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Apple Watch超强拆解:主板结构及内部传感器工艺深度剖析

Apple Watch智能手表是苹果公司冲击可穿戴市场的一记重拳,作为以创新而闻名的尖端科技品牌,Apple的每一款新产品都必定备受瞩目,一经发售,各家分析机构的分析报告便接踵而至。SITRI将从更

Apple Watch智能手表是苹果公司冲击可穿戴商场的一记重拳,作为以立异而出名的尖端科技品牌,Apple的每一款新产品都必定备受瞩目,一经出售,各家剖析组织的剖析报告便接二连三。SITRI将从更深层次的工艺剖析方面下手,带给咱们一个更直观的Apple Watch。

产品外观和拆解照

产品外观

Apple Watch拆解

Apple Watch拆解

产品拆解照

Apple Watch拆解

部件合照

Apple Watch拆解

引领工业的科技

Taptic Engine它是一个线性致动器,用来生成触觉反应。浅显地说,便是当你收到提示、告诉,或按压显现屏的时分,它会轻点一下你的手腕。与此同时,特别规划的扬声驱动器会释放出纤细的音频信号,合作Taptic Engine一同与你的感官互动,带来一种详尽而奇妙的运用体会。

Apple Watch拆解

Force Touch压感受控是苹果在2015春季发布的全新的触控板技能。经过Force Touch,设备可以感知轻压以及重压的力度,并调出不同的对应功用。Force Touch是自Multi-Touch之后,又一个含义特殊的全新传感功用。

Apple Watch拆解

Apple Watch在心率传感器方面,选用的是光体积描记器,其作业原理是血液反射红光并吸收绿光的特性。Apple Watch运用绿色LED灯,合作对光灵敏的感光器,可以检测恣意时刻点流经手腕的血液流量。心脏跳动时,流经手腕的血液会添加,吸收的绿光也会添加;心跳间隔期,流经手腕的血液会削减,吸收的绿光也会随之削减。Apple Watch内置的两颗绿色LED灯可以每秒闪烁数百次,然后计算出每分钟的心跳次数,也便是心率。

一般,Apple Watch先运用红外线每10分钟就丈量一次你的心率。不过,假如红外线体系供给的读数不充分时,Apple Watch就会主动切换至绿色LED光形式。此外,为了应对对心率信号进行补偿,防止信号过弱影响读数,苹果标明对心率传感器进行了针对性的规划,比方进步LED亮度和采样率。

Apple Watch拆解

看过Apple Watch的产品外观及拆解照后,SITRI将在这部分首要为咱们展现Apple Watch的主板结构以及其间传感器的相关信息。

S1 SiP主板

咱们在Apple Watch中初次看到了体系级封装,这种封装真实表现了将整个体系进行封装的精华。在这块26.15 mm x 28.50 mm的主板上,集成了多达14颗左右中心芯片产品以及上百个电阻%&&&&&%等元器材,这些元器材都各自有独立的封装,并被严密有序的摆放在主板上,除了惯性组合传感器产品外,其他都被整个封装在一同。主板全体封装的纵向解剖图片显现,整个体系级封装的厚度仅为1.16mm。

Apple Watch拆解

S1 SiP OM Package Thickness Photo

Apple Watch拆解

在整个体系级封装的上面有一层厚度为10.38um的金属铜,而且封装内含有二氧化硅作为填充球。

S1 SiP Package SEM Cross Section Photo

Apple Watch拆解

EDS Analysis for S1 Sip Package

Apple Watch拆解

Apple Watch拆解

Apple Watch拆解

Apple Watch中的传感器

惯性传感器

早前估测的惯性组合传感器为Invensense的产品,终究被证明运用了ST的6轴惯性组合传感器产品。这颗惯性组合传感器坐落Apple Watch 主板的左上角,并没有与其他的芯片一同被放入整个体系级封装,这使得咱们可以将这颗传感器先于其他芯片取下并进行剖析。这颗惯性组合产品运用了3.00 x 3.00 x 0.86 mm的LGA封装,封装正面的符号并不是传统的代表Partnumber等信息,而是由一个二维码以及C504组成。

ST 6-axis IMU Package Photo

Apple Watch中的惯性传感器

经过x-ray图片咱们可以明晰的看到,封装内包括集成在一个芯片的MEMS惯性传感器,而且运用Wire Bonding的方法与ASIC芯片进行键合衔接。

ST 6-axis IMU Package X-ray Top View and Side View Photo

Apple Watch中的惯性传感器

ST 6-axis IMU ASIC OM Die Photo

Apple Watch中的惯性传感器

ST 6-axis IMU ASIC OM Die Mark

Apple Watch中的惯性传感器

这颗6轴惯性组合传感器中的ASIC芯片运用了5层金属布线,其间顶层金属为铝布线,下面4层都为铜布线。数字区域中丈量到的最小线宽为121.0nm。

ST 6-axis IMU ASIC Die SEM General Structure

Apple Watch中的惯性传感器

ST 6-axis IMU ASIC Die SEM Poly Gate in Logic Area

Apple Watch中的惯性传感器

为了可以看到更多MEMS芯片的信息,咱们运用红外显微镜(IR)拍照了这颗MEMS芯片的平面图片,而且对芯片进行了纵向剖析。经过IR图片,咱们可以看出,这款惯性组合产品的MEMS芯片将3轴加速度计与3轴陀螺仪集成在同一颗芯片上,这种布局与ST官方发布的iNEMO Inertial Module千篇一律。加之2013年ST新推出Always-On 6轴惯性传感器组合产品系列,并在2014年进行量产,其间具有代表性的是LSM6D系列。据称这个产品系列中高能效MEMS传感器的功耗小于2mA,而且都选用了相对较小的封装,种种痕迹都标明这系列的产品十分有或许是为了可穿戴设备推出的。Apple Watch中的这款6轴惯性组合传感器产品,是否出自这个系列的产品呢?

ST 6-axis IMU MEMS IR Die Photo

Apple Watch中的惯性传感器

经过SEM纵向图片,咱们可以调查到惯性传感器芯片的盖子及衬底的厚度,以及可动结构层的首要厚度。ST运用THELMA外表硅工艺制作惯性传感器,而且运用传统的含铅的玻璃熔封将盖子与MEMS的首要芯片进行密封衔接。

ST 6-axis IMU MEMS SEM General Structure

Apple Watch中的惯性传感器

Accelerometer MEMS SEM General Structure

Apple Watch中的惯性传感器

Accelerometer SEM MEMS Structure Cross Section

Apple Watch中的惯性传感器

Gyroscope MEMS SEM General Structure

Apple Watch中的惯性传感器

Gyroscope SEM MEMS Structure Cross Section

Apple Watch中的惯性传感器

EDS Analysis for Glass Frit Seal in IMU MEMS

Apple Watch中的惯性传感器

MEMS麦克风

苹果在iPhone6 Plus中没有运用楼氏电子的麦克风产品,但在Apple Watch中,咱们再次发现了楼氏电子的麦克风的身影。产品封装尺度为2.80 x 1.88 x 0.92 mm,封装的符号由二维码以及0444KMM1组成。

Knowles Microphone Package Photo

Apple Watch中的MEMS麦克风

Knowles Microphone Package X-ray Top View and Side View Photo

Apple Watch中的MEMS麦克风

去掉麦克风芯片的金属外壳,可以直接调查麦克风MEMS芯片。

Knowles Microphone Decap SEM Photo

Apple Watch中的MEMS麦克风

Knowles Microphone ASIC OM Die Photo

Apple Watch中的MEMS麦克风

Knowles Microphone ASIC OM Die Mark

Apple Watch中的MEMS麦克风

麦克风中的ASIC芯片厚度为105.00um,运用了3层铝布线制程。

Knowles Microphone ASIC SEM Die Thickness

Apple Watch中的MEMS麦克风

Knowles Microphone AS%&&&&&% SEM General Structure

Apple Watch中的MEMS麦克风

Knowles Microphone MEMS OM Die Photo

Apple Watch中的MEMS麦克风

Knowles Microphone MEMS OM Die Mark

Apple Watch中的MEMS麦克风

咱们在检查这颗楼氏电子的麦克风芯片时,发现了一个风趣的现象。一般麦克风芯片的振荡薄膜上的声学孔坐落中心方位,而这颗芯片的声学孔接近芯片的边际方位。

MEMS Die OM Diaphragm Hole Position Photo

Apple Watch中的MEMS麦克风

MEMS Die SEM Angled View Photo

Apple Watch中的MEMS麦克风

以下两张图片为麦克风芯片的SEM扩大倍率细节图,透过上层的背板,咱们可以将声学孔的方位和非声学孔的方位进行比照。其间左图白色虚线框内圈出的即振荡薄膜上的声学孔方位,右图没有声学孔的当地咱们可以看到振荡薄膜是接连的。

MEMS Die SEM Angled View Photo

Apple Watch中的MEMS麦克风

经过剖面图片,可以更清楚的调查出麦克风MEMS芯片中的背板与振荡薄膜的结构。整个麦克风MEMS芯片的厚度为248.20um,其间空腔的深度为242.10um,这意味着在6.10um的间隔中包括背板和振荡薄膜以及其间的空地空间。

MEMS Die SEM General Structure Photo

Apple Watch中的MEMS麦克风

MEMS Die SEM Cross Section Photo

Apple Watch中的MEMS麦克风

环境光传感器

Apple Watch 中运用的环境光传感器是来自于AMS的产品TSL2590,封装尺度为2.15mmx1.30mmx0.42mm。芯片运用了3层铝布线制程,数字区域丈量到的最小线宽为0.35um。

Ambient Light Sensor Package Photo

Apple Watch中的环境光传感器

Ambient Light Sensor OM Die Photo

Apple Watch中的环境光传感器

Ambient Light Sensor OM Die Mark

Apple Watch中的环境光传感器

Ambient Light Sensor SEM General Structure

Apple Watch中的环境光传感器

Ambient Light Sensor SEM Poly Gate in Logic Area

Apple Watch中的环境光传感器

环境光传感器中的光敏器材区域尺度为0.75mmx0.83mm,其间每个单元的尺度大约为90umx80um。

Photodiode Area in Ambient Light Sensor OM Photo

Apple Watch中的环境光传感器

Photodiode Cell in Ambient Light Sensor OM Photo

Apple Watch中的环境光传感器

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