Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Cisi zwycięzcy stojący za sukcesem Apple iPhone X

ghost666 18 Feb 2018 03:17 2664 0
e-mierniki
  • Cisi zwycięzcy stojący za sukcesem Apple iPhone X
    W sieci pojawiło się już bardzo dużo materiałów dotyczących wnętrza nowego iPhone X. Flagowego smartfona Appla rozbierano i analizowano już pod wieloma względami. Wiele analiz skupiło się na układach scalonych, jakie zawarte są w środku, ale nie jest to najciekawszy element, jaki kryje się we wnętrzu tego urządzenia.

    Apple projektując swój nowy telefon, największe postępy zrobiło w zakresie elementów MEMS, nowatorskich obudów, systemów optycznych i samej technologii płytek drukowanych, jak wymienia Romain Fraux (na zdjęciu) z System Plus Consulting, które wraz z Yole Development przeprowadziło daleko idący reverse engineering iPhone X.

    W poniższym artykule opracowanym przez EE Times na podstawie analizy Yole i System Plus, wymieniony jest szereg najciekawszych nowatorskich rozwiązań technologicznych, jakie wykorzystano w tym smartfonie.

    Zdaniem Jeana-Christopha Eloy, CEO Yole, "system optyczny, jaki znajduje się w iPhone X jest najciekawszym elementem, jakie Apple wprowadziło do urządzeń mobilnych". Uważa on, iż trójwymiarowe systemy optyczne i możliwości, jakie one dają - np. rozpoznawanie twarzy na dużo lepszym poziomie, niż oferują telefony z Androidem - jest najbardziej rewolucyjną technologią spośród wszystkich, jakie pojawiły się w nowym smartfonie.

    Systemy optyczne to jednakże nie jedyna nowinka warta opisania. Poniżej znajduje się opis szeregu firm, których nowoczesne rozwiązania Apple zdecydowało się zaimplementować w smartfonie iPhone X.

    Cisi zwycięzcy stojący za sukcesem Apple iPhone X
    Płytka drukowana opracowana przez Austriacką firmę AT&S

    Europejski producent płytek drukowanych był - jak uważają analitycy - jednym z istotniejszych partnerów Apple w produkcji nowego iPhone - głównie z uwagi na jego daleko idącą integrację. Wszyscy, którzy dotychczasowo analizowali wewnętrzną budowę iPhone X - TechInsight czy iFixit - byli zaszokowani konstrukcją 'kanapkowych' PCB urządzenia. Jak zwraca uwagę Fraux - AT&S jest obecnie jedynym producentem płytek drukowanych, który może produkować PCB z tak dużą gęstością złączy.

    Jak szacują analitycy, dzięki 'kanapkowej' konstrukcji - złożeniu dwóch płytek drukowanych jedna nad drugą - Apple udało się zaoszczędzić około 15% powierzchni PCB w nowym smartfonie. Zaoszczędzone miejsce w obudowie wykorzystano na instalację większej baterii.

    Cisi zwycięzcy stojący za sukcesem Apple iPhone X


    Analitycy wskazują na wykorzystanie tzw. zmodyfikowanego semi-addytywnego procesu (mSAP) w produkcji wysokiej gęstości połączeń na płytce drukowanej do smartfonu Apple. Pozwoliło to na produkcję PCB nie tylko szybciej, ale i taniej.

    Jak wskazuje Eloy, sukces technologii mSAP przełożył się na do sukces finansowy austriackiej firmy. W zeszłym tygodniu AT&S podała, że jej przychody wzrosły o 24,5% do poziomu 765,9 miliona euro w pierwszych trzech kwartałach 2017 roku w porównaniu do analogicznego okresu poprzedniego roku.

    Cisi zwycięzcy stojący za sukcesem Apple iPhone X


    Technologia mSAP "używana jest do produkcji laminatów i substratów dla elementów; przygotowany arkusz dielektryka pokrywany jest cienką miedzianą folią, na której następnie nanoszone są dalsze ścieżki metodami galwanicznymi" - tłumaczy Fraux. Zaletą wykorzystania mSAP są dużo cieńsze warstwy miedzi na laminacie i brak konieczności nakładania rezystu na laminat. Technika ta pozwala na fotolitograficzne definiowanie kształtu ścieżek na PCB, co przekłada się na zwiększenie ich precyzji, lepszą kontrolę impedancji i w konsekwencji - mniejsze straty sygnałów.

    Dedykowane dla Apple IMU od Boscha

    Decyzja Apple o dodaniu modemu LTE do nowego smartwatcha spowodowała poważny problem przy jego konstruowaniu - konieczność ograniczenia jego grubości. W tym miejscu na pomoc Apple ruszył Bosch Sensortec z Reutlingien w Niemczech. Firma zaprojektowała dedykowany moduł inercyjny (IMU) dla Apple Watcha, który charakteryzuje się mniejszą grubością na poziomie od 0,6 mm do 0,9 mm. "To najcieńsze na rynku sześcioosiowe IMU" - podsumowuje Fraux.

    Tak duże zaangażowanie Boscha w rozwój produktów Apple sprawiło, że jego moduły IMU zastąpiły w iPhone 8 oraz iPhone X dotychczasowo stosowane w produktach Apple elementy od InvenSense. Bosch Sensortec wyparł także STMicroelekctronics z trzeciej wersji Apple Watch, dzięki swojemu dedykowanemu IMU.

    Te trzy produkty są w stanie zagwarantować Boschowi sprzedaż na poziomie setek milionów elementów rocznie, jak ocenia Fraux. Dzięki temu firma ta może objąć bezdyskusyjnie pozycję lidera w sektorze modułów inercyjnych MEMS do aplikacji konsumenckich, jak wskazuje Fraux.

    W raporcie opublikowanym przez System Plus Consulting czytamy: "Bosch Sensortec wprowadziło znaczne zmiany, szczególnie do swoich akcelerometrów, gdzie stara struktura z pojedynczą masą została zastąpiona nową, co daje lepsze własności sensoryczne. Proces produkcji, od wielu lat niezmieniany przez Boscha, także został odświeżony tak dla akcelerometrów, jak i dla żyroskopów. Nowy układ ASIC zaprojektowany został do zbierania danych z nowych elementów MEMS, co prawdopodobnie zaowocuje także redukcją pobieranego prądu, jak i dodaniem kolejnych funkcji".

    Cisi zwycięzcy stojący za sukcesem Apple iPhone X
    Zaawansowany SiP dla modułu LTE od Broadcoma

    Od pewnego czasu wszystkie oczy w przemyśle zwrócone były na walkę pomiędzy Intelem i Qualcommem o to, czyj modem wybierze Apple do najnowszych iPhone'ów. Producent smartfonów - intencjonalnie lub zupełnym przypadkiem, na skutek innych decyzji, nie wybrał do iPhone X żadnego konkretnego providera. Zależnie od regionu, dla jakiego konstruowany jest telefon, znajdzie się w nim mieszanka części Intela lub Qualcomma.

    Mniej interesującą kwestią było to, komu przypadnie projekt samego front-endu RF w postaci modułu System-in-Package (SiP). Czemu ten element toru radiowego ma w ogóle takie znaczenie?

    Jak wskazują wszyscy analitycy sektora, nadchodząca technologia komunikacji 5G ma "zmienić porządek na rynku". System Plus Consulting, w osobnym raporcie, tłumaczy, że w zakresie tych technologii "nowoczesne obudowy modułów mogą być miejscem, które zapewni optymalizację integracji torów RF oraz kosztów wytwarzania podzespołów... wszyscy najważniejsi producenci pracują obecnie nad tym, aby wyprodukować odpowiednie front-endy radiowe wysokiej gęstości upakowania".

    Fraux podkreśla, że w iPhone X zastosowano nowy SiP RF od Broadcoma i Avago. Broadcom opracował niesamowicie gęsto upakowany system. W jednej obudowie zintegrowano osiemnaście filtrów i niemalże 30 układów scalonych. Zostały one zoptymalizowane pod kątem japońskiego wysokiego pasma (pasmo 42, 3,6 GHz).

    Moduł Broadcoma jest w zasadzie kompletnym telefonem bez karty SIM. Jak wskazuje Fraux w iPhone X A1865 i A1902 w torze radiowym znalazły się moduły front-endu (FEM) od Broadcoma i Skyworks. Z kolei w iPhone X A1901 znajdują się FEM od Broadcoma, Skyworks oraz Epcos.

    Cisi zwycięzcy stojący za sukcesem Apple iPhone X
    Przełomowe systemy optyczne

    Po tym, jak już udało się wszystko powiedzieć i zrobić, podsumować można, że system optyczny zintegrowany w Apple iPhone X jest naprawdę ogromnym postępem w tym zakresie. Stworzona przez Apple dla tego smartfona kamera TrueDepth składa się z pięciu niezależnych, ale współpracujących ze sobą submodułów, jak informuje Eloy.

    Submoduły te to:

    * Kamera pracująca w bliskiej podczerwieni, dostarczana przez ST,
    * Detektor zbliżania się, oparty o pomiar czasu przelotu, z oświetlaczem w podczerwieni także od ST,
    * Kamera RGB będąca wspólnym produktem Sony, które dostarczyło sensor i LG Innotek, które skonstruowało pozostałą część modułu,
    * Iluminacja w postaci macierzy kropek od AMS (firma z Unterpremstätten w Austrii),
    * Sensor koloru i natężenia światła otoczenia, także od AMS.

    Kluczowym aspektem systemu jest jego integracja. W iPhone X kamera IR, kamera RGB i specjalny iluminator są tak ze sobą zestrojone optycznie, że mogą bez problemu współpracować razem.

    Cisi zwycięzcy stojący za sukcesem Apple iPhone X


    "Aby zidentyfikować twarz użytkownika, w nowym iPhone X zainstalowano frontową kamerę 3D. Do jej działania Apple wykorzystuje czujnik odległości oparty o pomiar czasu przelotu oraz kamerę IR wykorzystującą strukturyzowane oświetlenie" - tłumaczy Pierre Cambou z działu sensorów obrazu w Yole Development. Działanie systemu znacznie różni się od typowej kamery z sensorem CMOS. W pierwszej kolejności iPhone wykonuje zdjęcie twarzy w podczerwieni, oświetlając ją jednolitym światłem z oświetlacza IR - służy to identyfikacji twarzy, co ma umożliwić odblokowanie telefonu. Wykonanie tego zdjęcia uruchamia algorytm rozpoznawania twarzy.

    Funkcja rozpoznawania twarzy nie jest oczywiście cały czas włączona. Kamera pracująca w podczerwieni oraz sensor odległości mają głównie za zadanie po prostu wykryć obecność twarzy. Gdy iPhone wykryje, że widzi takową, to uruchamiany jest zasadniczy moduł służący do wykonania trójwymiarowego skanu twarzy - iluminator wyświetlający na twarzy macierz punktów w podczerwieni, które następnie fotografowane są z pomocą kamery IR. Zebrany obraz przekazywany jest do procesora aplikacyjnego, który posiada wbudowaną sieć neuronową, której zadaniem jest rozpoznanie twarzy użytkownika.

    Jak zauważa Fraux - w sensorach odległości i oświetlaczu w podczerwieni ST wykorzystuje swoje lasery VCSEL (laser z pionową wnęką rezonansową, emitujący powierzchnią). To bardzo nowoczesne rozwiązanie.

    Integracja pięciu submodułów w jeden moduł w nowym iPhone wyraźnie wskazuje, że trend miniaturyzacji i postępującej integracji elementów ze sobą, jest w nieunikniony w coraz bardziej bogato wyposażonych smartfonach, szczególnie urządzeniach z najwyższej półki, jak iPhone X, jak zauważa Fraux.

    Cisi zwycięzcy stojący za sukcesem Apple iPhone X
    Tajemnica jednego mikrofonu mniej

    Tak w iPhone 7, jak i iPhone 9, Apple wykorzystuje cztery mikrofony na telefon. Trzy z nich skierowane są do przodu - jeden na górze i dwa na dole - a jeden z nich skierowany jest do tyłu. Jak tłumaczy Fraux, górny skierowany do przodu mikrofon pozwala na redukcję szumu w układzie. Skierowany do tyłu mikrofon z kolei, pozwala lepiej nagrywać otoczenie. Dwa dolne mikrofony służą do zbierania mowy.

    Jednakże w iPhone X jest o jeden mikrofon mniej. Jak wskazuje System Plus Consulting - w iPhone X na dole znajduje się jedynie jeden mikrofon - dlaczego? Nie wiadomo.

    Mikrofony wykorzystane w tym telefonie produkowane są przez chińską firmę Goertek oraz amerykańskiego Knowlesa.

    Źródło: https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1332943

    Cool? Ranking DIY
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 11100 posts with rating 9414, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • e-mierniki