拆解iPhone14ProMax:发现疑似卫星模块,天线设计天翻地覆

PCBworld 2022-09-30 11:00


iFixit对苹果最新iPhone 14 的拆解终于完成了。和其他拆解者一样,iFixit认为这次iPhone 14最值得点赞的不是更强的处理器,也不是卫星SOS 功能和更大的摄像头,而是完全重新设计的内部结构——显示面板和后盖都可直接拿下。iFixit认为这很重要,也是很长一段时间以来 iPhone 最重大的设计变化。不过,iPhone 14 Pro 和 Pro Max 机型仍然采用旧架构,需要从显示面板打开。
但同时,iFixit也指出,iPhone 14 功能和外观变化非常轻微,以至于著名科技媒体 The Verge 觉得它应该被称为 “iPhone 13S”。他们在报道中表示,一年前推出的 iPhone 13 仍然在销售,且与 iPhone 14 几乎相同。

重生(重新设计)为美丽蝴蝶的 iPhone 14——中间的中框、左侧的可拆卸屏幕和右侧的可拆卸后盖板
iFixit指出,重新设计整机结构并不是一件小事。为了打造支持该结构新金属中框,需要重新设计整个内部,以及重新考虑射频天线位置并将其防护周界有效加倍。换句话说,这是苹果时隔多年重新回到绘图板上创新,重新设计的 iPhone 内部结构使维修更容易。这次无缝升级并未在发布会上提及,以至于世界上很多优秀技术评论家都没有注意到。


iPhone结构的几次转变


iFixit已经编写了数以千计的智能手机维修指南,所以在深入了解 iPhone 14 的细节之前,先回顾了一下多年来iPhone 经历的几次重大架构转变。

iPhone 3G时代,这时候的iPhone手机拆解需要先打开屏幕,这让换屏变得轻而易举。但是在维修其他部分——比如充电端口和电池等部件上,则比开后盖式困难得多。

在苹果开始在意其内部设计美观性之前,我们看到的都是橙色排线和蓝色电路板
为了解决这个问题,苹果在 iPhone 4 的设计上采用打开后盖的方式。这一度让市面上出现了各种五花八门的售后服务,例如有用户换上了透明后盖板(iFixit认为这很糟糕),但不幸的是,这种设计让屏幕更换变得非常痛苦。于是,苹果在iPhone 5 重新回到(更流线型的)显示面板开启方式,并一直坚持到iPhone 13。

更换iPhone 4的玻璃后盖轻而易举
首先,打开手机屏幕的方式的确使屏幕维修变得更加容易,并且维修效果很好,这种设计与手机行业的其他产品(安卓阵营)形成鲜明对比。
几乎每部安卓手机都是从背面打开的。自从三星Galaxy S6 以来,iPhone 的竞争对手就一直采用后盖开启方式。任何维修机构的意见都是,三星Galaxy 手机的屏幕更换比 iPhone要困难得多。

 
必须先拆开后盖板,然后系统地完成手机组件移除的整个过程。直到整台手机基本上被拆光,你才能换下屏幕组件。然后,你又得把整个手机的零部件全部装回去!考虑到屏幕是最常见的维修组件,这是一个相当大的工程。

无论摩托罗拉还是三星智能手机,在拆机时都要花大量时间在撬开背板上
从iPhone 8时代开始,iPhone 的设计优化了两个关键组件的快速维修:屏幕和电池。不过iFixit认为,这种优化前置面板设计的缺点是很难更换后面板。虽然在 iPhone 8 之前换后盖也不容易,但并没有那么难,但到了iPhone 8,苹果开始在后盖上采用无线电可穿透的玻璃材质,来支持无线充电和 NFC 支付。到了iPhone X更甚,苹果直接在玻璃后盖上焊接了一个笨重的相机镜头盖。

如果说更换 Galaxy 手机的屏幕很难,那么更换 iPhone X(或 11、12 或 13)的玻璃背盖就是“雪上加霜”。从手机中移除每个组件已经算是最简单的步骤了。说真的,你不想在里面留下任何零件,因为这个拆解过程对硬件非常不友好。用于固定后玻璃盖板的粘合剂非常强大,以至于iFixit常用的撬动、加热或化学方法都无法将其打开。维修店则往往采用更激进的破碎式和刮擦式方法来移除玻璃盖板,同时在处理焊接的相机边框周围时也要格外小心。“最简单”的方法是使用激光,系统地融化掉这些粘合剂,然后用刀片和切割工具粉碎和刮掉粘合剂碎屑。为了使用激光和刀片的时候保护双手,需要配备重型手套。

结论是,这对于 DIY 和拆解爱好者来说,并不是一个真正有乐趣过程。

为iPhone 14结构设计变更鼓掌


回到 iPhone 14,背面玻璃简单地用两个螺丝和一个连接器固定。苹果似乎使用了一种稍微不那么强力的粘合剂,这使得它比以前几代产品的屏幕更容易打开,只需要卸下与后玻璃盖板上完全相同的几颗螺丝,就可以拆下屏幕。

只需拧下几个螺丝,屏幕和后玻璃盖都可以立即拿下,这非常友好。

iFixit认为,这次改动是对手机设计的一次重新思考,新开启方法影响到了内部设计的方方面面。增加一个全新的开启方式,会带来一系列的工程挑战,例如原先的密封防水要做双份的,伴随而来的还有许多射频设计的“并发症”及所有零件的变化。

每当您将某些东西粘合或焊接在一起时,就更容易实现薄度和耐用性的设计目标。iFixit不止一次在文章中说过,如果设计师多花点力气避免过度使用胶水,他们就可以获得他们正在寻找的所有设计特性和功能,以及可修复性。这一次,苹果付出了努力。

这次,iPhone 14屏幕后有一个全新的中框,所有内部组件都安装在上面。手机中所有的射频天线,包括 5G + GPS + Wi-Fi + 蓝牙 + 卫星信号也都集中在这个中框上,再通过上图左侧下方十个新的电磁触点连接到后面板,达到以前需要通过焊接才能实现的接地效果。

达到大家都期望的高水平耐用性,是一项艰难的工程挑战。比如你的 iPhone 13 掉地上时,它的金属框架会吸收震动,将力传递并分散到胶合电池和牢固粘合的后玻璃盖上。iPhone 14 在设计上也遇到了同样的挑战,但它以完全不同的方式实现了所需的抗扭刚度——新的中框位于显示屏和手机内部之间,承担了整个框架和电池的受力分配。
另一个设计挑战是集成到摄像模组中的组件数量。从历史上看,当中包括Face ID 传感器、扬声器和环境光传感器。在iPhone 13 Pro 中,苹果已将听筒和前置摄像头从显示屏模组上,移至了中框上。当时iFixit曾盛赞这一举措加强了模块化,但他们并不完全理解其中的原因。现在看来,它是在为iPhone 14设计的大幅改进奠定基础。
iPhone 14 宣传的旗舰功能包括卫星加持的紧急呼救(SOS)、升级的摄像头和省略的SIM 卡插槽(美版)。如下图所示,我们看到iPhone 14 Pro Max主板中的一些芯片。

苹果对性能密度的追求是无与伦比的。iPhone 14 Pro Max 逻辑板采用 A16 处理器,比 iPhone 14 的 A15 性能提升了 10-15%。

美国版本的Pro Max 逻辑板内部特点是,具有支持5G毫米波频段以及卫星通信的硬件,并且在实体SIM 读卡器消失后留下大量空间。
iFixit确认,苹果新手机的卫星连接由新的 Qualcomm X65 调制解调器提供支持,该调制解调器增加了新的 2.4 GHz n53 频段功能以支持 Globalstar。Globalstar 的执行主席 ICJay Monroe 在今年早些时候的新闻稿中说道:“自高通成立以来,我们一直与高通保持着密切的关系,我们要感谢高通团队的辛勤工作,帮助我们实现了Band n53的承诺。”

主要芯片一览


如果你对新款iPhone 14 Pro Max(型号A2651)上的芯片感到好奇,那么请往下看:

逻辑板正面芯片分布
不同颜色对应的芯片如下所示:
红色:SanDisk SDMVGKLK2 128G 128GB NAND闪存
橙色:苹果/Dialog Semiconductor 338S00819-A1电源管理IC
黄色:(可能是)苹果/Cirrus Logic 338S00843语音处理器IC
绿色:苹果/Cirrus Logic 338S00537音频放大器
浅蓝:(可能是)苹果/Dialog Semiconductor 338S0081C 电源管理IC
深蓝:德州仪器TPS61280H DC-DC转换器
紫色:(可能是)意法半导体EEPROM
不同颜色对应的芯片如下所示:
红色:(可能是)英飞凌负载开关
橙色:NXP Semiconductor NTB0101GS1 1位转换收发器
黄色:德州仪器LSF0101 1位双向电压电平转换器
上图红色可能为Wi-Fi/Bluetooth 模组
逻辑板背面芯片分布
不同颜色对应的芯片如下所示:
红色:苹果APL1W10 / 339s0104 A16 64位六核应用处理器,w/五核GPU,底层很可能是三星K3LK2K20CM-EGCP 6GB LPDDR5 SDRAM内存
橙色:苹果 APL109A/338S00942电源管理IC
黄色:苹果/Dialog Semiconductor 338S00839-B0电源管理IC
绿色:博通 BCM59365EA1IUBG无线电源接收器
浅蓝:意法半导体 STB601A05电源管理IC
深蓝:苹果/Dialog Semiconductor 338S00819-A1电源管理IC
紫色:德州仪器TPS65657B0显示电源IC
不同颜色对应的芯片如下所示:
红色:德州仪器LM3567A1 LED闪存驱动器
橙色:苹果/Cirrus Logic 338S00738音频编解码器
黄色:(可能是)ADI taptic电机驱动器
绿色:德州仪器CD3710A1 VCSEL阵列驱动器
浅蓝:恩智浦 CBTL1618A0显示端口复用器
深蓝:德州仪器USB2.0双中继器
紫色:安森美 DC-DC转换器
不同颜色对应的芯片如下所示:
红色:(可能是)安森美 DC-DC转换器
橙色:(可能是)意法半导体串行EEPROM存储器
不同颜色对应的芯片如下所示:
红色:(可能是)USI UWB 模块
橙色:博通AFEM-8245 前端模块
三明治层芯片分布
不同颜色对应的芯片如下所示:
红色:意法半导体 ST33J 安全元件 
橙色:苹果/Cirrus Logic 338S00537 音频放大器
黄色:高通 PMX65 电源管理 
绿色:高通 QET7100 包络跟踪器 
浅蓝:(可能是)高通 PMK65 时钟发生器 
深蓝:(可能是) Qorvo 包络跟踪器 
紫色:(可能是)意法半导体电源管理IC
不同颜色对应的芯片如下所示:
红色:恩智浦 SN210V NFC 控制器,带安全元件 
橙色:(可能是)卫星模块 
黄色:高通 SDX65M X65 5G 调制解调器 
绿色:高通 SDR735 射频收发器 
浅蓝:高通 SMR546 射频收发器 
深蓝:博通 AFEM-8231 前端模块 
紫色:Skyworks SKY58290-20前端模块
不同颜色对应的芯片如下所示:
红色:博通 AFEM-8240 前端模块 
橙色:(可能是) Skyworks SKY58853-17? 前端模块 
黄色:(可能是)Skyworks SKY52628天线开关模块 
绿色:(可能是)Skyworks SKY5xx92-16功放模块
上图红色为Bosch Sensortec 6 轴加速度计/陀螺仪
底层分布
红色(可能)为卫星天线
橙色为5G毫米波贴片天线



苹果依旧在给第三方维修设置障碍


最后,iFixit引述一些媒体报道称,iPhone 14在更换或修复一些零件时,需要进行“系统配置”(System Configuration),这类远程部件激活工具也是苹果最喜欢给第三方维修机构设置的障碍。
如今,苹果正在这条路上越走越远,继续将所有部件与手机强制配对。iFixit甚至夸张地认为,在新的iPhone 14手机上安装一个手机壳也需要激活。
使用软件来防止第三方维修、更换零件的做法,一度受到维修业者的强烈反对。这些“枷锁”令人沮丧,但最终也是徒劳的——因为无论苹果多么努力,都无法控制其产品在第三方机构被维修(编按:天才吧实在太难约、太贵了)。iFixit表示,在完成实验室测试后,他们将公布更多的零件兼容性报告,除非苹果奇迹般地发布了他们的服务手册。

伴随着多年来的最大设计更新,iFixit将 iPhone 14 的可修复性评分提升至 7 分(满分 10 分)。这是自 iPhone 7 以来他们给 iPhone 打的最高分,可以说iPhone 14是多年来可修复性最高的一款。
来源:iFixit, 电子工程专辑


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