抓住2024年行業(yè)最熱風(fēng)口，高速連接器國產(chǎn)化替代應(yīng)該如何選擇銅材？材料應(yīng)用工程師分享干貨知識。

2024年，連接器行業(yè)內(nèi)最熱的風(fēng)口是什么?

信通院數(shù)據(jù)顯示，2023年我國算力總規(guī)模達到230EFLOPS，位居全球第二，并且未來5年，我國算力中心服務(wù)市場還將以接近20%的復(fù)合增速持續(xù)增長。

富士康母公司鴻海表示：AI服務(wù)器占公司整體服務(wù)器營收比重超 40%。鴻海旗下的工業(yè)富聯(lián)，半年報顯示公司同比營收增長28.69%。其2023年的分紅總額，更是達到百億之多。

大洋彼岸的另一邊，美國的數(shù)據(jù)中心和AI發(fā)展也給美國的能源公司提出了更高的要求，公用事業(yè)級發(fā)電量和用水量持續(xù)攀升。

▲美國公用事業(yè)級發(fā)電量持續(xù)攀升 圖/美國能源信息署

AI的發(fā)展，讓數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)成為各大終端廠商關(guān)注的焦點，也讓連接器行業(yè)獲得了新的增長空間。

近日，在深圳市連接器行業(yè)協(xié)會主辦的深圳市連接器行業(yè)協(xié)會會員大會暨產(chǎn)業(yè)與技術(shù)趨勢大會上，興業(yè)合金營銷中心總監(jiān)助理、材料應(yīng)用工程師汪東亞進行了《AI服務(wù)器帶來的銅合金材料變化》主題演講，詳細(xì)分享了AI發(fā)展的趨勢，以及高性能銅合金的相應(yīng)解決方案。

▲興業(yè)合金營銷中心總監(jiān)助理、材料應(yīng)用工程師汪東亞

01|AI發(fā)展助力連接器市場騰飛

目前，AI的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，涉及醫(yī)療、智能辦公、自動駕駛、語言、圖形處理、計算、視覺、機器學(xué)習(xí)等多個領(lǐng)域。汪東亞提到：“從國家的十四五新一代AI發(fā)展規(guī)劃中我們可以了解到，2030 年AI核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破萬億。同時要帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模將會超過10萬億元，市場潛力巨大?！?/p>

AI核心產(chǎn)業(yè)的發(fā)展最直接的受益者，便是數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的提供商，英偉達、鴻海等大廠在過去的數(shù)年時間里，都憑借著數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)獲得了業(yè)績上的巨額提升。由此，行業(yè)內(nèi)對于銅合金的需求量也急劇提升。汪東亞向在座的來賓展示了一項數(shù)據(jù)：

2024， AI服務(wù)器的銅合金用量達到2.2萬噸左右;到2026年， AI服務(wù)器的銅需求量將會達到接近4萬噸，其中包括銅鎳硅合金、鉻鋯銅合金、磷青銅，紫銅、洋白銅、黃銅、鈹銅等各種不同種類的銅材。

▲AI的發(fā)展對于銅材的要求 圖/興業(yè)合金

具體到銅合金和AI行業(yè)的關(guān)聯(lián)，汪東亞表示，當(dāng)前銅合金在AI硬件中，主要應(yīng)用在引線框架、 VC均熱板和連接器三大方面，具體要求亦有所不同：

引線框架要求銅材具有輕薄化、高強度的特點

VC均熱板要求銅材具有較好的抗高溫軟化性能和較低的熱收縮率

連接器則要求銅材需要符合高強度、高導(dǎo)電率、低應(yīng)力、折彎成型性能優(yōu)異等特性。

02|AI服務(wù)器連接器有講究

針對AI服務(wù)器的需求，汪東亞做了非常詳細(xì)的解釋說明： AI 終端具備高算力、大帶寬、大規(guī)模，還有萬物互聯(lián)的特點，對連接器性能提出了高速、高頻傳輸、低延時、低阻抗、低溫升的要求，同時還有小型化的應(yīng)用場景，低丟包率、高可靠度等。

▲AI的發(fā)展對于銅材的要求-連接器 圖/興業(yè)合金

因此，銅合金材料需要具備更高的機械性能、電氣性能、優(yōu)異的抗折彎性、成型性能，更好的熱應(yīng)力松弛性能、比較小的厚度公差，還有均勻的細(xì)精密結(jié)構(gòu)，更細(xì)的表面糙度，更小的表面糙度，更低的殘余應(yīng)力等等。

汪東亞認(rèn)為，在連接器的銅材選擇上，主要需要考慮兩方面的影響，一是正向力的影響，二是接觸電阻。

在實際設(shè)計中，提高正向力有助于減小接觸電阻，避免受到振動時，連接器出現(xiàn)電信號瞬斷問題，但正向力也不宜過大，以免端子下壓超過材料的彈性極限而產(chǎn)生松弛。由于材料的彈性極限與屈服強度呈正相關(guān)，因此在AI服務(wù)器高速連接器的實際選材中，銅材往往要具備較高的屈服強度。同時，又因為連接器的制造和使用場景各種因素的影響，相應(yīng)的材料也需要具備較好的折彎性能和抗應(yīng)力松弛性能。

在接觸電阻方面，汪東亞提到：“接觸電阻主要是由收縮電阻、膜層電阻和導(dǎo)體本身的電阻組成。在選材時要選擇導(dǎo)電率高、表面潔凈度較高、粗糙度較小且厚度均勻的材料?！?/p>

03|銅合金材料選型指南

具體的選材方面，《國際線纜與連接》曾經(jīng)對高速連接器的國產(chǎn)化替代提出相應(yīng)的展望。本次演講中，汪東亞對興業(yè)合金目前適用于高速連接器的產(chǎn)品線，進行了更為深入地解讀。

依托于強大的研發(fā)實力，興業(yè)合金有著健全的產(chǎn)品覆蓋，已形成9大系列80余個合金牌號的產(chǎn)品。其中包括高強型合金、具備高強度和優(yōu)越加工性的青銅系列、中等強度材料黃銅系列、中高強中導(dǎo)系列、中強中高導(dǎo)系列以及中強高導(dǎo)系列等。在其中，汪東亞重點介紹了3款適用于AI服務(wù)器高速連接器的合金材料：

▲興業(yè)合金高性能銅合金產(chǎn)品分布圖 圖/興業(yè)合金

XYK-32：該合金材料為銅鎳硅系合金，屬于高強中導(dǎo)系列，可以與C7035媲美，其彈性模量可達到120Gpa，導(dǎo)電率可達40%以上，具有屈服強度高，抗應(yīng)力松弛性能優(yōu)異、折彎性能高的特點，適用于超薄的產(chǎn)品。

XYK-36：該合金材料為銅鉻鎬系合金，屬于中強高導(dǎo)系列，彈性模量可達到135Gpa，導(dǎo)電率可達80%以上，具有抗應(yīng)力松弛性能優(yōu)異、較好的抗疲勞性、高導(dǎo)電性、良好的抗高溫軟化性能，以及優(yōu)秀的折彎性能。對比傳統(tǒng)的磷青銅產(chǎn)品C5191，在強度相當(dāng)?shù)耐瑫r，導(dǎo)電性可達到C5191的5-6倍。

XYK-41：該合金材料為多元復(fù)雜銅合金，由銅、鋅、鎳、錫等多種元素組成，彈性模量可達到120Gpa，導(dǎo)電率可達28%以上。對比C5191這樣的磷青銅產(chǎn)品，材料強度相當(dāng)?shù)耐瑫r，其可以實現(xiàn)10%—15%的降本效果。

04|小結(jié)

當(dāng)前，AI與數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)需求的增加，為連接器企業(yè)帶來了新的增長點，但與此同時，我們也關(guān)注到，先后有數(shù)百家中國高科技企業(yè)被列入出口管制實體清單。

在機遇與危機并存的大環(huán)境下，全鏈路自主可控成為國內(nèi)該行業(yè)關(guān)注的重點，高速連接器的國產(chǎn)化替代更是重中之重。記者了解到，興業(yè)合金XYK-32等型號的合金產(chǎn)品，已經(jīng)能在通信設(shè)備、高端服務(wù)器等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對外國產(chǎn)品的國產(chǎn)化替代。

▲興業(yè)合金高速連接器銅合金帶材

而興業(yè)合金本次在大會上的分享，也給不少連接器廠商的選型提供了幫助，在上下游共同努力之下，國產(chǎn)高速連接器有望在國內(nèi)和世界的舞臺上，有著更大的發(fā)揮空間。

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審核編輯 黃宇