21ic電子網訊:比起外觀設計上的變化,這一代設備iPhone5s更加注重硬件上的革新。因此,在它發(fā)售之后我們就更有必要去了解它技術上的奧秘了。不久前我們已經看過了iFixit所放出的拆解視頻,現在他們的“好朋友”ChipWorks也來操刀,帶來更多前者沒有提及的細節(jié):
第一眼看整體設計
除了A7處理器和兩款當時未知的MEMS(微機電系統(tǒng))之外,我們在主板上一眼便能夠看到許多似曾相識的部件。另外我們還看到了由德商戴樂格半導體(DialogSemiconductor)生產的全新電源管理電路,以及凌云邏輯(CirrusLogic)供應的音頻解碼及丁類放大器。還有一部分部件目前暫時難以辨認。
M7協處理器
M7對于蘋果來說是個新的方向,為了達到降低能耗的目的,它被用以收集并處理加速計、陀螺儀和電子羅盤的數據。盡管如此,這塊芯片在主板上很難被找到,以至于有傳言說iPhone5s根本沒有搭載M7協處理器。這或許是因為蘋果在發(fā)布會中展示的芯片形象給人們帶來了誤導。
幸運的是,我們終于鎖定了M7,它實質上是由恩智浦(NXP)半導體公司生產的LPC18A1芯片。恩智浦LPC1800系列性能很高,基于Cortex-M3微控制器。我們曾通過分析師和合作伙伴的渠道,認定M7將會由恩智浦來供應?,F在事實的確如此,這對于他們來說是一次大勝。
M7負責處理并轉換來自加速計、陀螺儀、電子羅盤這些獨立傳感器的輸入信號,它們都被安裝在主電路板上。根據我們對蘋果傳統(tǒng)的了解,陀螺儀和加速計應該出自意法半導體(STMicroelectronics),而羅盤則是AKM公司的產品。之后我們確認羅盤部件確實是AKM提供的AK8963。
M7之子—三軸加速計、三軸陀螺儀和電子羅盤
上文中我們提到過兩個神秘的MEMS,芯片上分別標有B361LP和B329的字樣,這讓我們很感興趣。經過確認,前者是由博世(Bosch)Sensortech生產的BMA220三軸加速計。在我們的記憶中,這是蘋果第一次采用博世的MEMS,這與我們剛才的猜測不一樣,因為這一款此前一直是由意法半導體所獨占。博世你贏了!
至于那塊標注著B329的MEMS,則確實是由意法半導體提供的三軸陀螺儀。
電子羅盤部分此前已經說過,是由AKM生產的AK8963。AK8963內置一個磁傳感器,用以感知X軸、Y軸和Z軸,此外它還有一塊傳感器驅動電路、一塊運算電路和一個信號放大鏈。
A7處理器
iPhone5s采用的是蘋果全新的A7處理器,一款64位ARM系統(tǒng)芯片。通過分析師我們早已得知這款芯片仍舊由三星提供,接下來的照片展示了它的外部工藝、封裝、標識、頂部金屬層等細節(jié),最后一張圖則是其多晶硅晶粒照片。
A7確實出自三星之手
光從外觀來看,A7與上一款芯片幾乎完全一樣,但真相確是隱藏在內部的,因此我們只能夠通過數據來說話。下圖是一張?zhí)O果A6芯片(APL0598)橫截面的電子顯微鏡圖像,展示了一組晶體管,很明顯是三星的32nmHKMG(金屬柵極)工藝。為了方便起見我們測量了十個晶體管的總長度,得到1230nm這個數據,因此其柵極間距為123nm。
再來看看A7芯片(APL0698),使用相同的計算方法得到的結果是114nm,即便算上誤差(+/-5nm)我們也能夠保證柵極間距確實減小了。這也就是說,A7芯片與三星的Exynos5410一樣,采用的是28nmHKMG工藝。盡管4nm的差距聽上去很小,但大家需要注意的是實質減少的是面積,而非單純的直線長度。因此,實際的差距是28×28/32×32=784/1024,相當于只用了77%的面積就實現了與之前相等的功能??紤]到A7芯片的大小為102×102mm,而A6僅為97×97mm,這多出來的地方就能夠實現更多職能。
攝像頭
更高的像素與更靈敏的傳感器,究竟哪個更好?我們當然希望兩全其美,但在某些時候攝像頭系統(tǒng)和芯片設計者必須在其中做出選擇。在iPhone5s的iSight攝像頭上,蘋果傾向于堅守800萬像素陣營,不過卻把有源像素陣列的面積增大了15%。在f/2.2大光圈的幫助下,這套系統(tǒng)的感光性能夠得到一個33%的提升。
iSight攝像頭上標有“DNL”字樣,說明鏡頭模組屬于索尼IMX145,與iPhone4s和iPhone5的一致。鏡頭模組的尺寸為8.6mmx7.8mmx5.6mm,其中包括一個經過定制的1.5μm索尼Exmor-RS堆棧式傳感器。
從X光下觀察iSight攝像頭的側視圖,我們可以看到蘋果的傳統(tǒng)設計:一個陶瓷工藝的芯片座,背后安裝了背照式CMOS圖像傳感器。凹凸結合的設計是為了讓信號墊與芯片座相連接。
我們僅用顯微鏡掃了一眼就看到了Exmor-RS傳感器存在的跡象,首先看到的是索尼的CMOS圖像傳感器芯片(采用直通硅晶穿孔技術)。這種芯片曾經被用在富士通平板電腦的800萬像素ISX014傳感器上,然后出現在三星GalaxyS4的1300萬IMX135中(安置在圖像處理器里)。
Wi-Fi系統(tǒng)芯片
出現在這個模塊中的是BCM4334,我們在iPhone5上已經見過它了。它包括IEEE802.11a/b/g/nsingle-streamMAC/baseband/radio、藍牙4.0+HS,還有一個集成FM無線電接收器。它將與外置2.4GHz及5GHz前端模組搭配使用,后者包括功率放大器、T/R轉換器和可選擇的低噪放大器。
高通提供的4GLTE調制解調器
接下來是高通MDM9615M4GLTE調制解調器,它采用雙芯片處理辦法,以三星DRAM的形式儲存特定的運營商信息及三星生產的LTE基帶處理器。最近這種設計非常流行,今年我們已經在大批智能手機上看到相同的方案了。
其他設計:
這方面的信息iFixit已經提及,不如我們再來過一遍:
博通 BCM5976A0KUB2G 觸屏控制器
高通 MDM9615M LTE 調制解調器
高通 WTR1605LLTE/HSPA+/CDMA2K/TDSCDMA/EDGE/GPS 收發(fā)器
高通 PM8018 射頻電源管理電路
海力士 H2JTDG8UD3MBR 128Gb(16GB)閃存
TriQuint TQM6M6224
Apple 338S1216
德州儀器 37C64G1
Skyworks 77810
Skyworks 77355
Avago A790720
Avago A7900
Apple 338S120L