iPhone X背后可不止三星賺了錢

你可能認(rèn)為在過去這段時(shí)間已經(jīng)看到夠多的蘋果(Apple)最新款智能手機(jī)iPhone X拆解文，但看來并非如此…與眾多聚焦邏輯IC的iPhone X拆解文有不同觀點(diǎn)，市場研究機(jī)構(gòu)Yole Developpement的逆向工程合作伙伴System Plus Consulting技術(shù)長Romain Fraux指出，Apple新產(chǎn)品真正具突破性的技術(shù)，在于光學(xué)模組、零組件、MEMS、封裝與PCB。

EE Times在不久前采訪了總部都在法國的Yole與System Plus Consulting分析師，在被問到Apple在iPhone X設(shè)計(jì)上最大的進(jìn)步是什么時(shí)，Yole執(zhí)行長暨總裁Jean-Christophe Eloy認(rèn)為是「Apple為手持式裝置導(dǎo)入的光學(xué)系統(tǒng)」;他指出，Apple設(shè)立的一個(gè)重要里程碑，是讓3D感測──能比現(xiàn)有任何一款A(yù)ndroid手機(jī)更精準(zhǔn)辨識(shí)臉部的功能──準(zhǔn)備普及到包括平板裝置、汽車與門鈴等等各種裝置。

以下EE Times記者請Eloy與Fraux分享從深度拆解中發(fā)現(xiàn)的「亮點(diǎn)」，也請他們指出鮮為人知的、贏得了iPhone X設(shè)計(jì)案的幾家廠商。

奧地利PCB制造商AT&S是大贏家之一

分析師們表示，有一家總部位于奧地利Leoben的PCB制造商AT&S，是讓iPhone X內(nèi)部設(shè)計(jì)達(dá)到高度整合的最大功臣。

而雖然如TechInsights、iFixit等拆解分析機(jī)構(gòu)的專家們，都對于iPhone X內(nèi)的「PCB三明治」驚嘆不已，F(xiàn)raux指出AT&S是到目前為止唯一有能力在PCB上提供這種前所未見高密度水準(zhǔn)互連的廠商;藉由將兩片PCB堆疊在一起，他估計(jì)Apple能因此在iPhone X節(jié)省了15%的「樓地板面積」，并因此有空間能塞進(jìn)更多的電池。

兩片堆疊在一起的PCB以及其橫切面

毫無疑問，經(jīng)過調(diào)整的半加成制程(semi-additive processes，mSAP)與先進(jìn)制造技術(shù)，在智能手機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了高密度互連，而且成本更低、量產(chǎn)速度也更快。Yole的Eloy并指出，AT&S的mSAP為這家公司最近業(yè)績帶來不少貢獻(xiàn)──其2017財(cái)務(wù)年度的前三季業(yè)績?yōu)?.659億歐元，與2016年同期間相較成長了24.5%。

先進(jìn)基板制程比較

Fraux解釋，mSAP是「用以制造積層板(laminate)或是疊構(gòu)基板(build-up substrate)，而且擁有預(yù)先制作的介電薄板(dielectric sheet)與薄銅層，用以做為在進(jìn)一步圖形化或銅涂布之前的晶種層(seed layer);而mSAP的優(yōu)勢在于能提供更薄的銅層，涂布于光阻劑(resist)未覆蓋的積層板與板面區(qū)域。

mSAP能支援以光學(xué)微影技術(shù)來劃定布線圖形，并因此能讓走線更精確、最大化電路密度，并因此實(shí)現(xiàn)精確的阻抗控制與較低的訊號失真。

Bosch為Apple開發(fā)客制化慣性感測器

Apple決定為最新款A(yù)pple Watch添加LTE模組，必須克服一個(gè)很大的挑戰(zhàn)：該智慧手表的厚度;而Fraux指出，德國Bosch Sensortec跳出來為新一代Apple Watch客制化了慣性感測器(IMU )，將感測器元件厚度從0.9mm降低到0.6mm：「這是目前市場上最薄的六軸IMU?！?/p>

而Bosch也因此取代InvenSense成為iPhone 8與iPhone X的感測器供應(yīng)商，在Apple Watch Series 3則是取代STMicroelectronics;Fraux指出，上述三款產(chǎn)品設(shè)計(jì)案為Bosch帶來每年數(shù)億顆的出貨量，讓Bosch成為消費(fèi)性應(yīng)用MEMS IMU市場上無可爭議的領(lǐng)導(dǎo)廠商。

Fraux在一份System Plus Consulting最近發(fā)表的報(bào)告中分享他的觀察：「Bosch Sensortec做了顯著的改變，特別是在加速度計(jì)方面，拋棄了舊式的單體(single-mass)結(jié)構(gòu)，改采能實(shí)現(xiàn)更佳感測性能的新結(jié)構(gòu);此外該公司多年未改變的微機(jī)械加工制程也有所革新，加速度計(jì)與陀螺儀都采用了全新制程?！?/p>

他補(bǔ)充指出：「新的ASIC裸晶設(shè)計(jì)是為了融合來自加速度計(jì)與陀螺儀的資料，而且應(yīng)該也能提供更低的電流耗損以及其他功能性?！?/p>

Broadcom為LTE打造的先進(jìn)SiP解決方案

產(chǎn)業(yè)界一直關(guān)注英特爾(Intel)與高通(Qualcomm)之間爭奪Apple最新iPhone數(shù)據(jù)機(jī)芯片板位的戰(zhàn)爭，而大家應(yīng)該也都知道這兩家公司后來是分別攻占在不同區(qū)域市場銷售的不同型號iPhone X;但比較少被討論到的一個(gè)議題，是該款手機(jī)的前端模組RF系統(tǒng)級封裝(SiP)設(shè)計(jì)。

System Plus Consulting的Fraux指出，iPhone X的先進(jìn)RF SiP是由博通(Broadcom，即Avago)所開發(fā)，達(dá)到了前所未見的高整合度──在單封裝中整合了18片濾波器、近30顆裸晶;Broadcom設(shè)計(jì)此方案的目標(biāo)是適應(yīng)日本的中高頻(Band 42，3.6GHz)。

Broadcom設(shè)計(jì)的前端模組

Broadcom這款模組對于無SIM卡手機(jī)特別重要;Fraux指出，A1865與A1902型號的iPhone X，是由Broadcom與Skyworks供應(yīng)前端模組，A1901型號的iPhone X，前端模組供應(yīng)商則是Broadcom、Skyworks與Epcos。

手機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)突破

而Yole的Eloy總結(jié)認(rèn)為iPhone X的光學(xué)系統(tǒng)是真正的進(jìn)步，表示其TrueDepth攝影機(jī)由復(fù)雜的5個(gè)子模組結(jié)合而成，嵌入于Apple的光學(xué)中樞;那些子模組包括由ST提供的近紅外線攝影機(jī)、ToF測距感測器以及IR泛光感應(yīng)元件，還有AMS提供的RGB攝影機(jī)、點(diǎn)陣投影器(dot projector)和彩色/環(huán)境光感測器。

Fraux觀察指出，該RGB攝影機(jī)感測器是一款有著復(fù)雜供應(yīng)鏈的產(chǎn)品：

「Sony提供CMOS影像感測器(CIS)，LG Innotek則應(yīng)該是整個(gè)模組的供應(yīng)商;」而該系統(tǒng)的關(guān)鍵是其IR攝影機(jī)、RGB攝影機(jī)以及點(diǎn)陣投影器設(shè)計(jì)是一致的，而且能共同運(yùn)作。

iPhone X的TrueDepth包含5個(gè)子模組

如Yole Developpement成像技術(shù)暨感測器部門領(lǐng)導(dǎo)人Pierre Cambou先前向EE Times解釋的，iPhone X前面有一個(gè)3D攝影機(jī)能辨別使用者的臉部、為手機(jī)解鎖，是結(jié)合了ToF測距感測器以及紅外線「結(jié)構(gòu)光」攝影機(jī)，因而能使用均勻的「泛光」(flood)或「點(diǎn)陣圖案」(dot-pattern)照明。

Cambou指出，3D感測相機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)作原理與拍攝照片的一般CMOS影像感測器非常不同。首先，iPhone X結(jié)合了紅外線相機(jī)與泛光感應(yīng)元件，從而在手機(jī)前方投射出均勻的紅外光。接著拍攝影像，并此觸發(fā)臉部辨識(shí)演算法。

然而，這種臉部辨識(shí)功能并非持續(xù)運(yùn)作。連接到ToF測距感測器的紅外線相機(jī)發(fā)出訊號，指示相機(jī)在偵測到臉部時(shí)拍攝照片。iPhone X接著啟動(dòng)其點(diǎn)陣式投射器拍攝影像。然后將一般影像和點(diǎn)陣圖案影像傳送至應(yīng)用處理單元(APU)，用于進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)路訓(xùn)練，以辨識(shí)手機(jī)使用者以及解鎖手機(jī)。

Fraux指出，ST在近接感測器與泛光照明模組上，使用的是自家的垂直共振腔面發(fā)射雷射(vertical-cavity surface-emitting laser，VCSEL)。他也表示，因?yàn)?個(gè)子模組是排列在iPhone X的頂部，若Apple考慮縮小這款iPhone的尺寸，必須要思考該如何將這些子模組的尺寸進(jìn)一步迷你化或是整合。

iPhone X的近接感測器與泛光照明模組

麥克風(fēng)為何少一顆?

Apple在iPhone 7與iPhone 8都配置了4顆麥克風(fēng)，包括頂部一顆、底部兩顆的共3顆前向麥克風(fēng)，還有在手機(jī)背面頂部的另一顆麥克風(fēng);對此Fraux解釋，前向頂部的麥克風(fēng)是為了消除噪音，在背面的那一顆是為了錄音，而另兩顆在底部的麥克風(fēng)是用以通話。

iPhone X總共只使用了3顆麥克風(fēng)

但System Plus Consulting發(fā)現(xiàn)，iPhone X只配置了3顆麥克風(fēng)，其中位于底部的只有一顆;至于原因?yàn)楹危現(xiàn)raux表示他們也還未解開這個(gè)謎。iPhone X的3顆麥克風(fēng)有雙供應(yīng)來源，其一是中國業(yè)者歌爾(Goertek)，另一家供應(yīng)商則是樓氏(Knowles)。