苹果iPhone 5s拆卸

2013年9月20日
特约作者:吉姆·莫里森,雷·方丹,迪克·詹姆斯和查德·戴维斯

苹果

内部

2013年9月10日,苹果发布了两款新iphone, 5s和5c。自从这个消息发布以来,我们TechInsights的人一直在焦急地等待着能拿到这些设备的机会。拿着手机,我们做了任何有自尊的科技公司都会做的事——(小心地)毁掉它。今天跟随我们一起深入了解这一次新的和令人兴奋的,包括A7 64位ARM CPU和神秘的M7运动协处理器,以及估计的材料账单。

苹果
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板照片

前板

前板

前板

  • 苹果A7处理器/Elpida LPDDR3(1 GB)
  • NXP LPC18A1“M7”协处理器
  • 高通MDM9615M调制解调器
后板

后板

后板

  • Hynix 64gb NAND Flash,包装标识:H2JTFG8YD2MBR, 8堆叠NAND Flash,模具标识:H27QCG8T2B
  • 苹果Logo,包装标记:338S1216-A2,模具标记:Dialog D2045
  • Murata Combo Radio MCM, Package Mark: 339S0205, Die Mark:Broadcom BCM43342
  • 苹果Logo,包装标记338S11201,卷云逻辑,模具标记:CLI1G009A1

苹果iPhone的成本估算

苹果iPhone的成本估算

苹果iPhone的成本估算

A7处理器

A7处理器

A7处理器

这次的处理器是苹果的新A7, 64位芯片上系统ARM。

我们通过前期分析确认了该产品是在三星电子的Foundry工厂生产的,并确定了下一阶段的工艺类型和节点。”外部模具,包装照片,顶部金属模具照片和包装标记如下所示。最后一张照片……鼓声响起来……晶体管水平模照片。

苹果A7处理器
苹果A7处理器
苹果A7处理器
苹果A7处理器
苹果A7处理器

A7采用了三星的28纳米制程

当天早些时候,我们从模具的外观确定A7是由三星制造的。与此同时,我们的人在实验室里进行了移植,得出了一个“无聊”的结论,那就是这个芯片看起来和上一个一模一样。然而,问题在于细节,我们必须进行一些测量才能看到差异。

下图是A6 (APL0598)芯片中一组晶体管的横截面电子显微镜图像,该芯片采用三星32nm高k金属栅(HKMG)工艺制造。为了方便起见,我们测量了10,因此“接触门距”(一种标准工业测量)的尺寸是123纳米。

现在,如果我们看一个类似的A7 (APL0698)的图像,我们看到接触的门间距是114纳米。因此,即使考虑到测量误差(我们认为是+/- 5nm),我们相当肯定我们看到了收缩,而且A7是用与三星新Exynos 5410相同的工艺制作的,28纳米HKMG工艺。这听起来并不多,仅仅是4纳米,但是如果你再做一次计算,记住我们说的是面积缩小,而不是线性尺寸,那么28^2除以32^2(784/1024)就得到了等效功能面积的77%。或者,考虑到A7是102毫米^2,而A6是97毫米^2,在稍微大一点的区域内拥有更多的功能。

A7

A7

A7

A7

M7协同处理器

M7协同处理器

M7协处理器

M7是苹果的新方向——为了降低功耗,M7芯片致力于收集和处理加速度计、陀螺仪和罗盘数据。也就是说,M7一直是板上很难定位的芯片,一直有传言说,在iPhone 5s中缺乏独立的M7芯片。到目前为止,所有的预期都指向了一个突出的芯片,如下所示,在苹果市政厅的活动。

幸运的是,我们已经找到了NXP LPC18A1形式的M7。LPC1800系列是基于Cortex-M3的高性能微控制器。这对恩智浦来说是一个巨大的胜利。根据行业分析师和我们合作伙伴的意见,我们预计M7将是NXP设备,我们很高兴看到这是事实。

M7协同处理器
M7协同处理器
M7协同处理器
M7协同处理器

我们在恩智浦的网站上做了一些调查,查看他们的LPC系列产品;我们找不到任何与LPCA1外观相匹配的特定部分,特别是30球WLCSP包装。因此,我们初步得出结论,这可能是为苹果定制的LPC18xx芯片,类似于多年来我们从Dialog和Cirrus看到的那些(A1代表Apple-1?)

M7致力于处理和转换离散传感器提供给它的输入;陀螺仪、加速度计和电磁罗盘安装在整个主印刷电路板上。传统的苹果技术让我们相信,这些离散传感器是意法半导体用于加速计和陀螺仪,而电磁罗盘将再次成为朝日Kasei Microdevices (AKM)。我们已经确认罗盘是AKM的AK8963,陀螺仪是意法半导体。但让我们惊讶的是,加速度计实际上是博世传感器技术与他们的BMA220三轴加速度计的设计胜利(第一个博世我们已经看到的苹果产品)。在下一节中,我们将更深入地研究M7及其子组件。

M7儿童

M7儿童

M7的孩子们;三轴加速计、三轴陀螺仪和罗盘IC

当我们第一次打开iPhone 5s时,我们对之前不知名的MEMS设备非常感兴趣,其中一个标记为B361LP,另一个标记为B329。

第一个是3轴加速度计。基于在2mm x 2mm设备中观察到的模具标记,第一个未知的MEMS设备被认定为博世传感器BMA220三轴加速度计。这是我们在苹果产品中第一次看到博世MEMS设备。此前,这一直是意法半导体独占的插座。伟大的插座赢博世!

第二个是3轴陀螺仪。该设备与包装标记B329已被确定为意法半导体3轴陀螺仪,如预期。

另外,AKM公司的AK8963三轴电子罗盘集成电路将罗盘插座支撑起来,AK8963集成了一个磁传感器,用于检测X, Y, Z轴,传感器驱动电路,算术电路和信号放大器链。

苹果M7
苹果M7
苹果M7
苹果M7
苹果M7
苹果M7
相机

相机

摄像机

哪个更可取,更多像素还是更高灵敏度的传感器?我们都希望两者兼得,但在某一点上,相机系统和芯片设计者必须朝着其中一个方向转动旋钮。苹果选择了8MP分辨率的5S iSight摄像头,但将活动像素阵列面积增加了15%。借助更大的f/2.2光圈,该系统的感光度提高了33%。

iSight摄像头有DNL标记,与我们在iPhone 5和4s上看到的索尼IMX145摄像头模块上的标记一致。iPhone 5S 8mp iSight摄像头模块的厚度为8.6 mm × 7.8 mm × 5.6 mm。新的iSight相机模块已经更新了定制的1.5µm像素间距堆叠(exmoor - rs)索尼传感器。

侧视图的X射线图像向我们展示了苹果iSight相机现在的传统包装:一个陶瓷芯片载体,背面安装有背光CMOS图像传感器(CIS)芯片。凹凸键合用于将芯片信号焊盘连接到芯片载体焊盘。

通过我们的显微镜,可以看到索尼exmore - rs传感器的蛛丝马迹。我们首先在富士通平板电脑的800万像素ISX014上看到了索尼堆叠的CMOS图像传感器芯片(使用硅通道- tsv),然后是三星Galaxy S4主摄像头的1300万像素IMX135 (CIS堆叠在图像信号处理器- ISP上)。

我们已经确认FaceTime摄像头芯片是由OmniVision制造的。

相机
相机
相机
相机
电源管理集成电路

电源管理集成电路

新的电源管理IC和新的音频编解码器和D类放大器

正如我们之前提到的,我们在iPhone 5s中看到了许多熟悉的组件。主要突出的是新的A7处理器和两个新的MEMS设备。我们还看到了Dialog Semiconductor的新型电源管理IC和Cirrus Logic的新型音频编解码器和D类放大器。Dialog半导体公司生产的电源管理IC的部件号为338S1216-A2。Cirrus的新部件编号为D类音频放大器的338S1202和音频编解码器的338S1201。请注意,音频编解码器比iPhone 5内部的编解码器小30%。

电源管理集成电路
电源管理集成电路
电源管理集成电路
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wi - fi SoC

wi - fi SoC

wi - fi SoC

该模块包含BCM43342。这种特殊的死亡,我们以前从未见过。iPhone 5和市场上其他几款智能手机都使用了BCM4334。Broadcom BCM4334/BCM43342是一款集成了IEEE 802.11 a/b/g和IEEE 802.11n MAC/基带/无线电、蓝牙4.0和FM无线电接收器的单芯片设备。它被设计用于外部2.4 GHz和5 GHz前端模块,其中包括功率放大器,T/R开关和可选的低噪声放大器。

wi - fi SoC
wi - fi SoC
Qualcomm MDM9615M 4G LTE Modem

Qualcomm MDM9615M 4G LTE Modem

Qualcomm的4g LTE调制解调器

这是高通MDM9615M 4G LTE调制解调器。该产品采用了保留运营商特定信息的三星DRAM和三星制造的LTE基带处理器的双芯片解决方案。这是一个相当受欢迎的选择,因为我们已经看到这一设备在超过12个独特的智能手机今年单。

苹果
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RF和PA设计胜出

RF和PA设计胜出

RF和PA设计获胜

提供手机射频功能的芯片往往会被更适合消费者的规格所掩盖,比如存储的GB数或处理器的时钟速度。然而,它们对设备的用户体验至关重要。由于无线电频率的特性,它们还需要复杂数量的不同组件协同工作,或者更准确地说,不相互干扰。我们在巴克莱(Barclays)的朋友做了一项彻底的工作,以确定iPhone 5s内部射频设计的优势:

  • 射频微RF3763功率放大器双工器(PAD),用于B5 / 8双工PAD
  • Skyworks SKY77572 18/19/20频段功率放大器装置
  • Skyworks SKY77810 2G/EDGE功率放大器模块
  • Avago A792503波段25/3功率放大器
  • Skyworks SKY77496波段13/17功率放大器设备
  • TriQuint TQF6414 Band 1/4 Dual Power Amplifier Device
RF和PA设计胜出
RF和PA设计胜出
尔必达LPDDR3

尔必达LPDDR3

DRAM设计赢尔必达LPDDR3

虽然尔必达发布的部分解码器不包括LPDDR3设备,但“F”前缀应该表示产品系列为LPDDR3 (a“B”表示LPDDR2)。其余的数据证实使用了4gb芯片——内存包中有两个芯片。

尔必达LPDDR3
尔必达LPDDR3
海力士64gb E2NAND

海力士64gb E2NAND

Flash设计Win - Hynix 64gb E2NAND 3.0

iPhone 5s上的NAND闪存由SK Hynix(包装标记为H2JTFG8YD2MBR)制造,符合其E2NAND3.0标准。E2NAND3.0使用高级ECC、缓冲和处理来提高性能和可靠性。闪存控制器输入到8片闪存堆栈上,以保持定时对称。模具定心需要将控制器安装在闪存堆栈下,以保持可用的线键长度。NAND闪存采用Hynix的21纳米工艺制造,他们将其命名为“2ynm级”。

海力士64gb E2NAND
海力士64gb E2NAND
海力士64gb E2NAND

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