB已經(jīng)有許多年沒(méi)有發(fā)生過(guò)大的改變；我們都只是假定它永遠(yuǎn)都會(huì)這樣持續(xù)下去。

高效、強(qiáng)大、靈活

基于線(xiàn)纜的架構(gòu)，將設(shè)計(jì)師從位于產(chǎn)品核心的線(xiàn)路板構(gòu)建工作中解脫出來(lái)。設(shè)計(jì)師可以完全忽略它，同時(shí)規(guī)避了大量的難題。電源和數(shù)據(jù)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(wú)源線(xiàn)纜(即非供電銅纜或光纜)間的長(zhǎng)度延長(zhǎng)了至少四倍，有源線(xiàn)纜(如有源光纜)則達(dá)到了數(shù)公里。PCB要求必須采用共面結(jié)構(gòu)，而線(xiàn)纜連接結(jié)構(gòu)則可在任何方向連接元件，物理結(jié)構(gòu)可以縮小或徹底重新構(gòu)建。架構(gòu)設(shè)計(jì)師終于能夠跳出慣常認(rèn)知，不受拘束地重塑產(chǎn)品。試想一下這會(huì)對(duì)整天與我們形影不離的電子設(shè)備(如智能紡織品及其他可穿戴設(shè)備、便攜式設(shè)備等等)帶來(lái)哪些影響。

較低的能耗、運(yùn)營(yíng)成本和環(huán)境影響

在大型電氣設(shè)備中，PCB 會(huì)嚴(yán)重影響冷卻氣流。氣流遇到 PCB 板后被阻擋并返回，必須通過(guò)熱能系統(tǒng)工程師的設(shè)計(jì)來(lái)消除這些影響。但是如果我們移除了這道“墻”又會(huì)如何？線(xiàn)纜架構(gòu)沒(méi)有“墻壁”。空氣甚至是水都可以自由地流經(jīng)整個(gè)設(shè)備，這樣具有更高的熱效率，從而降低能耗、運(yùn)營(yíng)成本，乃至減少對(duì)全球環(huán)境的影響。

此外，線(xiàn)纜通常也較 PCB 耐用，且可在容易使PCB翹曲的高熱惡劣環(huán)境下保持極佳的信號(hào)性能。線(xiàn)纜往往更易維修和修理：一旦出現(xiàn)問(wèn)題，用戶(hù)也不必拔出帶有焊接元器件和錯(cuò)綜復(fù)雜結(jié)構(gòu)的電路板?？梢栽O(shè)想一下完全采用線(xiàn)纜的架構(gòu)：您所要做的就是拔掉一個(gè)元件，然后用新的替換它就行了。