Khi ra mắt AppleCách tiếp cận của iPhone X, những người dùng háo hức được thiết lập để tận hưởng thời lượng pin thường dành cho AppleCác yếu tố hình thức kích thước Plus trong điện thoại gần giống với một biến thể không phải Plus về kích thước của nó. Lý do cho sự tiến bộ này không phải là sự phát triển mật độ năng lượng, mà là một bảng mạch in nhỏ hơn (PCB) bên trong iPhone X, theo một báo cáo tháng 2 từ KGI Securities.
深圳 的 朋友 拆 了 ， 還真 的 兩個 電池 pic.twitter.com/7wzrBLVsFy
& mdash; Anson Chen ☂ (@AnsonChen) Tháng 11 2, 2017
PCB nhỏ hơn này là nhờ vào một công nghệ được gọi là PCB giống chất nền, hoặc SLP. Mô tả từ báo cáo cho thấy một PCB có nhiều lớp hơn PCB iPhone truyền thống nhờ bộ xử lý ứng dụng và PCB chuyên dụng chuỗi tín hiệu RF kết hợp với nhau thông qua bộ xen kẽ, tạo ra một lớp chồng lên gần gấp đôi so với PCB của iPhone thông thường.
Tuy nhiên, điều này không gần với việc kể toàn bộ câu chuyện. Mặc dù bộ xếp chồng PCB mới có thể cung cấp một số linh hoạt hơn trong vị trí linh kiện, nhưng điều quan trọng cần nhớ là mặt đối diện của bảng từ A11 không trống trong iPhone 8. Có rất nhiều thành phần ở đó – chip NFC, trình điều khiển màn hình, chip kết hợp Wi-Fi và IC quản lý năng lượng thường nằm đối diện với bộ xử lý ứng dụng workhorse.
Rốt cuộc, 4.7iPhone-inch và của họ 5.5Anh chị em “Plus”-inch có PCB có kích thước tương tự, với dung lượng pin bị ảnh hưởng trực tiếp đến các điện thoại nhỏ hơn. Ở đây, vấn đề thực sự nằm ở việc cố gắng cải thiện thời lượng pin ở các thiết bị dạng nhỏ hơn này.
Giảm dấu chân thành phần
Để làm cho PCB của iPhone X nhỏ hơn, Apple đã phải nghĩ ra một cách để làm cho các thành phần trên PCB chiếm một diện tích tổng thể nhỏ hơn. Nhìn lướt qua PCB ở trên cho thấy bo mạch này có mật độ dày đặc các IC và các thành phần thụ động. Một câu hỏi đầu tiên tự nhiên là hỏi liệu các thành phần có thể được loại bỏ một cách đơn giản hay không.
Một ứng cử viên tuyệt vời cho sự đơn giản hóa sẽ là chuỗi RF. Thật vậy, những chiếc iPhone trước đây đã có tới 4 biến thể cho các nhà mạng khác nhau trên toàn cầu vì chúng có công tắc, bộ lọc và bộ khuếch đại tập trung vào các băng tần cụ thể cần thiết cho các nhà cung cấp dịch vụ theo khu vực cụ thể này. Số lượng biến thể đã giảm dần theo năm tháng xuống còn con số hiện tại là hai và đã được chưng cất thành một mô hình có khả năng mạng CDMA và một mô hình thì không.
Bằng cách hỗ trợ ít dải hơn cho mỗi mô hình trên nhiều mô hình hơn, Apple có thể giảm kích thước tổng thể của chuỗi RF và tiết kiệm không gian bảng. Nhìn lướt qua trang thông số kỹ thuật của iPhone X sẽ cho bạn thấy đó không phải là điều Apple đã thực hiện, vì nó hỗ trợ các băng tần chính xác giống như iPhone 8 mô hình trên hai phiên bản.
Vì vậy, chúng ta phải tìm kiếm nơi khác ngoài chuỗi RF để giảm thành phần. Một cách khác để giảm kích thước linh kiện là ép các nhà cung cấp vi mạch thu nhỏ gói hàng của chính họ. Ví dụ tốt nhất về điều này có thể là MacBook Air ban đầu, nơi Intel đã cung cấp một gói nhỏ hơn cho CPU để giúp Apple đạt được yếu tố hình thức nhỏ bé tại thời điểm đó.
Nếu một nhà cung cấp làm điều này, chắc chắn sẽ có ý nghĩa khi đưa nó vào iPhone 8 hoặc 8 Thêm vào đó, sẽ có một số loại áp lực về chi phí hoặc khối lượng đối với thành phần ngăn cản nó phổ biến hơn. Một ví dụ có thể là một gói bao gồm một interposer, là những cấu trúc kết nối đắt tiền cho phép nhiều thiết bị sơ đồ mật độ cao được đặt trong cùng một gói. Đây là khái niệm tương tự được cho là được sử dụng để kết hợp giữa RF và bảng kỹ thuật số chính trong iPhone X.
Khái niệm di chuyển nhiều thành phần vào cùng một gói không phải là mới. Hầu hết AppleCác chip A-series có DRAM xếp chồng lên nhau bên trong chúng, và Apple đã nỗ lực giảm kích thước gói hàng với bao bì InFO của TSMC. Các Apple Watch sử dụng một cách tiếp cận tích hợp hơn nữa với giải pháp Hệ thống trong gói (SiP), bao gồm nhiều thành phần tích cực và thụ động trong cùng một vỏ bọc có nắp. Đây là hướng đi của các thiết bị di động nói chung.
Việc quyết định có đặt các thành phần trên một PCB nhiều lớp hay đẩy mức độ tích hợp lên trên gói hoặc thậm chí là ngay lập tức, là một sự cân nhắc kỹ lưỡng về chi phí, tiết kiệm không gian và các tác động đến hiệu suất. Di chuyển mọi thứ trong gói thường cải thiện hiệu suất khi các tuyến tín hiệu trở nên ngắn hơn và yêu cầu ít năng lượng hơn để chạy, nhưng phải trả giá bằng những thứ như các giải pháp đóng gói và chất nền phức tạp hơn.
Đưa mạch vào khuôn mang lại lợi ích hiệu suất cuối cùng, nhưng làm tăng kích thước khuôn, có thể ảnh hưởng đến năng suất linh kiện và cuối cùng là chi phí. Chìa khóa với rất nhiều khái niệm này là hiểu rằng bản thân SLP không thực sự hữu ích.
Chất nền giống PCBx
Khi các nhà sản xuất linh kiện đề cập đến công nghệ PCB mới là PCB giống như chất nền, họ đang đề cập đến mật độ kết nối được cung cấp bởi các chất nền được tìm thấy trong các gói IC. Đẩy kích thước tính năng xuống chỉ còn 15 micron, các loại PCB mới này giúp có được mật độ kết nối tương đương với các gói IC đối thủ. Điều này thực sự hữu ích cho việc định tuyến mật độ cao như bộ nhớ hoặc bus PCI. Việc ép nhiều tuyến hơn vào một lớp, cùng với các tính năng nhỏ hơn cũng tương tự như chất nền gói, cuối cùng sẽ giúp sử dụng ít lớp hơn để định tuyến PCB.
Tuy nhiên, bộ nhớ của iPhone X đã được tích hợp vào gói và nó không có giao diện dữ liệu tốc độ cao, rộng như bạn tìm thấy trong nền tảng máy tính để bàn truyền thống. Do đó, đây có thể không phải là sự đổi mới chính trực tiếp mang lại lợi ích cho iPhone X. Bộ ghép giữa các bo mạch có khả năng giúp ích ở đây.
Interposer sẽ cho phép các bo mạch kỹ thuật số và RF về cơ bản được thiết kế riêng biệt, trước khi được kết nối với nhau bởi interposer nằm giữa chúng. Đây là kiểu tiếp cận nhiều bước phổ biến trong PCB, vì chúng thường bắt đầu với các lõi không dẫn điện, sau đó được xây dựng bằng các lớp kim loại và điện môi kế tiếp nhau, cho phép nhà chế tạo thêm từng lớp vias nhỏ cho một PCB phức tạp. Interposer mở rộng khái niệm này bằng cách tích hợp một sân liên kết chặt chẽ hơn bao giờ hết, thường được dành cho các gói thiết bị và làm tăng chi phí lên rất nhiều.
Cách tiếp cận PCB riêng biệt này sẽ giúp Apple đạt được sự cách ly tốt hơn giữa các phần mạch kỹ thuật số và RF của nó. Thật vậy, khi kiểm tra kỹ PCB của iPhone sẽ thấy các đường đứt nét phân tách các loại mạch với nhau. Hình ảnh trên cho thấy các phần âm thanh và RF được phân tách trên iPhone 8 Cộng với PCB.
Việc tách các thành phần này là rất quan trọng, vì nhiễu từ các thành phần lân cận có thể gây ra những thứ như giảm dải động trong các mạch tương tự và RF, hoặc tính toàn vẹn của tín hiệu bị ảnh hưởng trong các mạch kỹ thuật số. Là một thiết bị tiêu dùng, tín hiệu bức xạ cũng là một vấn đề cần quan tâm. Apple đã nỗ lực để tăng khả năng tự tương thích và tuân thủ các tiêu chuẩn khi nó được cấp bằng sáng chế và sau đó đã giới thiệu và cải tiến lớp phủ rải rác cho các con chip được tìm thấy trong các thiết bị di động của mình.
Tất cả các bước này đều hữu ích Apple để đặt các thành phần gần nhau hơn và nó mang lại nhiều tự do hơn về vị trí đặt chúng gần nhau. Tuy nhiên, không gian bảng vẫn bị tiêu thụ phần lớn. Những nỗ lực tích cực có thể đòi hỏi có thể lên đến 10% không gian bo mạch trở lại, nhưng cần nhiều hơn nữa để cắt giảm đáng kể kích thước PCB. AppleCác kỹ sư của cần phải khai thác nhiều hơn không chỉ là kích thước X và Y.
Kỹ thuật 3D
Để thực sự tạo ra những bước tiến trong không gian cần thiết để chứa tất cả các thành phần trong iPhone, chiều cao của PCB cũng phải được tận dụng. 3D và 2Các kỹ thuật vi mạch .5D như xếp chip, vias xuyên silicon, interposers và các kỹ thuật khác đã được tiếp xúc nhiều trong những năm gần đây để đóng gói thiết bị, nhưng chúng cũng có thể áp dụng cho PCB ở một mức độ nào đó. Các nhà cung cấp PCB đã nhúng các thành phần thụ động đơn giản như điện trở, tụ điện và cuộn cảm vào PCB trong nhiều năm.
Những tính năng này đầu tiên là bản chất của quá trình, cho dù thông qua các màng điện trở, các dấu vết cuộn dây in, hoặc sử dụng chất điện môi PCB làm nền tảng cho một tụ điện được hình thành qua các lớp. Các thành phần vật lý nhúng hiện đang nổi lên, với các nhà cung cấp thậm chí còn lên kế hoạch cho các thành phần hoạt động được nhúng trong tương lai không xa.
Mặc dù nó có phần không được chú ý, Apple đã và đang sử dụng kỹ thuật này với các bộ xử lý ứng dụng dòng A của nó. Vài năm trước, các bộ phận đóng gói bị rò rỉ bắt đầu xuất hiện những khoảng trống tò mò ở mặt dưới, nơi mà mảng kết nối thông thường sẽ được mong đợi. Các khoảng trống này có khả năng là không gian cho các thành phần lọc thụ động nép vào bên trong gói.
Điều này đạt được hai điều. Đầu tiên, nó làm giảm lượng không gian bảng cần thiết để đặt tất cả các thành phần. Thứ hai, nó thường mang lại lợi thế về hiệu suất vì sự gần gũi với kim loại bên trong thiết bị là một trong những yếu tố thúc đẩy hiệu suất quan trọng của các thiết bị hoạt động như thế này.
Các tụ điện và cuộn cảm được sử dụng để lọc và bỏ qua nguồn điện trên bộ xử lý ứng dụng nhằm ngăn chặn sự sụt giảm điện áp trong các tình huống thay đổi nhu cầu hiện tại, cũng như cung cấp một tuyến đường vòng tới mặt đất đối với tiếng ồn tần số cao. Đặt nó càng gần thiết bị càng tốt để giảm ký sinh trùng không mong muốn làm giảm hiệu quả của các thành phần này.
Bằng cách mở rộng khái niệm này sang PCB, Apple có thể tận dụng bất kỳ không gian thừa nào trong PCB để chứa các thành phần này. Kiểm tra mặt sau của iPhone 8 Cộng với PCB cho thấy có rất nhiều thành phần thụ động nằm ở phía sau của PCB đằng sau A11.
Càng nhiều thành phần này có thể được nhúng vào trong bộ xếp chồng lên nhau, thì thiết kế càng có nhiều hiệu quả về không gian hơn. Ở mức cực đoan, PCB sẽ không có các thành phần này bị ảnh hưởng, với một interposer (hoặc có thể là nhiều, xen kẽ với vật liệu liên kết để phù hợp với bo mạch) có một lớp cắt ở khu vực này để các bo mạch kỹ thuật số và RF có thể được ghép lại với nhau. Bản thân khái niệm này đã đưa ra những thách thức kỹ thuật và cần phải áp dụng dần dần thay vì một sự thay đổi nhanh chóng đối với các thành phần nhúng.
Điều cần làm rõ ràng trong tương lai là phần bên trong của PCB xếp chồng lên nhau có thể tỏ ra thú vị như bề mặt của chúng và những bức ảnh chụp x-quang của các khuôn linh kiện mà chúng ta mong đợi. Có lẽ chúng ta sẽ có một cái nhìn thoáng qua về một số khái niệm này khi những giọt nước mắt bắt đầu lăn vào.
Nguồn: macrumors
