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必看!iPhone X突破性技术供应商,不只光学系统

必看!iPhone X突破性技术供应商,不只光学系统

你可能认为在过去这段时间已经看到够多的苹果(Apple)最新款智能型手机iPhone X拆解文,但看来并非如此…与众多聚焦逻辑IC的iPhone X拆解文有不同观点,市场研究机构Yole Developpement的逆向工程合作伙伴System Plus Consulting技术长Romain Fraux指出,Apple新产品真正具突破性的技术,在于光学模块、零组件、MEMS、封装与PCB。

EE Times在不久前采访了总部都在法国的Yole与System Plus Consulting分析师,在被问到Apple在iPhone X设计上最大的进步是什么时,Yole执行长暨总裁Jean-Christophe Eloy认为是Apple为手持式装置导入的光学系统;他指出,Apple设立的一个重要里程碑,是让3D感测──能比现有任何一款Android手机更精准辨识脸部的功能──准备普及到包括平板装置、汽车与门铃等等各种装置。RkYesmc

以下EE Times记者请Eloy与Fraux分享从深度拆解中发现的亮点,也请他们指出鲜为人知的、赢得了iPhone X设计案的几家厂商。RkYesmc

奥地利PCB制造商AT&S是大赢家之一

分析师们表示,有一家总部位于奥地利Leoben的PCB制造商AT&S,是让iPhone X内部设计达到高度整合的最大功臣。RkYesmc

而虽然如TechInsights、iFixit等拆解分析机构的专家们,都对于iPhone X内的“PCB三明治”惊叹不已,Fraux指出AT&S是到目前为止唯一有能力在PCB上提供这种前所未见高密度水平互连的厂商;藉由将两片PCB堆栈在一起,他估计Apple能因此在iPhone X节省了15%的楼地板面积,并因此有空间能塞进更多的电池。RkYesmc

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两片堆栈在一起的PCB以及其横切面
(来源:System Plus Consulting)RkYesmc

毫无疑问,经过调整的半加成制程(semi-additive processes,mSAP)与先进制造技术,在智能型手机内实现了高密度互连,而且成本更低、量产速度也更快。Yole的Eloy并指出,AT&S的mSAP为这家公司最近业绩带来不少贡献──其2017财务年度的前三季业绩为7.659亿欧元,与2016年同期间相较成长了24.5%。RkYesmc

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先进基板制程比较
(来源:Yole Developpement)RkYesmc

Fraux解释,mSAP是用以制造积层板(laminate)或是迭构基板(build-up substrate),而且拥有预先制作的介电薄板(dielectric sheet)与薄铜层,用以做为在进一步图形化或铜涂布之前的晶种层(seed layer);而mSAP的优势在于能提供更薄的铜层,涂布于光阻剂(resist)未覆盖的积层板与板面区域。RkYesmc

mSAP能支持以光学微影技术来划定布线图形,并因此能让走线更精确、最大化电路密度,并因此实现精确的阻抗控制与较低的讯号失真。RkYesmc

Bosch为Apple开发客制化惯性传感器

Apple决定为最新款Apple Watch添加LTE模块,必须克服一个很大的挑战:该智慧手表的厚度;而Fraux指出,德国Bosch Sensortec跳出来为新一代Apple Watch客制化了惯性传感器(IMU),将传感器组件厚度从0.9mm降低到0.6mm:这是目前市场上最薄的六轴IMU。RkYesmc

而Bosch也因此取代InvenSense成为iPhone 8与iPhone X的传感器供货商,在Apple Watch Series 3则是取代STMicroelectronics;Fraux指出,上述三款产品设计案为Bosch带来每年数亿颗的出货量,让Bosch成为消费性应用MEMS IMU市场上无可争议的领导厂商。RkYesmc

Fraux在一份System Plus Consulting最近发表的报告中分享他的观察:"Bosch Sensortec做了显著的改变,特别是在加速度计方面,抛弃了旧式的单体(single-mass)结构,改采能实现更佳感测性能的新结构;此外该公司多年未改变的微机械加工制程也有所革新,加速度计与陀螺仪都采用了全新制程。
他补充指出:新的ASIC裸晶设计是为了融合来自加速度计与陀螺仪的数据,而且应该也能提供更低的电流耗损以及其他功能性。"RkYesmc

Broadcom为LTE打造的先进SiP解决方案

产业界一直关注英特尔(Intel)与高通(Qualcomm)之间争夺Apple最新iPhone调制解调器芯片板位的战争,而大家应该也都知道这两家公司后来是分别攻占在不同区域市场销售的不同型号iPhone X;但比较少被讨论到的一个议题,是该款手机的前端模块RF系统级封装(SiP)设计。
System Plus Consulting的Fraux指出,iPhone X的先进RF SiP是由博通(Broadcom,即Avago)所开发,达到了前所未见的高整合度──在单封装中整合了18片滤波器、近30颗裸晶;Broadcom设计此方案的目标是适应日本的中高频(Band 42,3.6GHz)。RkYesmc

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Broadcom设计的前端模块
(来源:System Plus Consulting)RkYesmc

Broadcom这款模块对于无SIM卡手机特别重要;Fraux指出,A1865与A1902型号的iPhone X,是由Broadcom与Skyworks供应前端模块,A1901型号的iPhone X,前端模块供货商则是Broadcom、Skyworks与Epcos。RkYesmc

手机光学系统的技术突破

而Yole的Eloy总结认为iPhone X的光学系统是真正的进步,表示其TrueDepth摄影机由复杂的5个子模块结合而成,嵌入于Apple的光学中枢;那些子模块包括由ST提供的近红外线摄影机、ToF测距传感器以及IR泛光感应组件,还有AMS提供的RGB摄影机、点阵投影器(dot projector)和彩色/环境光传感器。
Fraux观察指出,该RGB摄影机传感器是一款有着复杂供应链的产品:Sony提供CMOS影像传感器(CIS),LG Innotek则应该是整个模块的供货商;而该系统的关键是其IR摄影机、RGB摄影机以及点阵投影器设计是一致的,而且能共同运作。RkYesmc

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iPhone X的TrueDepth包含5个子模块
(来源:System Plus Consulting)RkYesmc

如Yole Developpement成像技术暨传感器部门领导人Pierre Cambou先前向EE Times解释的,iPhone X前面有一个3D摄影机能辨别使用者的脸部、为手机解锁,是结合了ToF测距传感器以及红外线「结构光」摄影机,因而能使用均匀的泛光(flood)或位图案(dot-pattern)照明。RkYesmc

Cambou指出,3D感测相机系统的运作原理与拍摄照片的一般CMOS影像传感器非常不同。首先,iPhone X结合了红外线相机与泛光感应组件,从而在手机前方投射出均匀的红外光。接着拍摄影像,并此触发脸部辨识算法。RkYesmc

然而,这种脸部辨识功能并非持续运作。连接到ToF测距传感器的红外线相机发出讯号,指示相机在侦测到脸部时拍摄照片。iPhone X接着启动其点阵式投射器拍摄影像。然后将一般影像和位图案影像传送至应用处理单元(APU),用于进行神经网络训练,以辨识手机使用者以及解锁手机。RkYesmc

Fraux指出,ST在近接传感器与泛光照明模块上,使用的是自家的垂直共振腔面发射雷射(vertical-cavity surface-emitting laser,VCSEL)。他也表示,因为5个子模块是排列在iPhone X的顶部,若Apple考虑缩小这款iPhone的尺寸,必须要思考该如何将这些子模块的尺寸进一步迷你化或是整合。RkYesmc

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iPhone X的近接传感器与泛光照明模块
(来源:System Plus Consulting)RkYesmc

麦克风为何少一颗?

Apple在iPhone 7与iPhone 8都配置了4颗麦克风,包括顶部一颗、底部两颗的共3颗前向麦克风,还有在手机背面顶部的另一颗麦克风;对此Fraux解释,前向顶部的麦克风是为了消除噪音,在背面的那一颗是为了录音,而另两颗在底部的麦克风是用以通话。RkYesmc

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iPhone X总共只使用了3颗麦克风
(来源:System Plus Consulting)RkYesmc

但System Plus Consulting发现,iPhone X只配置了3颗麦克风,其中位于底部的只有一颗;至于原因为何,Fraux表示他们也还未解开这个谜。iPhone X的3颗麦克风有双供应来源,其一是中国业者歌尔(Goertek),另一家供货商则是楼氏(Knowles)。RkYesmc

编译:Judith ChengRkYesmc

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Junko Yoshida
ASPENCORE全球联席总编辑,首席国际特派记者。曾任把口记者(beat reporter)和EE Times主编的Junko Yoshida现在把更多时间用来报道全球电子行业,尤其关注中国。 她的关注重点一直是新兴技术和商业模式,新一代消费电子产品往往诞生于此。 她现在正在增加对中国半导体制造商的报道,撰写关于晶圆厂和无晶圆厂制造商的规划。 此外,她还为EE Times的Designlines栏目提供汽车、物联网和无线/网络服务相关内容。 自1990年以来,她一直在为EE Times提供内容。
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