手機硬體的重要性 - Android

菜蟲曰: 謝謝大家抬舉 我不是H家的RD, 只是剛進社會的菜蟲
這次編輯修改了CPU的部分, 應該會是本文正文的最後一次修文
也非常感謝大家在文中的討論, 讓小弟也多念一些相關內容
我會針對推文中有意義的部分使用修文回覆做討論
很高興這篇文章可以讓大家有一點心得 :)
Enjoy it! 2012.1.30

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看到兩位大大提出的見解, 我覺得其實各有道理, 但後者比較得我心
(不清楚而有興趣的的請按 [ 或外面標題按大S往前看文章)

在這裡我只想寫些硬體上的事情給大家聽聽,
常常拆手機的人可能下面都懂了
別太嚴肅, 只是單純跟大家分享, 看看當作長知識, 也希望有先進可以幫我補正勘誤




手機有什麼零件?


大家一般在看CP值都會看幾個核心, 多少RAM, 多少ROM? 螢幕大不大解析度? 相機畫素?
但其實還有很多東西是大家看不見的.


CPU: 這不用說了, 大家一天到晚在吵的單核雙核, 還有下一季會出現的四核
在工廠裡, 決定了CPU, 就決定了這隻手機重要零件的一半以上
所以通常是用Platform(平台)來稱呼

HTC愛用Qualcomm(美商高通), 因為市占最高,所以產品也最多,看到8x60, 8x25,
8x55, 7x20 這類名字就都是這間的產品
APPLE愛自己家的A系列, Samsung家的Exynos
最近好像有點紅的nVidia家的Tegra系列(變形金剛2代的四核心就這家的)
TI(德州儀器)偷偷咬市占的OMAP,
還有大家都默默忽略,但其實白牌跟某些廠很愛的MTK(聯發科!)

早期有上述CPU以外的選擇, 連Broadcom跟Freescale都有一杯羹
"Sony Erission"有沒有我不確定
"Erission"有, 如2005年的EMP系列
後來也有"ST-Erission"
但名字有Erission的近期在手機CPU市占非常低, 幾乎被趕出主流手機市場
近期會有Sony Xperia系手機搭載ST-Erission CPU捲土重來, 到時候要再看看
(PS: 叫SE的人很多呀...這是菜市場名的說(菸))
請參照ARM Licensees http://www.arm.com/products/processors/licensees.php

上面關於CPU的歷史故事我們就少寫一點
我們來講些跟手機設計本身有關的

因為設計手機的上游廠商, 也就是晶片商, 通常會設計好一套配套電路給買家
方便買家可以依照這個設計圖去做出手機, 在現在大家趕上市的狀況下,
再加上你如果沒照著晶片廠的建議做, 其實他們也沒辦法給你什麼其他support
所以大部分都會依循晶片商的建議走 (自己做晶片的APPLE跟三星就不見得這樣玩的)
設計圖會建議非常多東西, 買家依照自己的需求去變更設計圖設計
所以要設計天王級的旗艦機, 基本上就是砸錢把設計圖上,消費者會看的料都用最好
的就對了!! (看不見的就算了XD)

RAM: 手機有多少可以提供工作的空間
常常會跟CPU疊在一起放

ROM: 手機有多少可以提供存放的空間


電源管理(PMIC): 很重要, 這大家都要有, 但我重點是下面


音效+電源管理or獨立音效:
不見得人人都有,
如果是用高通平台的手機, 若非旗艦機種, 應該都不會外接有音效的晶片
因為CPU自己就可以解音效, 但Android跟高通晶片一個要44.1KHz,一個要
48KHz這種各說各話的情況這兩年一直沒改變...所以才會有版友說要音質
請不要選高通晶片 (SSXL表示:......誰打我臉?)
但音質這東西後天的努力是可以補強一些的...如軟體與線路零件配置等
有興趣請參閱: http://www.soomal.com/doc/20100002164.htm
(換耳機吧XD )

sensor們:手機王的詳細SPEC都會在最後面寫有沒有重力感測器, 有沒有陀螺儀, 有沒有
電子羅盤, 更甚者, 還有氣壓計(Xoom與Galaxy Nexus)
這些在手機裡面真的都各有一小顆感應器,
你把手機拆開,金屬遮罩沒罩住的像晶片的東西有一部分會是這些


收發機(Transceiver): CPU等基頻(頻率極低)晶片跟RF(射頻,頻率高)晶片的橋梁與管理者
對一隻手機來說,極重要; 如果是只有WIFI的平板就沒差了
很想多寫些什麼, 這是消費者不會知道的最重要的晶片之一,
但這真的太專業, 所以我們還是先跳過


功率放大器(PA,Power Amplifier): 手機裡有幾個頻段就要有幾個, 有WIFI與藍牙也要加
上面講的頻段主要是指3G的部分(WCDMA)
以一隻旗艦機來作範例, 通常會有三到四種頻段
以利國際不同區域的應用(如台灣跟歐洲等地)

GSM的頻段現在幾乎都可以用一顆多合一的晶片完成

這裡也順便跟大家提一下, 如果你的手機有開3G上網才會覺得很燙
那通常就是這東西在發燙, 再者, 這東西長時間開啟的電力消耗也
不小, 一般APK軟體說可以省電, 三種做法
1.管制你螢幕亮度 2.刪除不必要運作程式
3.就是關掉網路, 也就是關閉這個部位的耗電, 通常很有效


GPS(全球定位系統): 包在收發機裡面, 有雙星系統的話(GPS/GLONASS)也是,但要看韌體
與軟體有沒有支援雙星系統(請參照本版某篇科普文)
如果平板裡面沒有支援打電話的功能, 那可能會使用其他晶片替代

藍牙(Bluetooth), Wi-Fi, FM 晶片:
藍牙跟WiFi常常會綁在一起, 因為頻段最接近; FM是因為晶片可以多包涵功能
所以也有可能放在這裡, 偶而也會看到放在別的地方的
我這裡的意思是, 上述三者會是同一顆晶片

手機常用的藍牙有幾種版本 2.1+EDR, 3.0, 4.0(iPhone4S)
去年中以前的手機沒意外應該都是2.1+EDR,
3.0還有另外一種形式叫做3.0HS, 是應用WIFI骨架的一種高速藍牙技術
手機如果有看到寫3.0HS的, 通常是號稱而已
iPhone4S有加入一種新的藍牙叫做4.0, 用途是可以用極低功率傳輸少量資訊
有興趣可以GOOGLE

至於Wi-Fi在手機設計上也有分成兩種, 一個叫做2.4GHz,另一個是5GHz
差異是在頻段, 5GHz的速度較快; 雖然在晶片上如果有支援就可以做, 但
真的做5G Wifi外部電路的人還是少數(如:Atrix)

那有看到有人提到, 是不是手機的WiFi就會比電腦差一些?
是的, 手機的天線設計非常艱鉅(其實筆電也是), 加上手機空間與成本的關係,
目前沒有手機在Wi-Fi上使用MIMO(多進多出)技術, 這技術在筆電上已經很常見
但遺憾的是主流手機Wi-Fi還不能使用這種技術去增加吞吐量
所以手機接收資料的速度大概是同距離有使用MIMO電腦的一半不到
(打個比喻而已)


麥克風: 收音這種東西很巧妙, 現在大多數的手機會選擇在背後多放一顆second mic做
除噪音的功用. 也有某些手機用奇怪的方式做設計, 如RAZR的雙主MIC+降噪MIC
據說是可以用雙MIC組成mic array與一些演算機制去提升收音品質(學筆電?)


照相機: 分成前跟後, 後照相機的大小通常很大, 所以也會造成某些很薄的機種沒辦法
在某些區塊也變薄(還是要請看RAZR的大頭)
照相機模組的大小是很難去要求的, 因為通常畫質越好的相機, 需要的鏡頭空間
也會越多, 造成模組很厚, 這樣就很難要求機種厚度一致
(所以Sony真是神 QQ)


電池: 以目前技術做出來算是很好的電池應該是RAZR跟S2這一類的, 但因為電池過薄,
外殼需要適當保護, RAZR使用不鏽鋼方框穩定整機機構這類的方法
新年度可以想見應該電池都不會低於1700mA了...1950的都一直跑出來了...


外殼: 外殼有分成強化纖維(還是去看RAZR跟S2),塑膠,以及塑膠噴金屬漆, 與全金屬
全金屬與有噴金屬漆的手機, 他的收訊可能會稍微差一點點, 工程師會力求不變

前面講了電池跟外殼, 這裡題外話講一下厚度這件事,
手機的厚度跟電池脫不了關係, 但是如果要很薄很薄, 那如果可以不拆電池,
在設計上會簡單得多, 加上主機板為了省空間有一些解決方案
例如L型板(把電池塞在L型的中間,如Atrix) C型板(IPHONE可以算是類似的,但
其實是L型主板加上一字型子板組成一個C字型)
還有上下分兩種電路板, 中間夾電池的三明治型
而電池如果也可以做到很薄, 那主機板可以選擇用單面置件(RAZR)

另外還有個東西叫做防水防塵,
以經典的Defy來說, IP67 一米水深30分鐘防水防塵, 這完全在挑戰機構工程師
但是日本人說, 你行, 我要比你更行
所以有了Fujitsu Arrows系列 最少也有IP58...而且還超薄+一堆功能...<囧>
註: IP是啥? 不是網路IP啦~
請參閱 http://www.tranyoung.com.tw/ip-protection-c.shtml


Shield Case(金屬遮罩): 手機玩家拆開手機之後會看到很多金屬貼片罩住手機晶片
理由是 1.保護晶片不受外力破壞, 2. 最重要的是不要讓電波干擾別人與自己
這東西因為每一片都是要獨立開模具的, 但又省不掉, 一旦需要大量的時候就會
拉高手機成本; 手機的厚度也會因為這東西與晶片的高度受影響
會做這麼多一小片一小片的原因是晶片需要把同一個功能的晶片組(包含電容電感)
各自隔在一個小房間裡, 晶片與其裸露的走線與零件都有可能輻射出電波
所以要用小房間把功能不同的晶片區隔開
如WIFI與藍牙晶片可以在同一間, 是因為頻率相同, 倍頻干擾不嚴重
但WIFI晶片跟GSM晶片就不能放在同一個房間裡, 因為頻率不同會有不預期的干擾

(鋪滿滿的例子...還是RAZR
http://guide-images.ifixit.net/igi/KwrefpknmGrJwgOV.huge)


天線: 手機目前分成貼片式的跟雷雕天線(LDS), 大家看得頭很痛的HTC補丁背板
幾乎都是使用雷雕天線做成, 背板裡面加了天線, 與金屬材質的手機外殼中心部位
分開, 藉此可以提升手機的收訊品質, 至於這份心意大家買不買單就另當別論了

現在手機天線非常的密集, 一隻手機裡面主要會有三隻天線以上
最少要包含 1.Main(主天線, 通話與3G上網) 2.藍牙與WiFi 3.GPS
未來還有可能再增加NFC模組(日本早就有類似的)與數位電視(日本那種手機電視),
這還不包含有些奇怪的規格需要可以打訊號的FM天線(日系偶而會遇到...)
美歐可以再為主天線搭配diversity天線作為訊號接收的強化手段
你能想像一隻手機有這麼多天線在裡面嗎? 這是非常驚人的事情
(聯邦的MS....抱歉, 是要說, 日本人的手機...都是怪物嗎!?)


LCM(背光模組, 螢幕):
我們這裡不討論哪種螢幕比較好看, 比較省電, 我們從另一個角度來看這件事
主流分成SLCD跟AMOLED兩種, 消費者通常會認知AMOLED色彩非常豔麗與偏紅
有時甚至會艷麗到暗色太暗, SLCD則是較為自然,
以機構的角度來看的話, 因為跟三爽交手吃虧的HTC, 厚度競賽先輸在起跑點是可以
預測的, 因為拿不到較薄的AMOLED, 就輸了人家0.05~0.1cm Orz


TouchPanel(觸控屏): 其實這個東西的會跟外面的玻璃做在一起, 所以我們這裡要提到
康寧玻璃(Corning Gorilla Glass)這鬼東西, 連鑰匙刮都不怕 全天下大概只怕
鑽石跟灰塵(不要懷疑)
手機製作的時候會把玻璃跟觸控屏合在一起, 然後才放上手機殼


FPC(軟板電路): 功能大多是連結電路, 聽筒,感光元件與前鏡頭常常會做在這個上面
這玩意兒有點貴,手機裡越多這東西,通常都是公司拼了要做流血旗艦
(Galaxy NEXUS.......)
好處是可以用很薄很軟的電路(軟到可以稍微折)來連接很多東西


喇叭與耳機孔就沒有多研究, 所以這裡小弟先不提
射頻走線大概也只有RF的人才聽得懂,雖然重要,但也不提



大家都會看手機有幾核心, 速度有多快, 92共識是不是內建(!?)
但用心研究手機之後還是有一些跟CP值無關的東西可以看一看
因為上面我寫得這樣漏漏長一大堆, 其實都是工程師才需要知道的東西,
消費者根本不管嘛~(攤手)
但是我想, 在我看來, 每一隻手機都是心血結晶,
寫出來也許可以讓大家更認識自己的寶貝手機:)
一起長知識喔;)


(為什麼我一直寫RAZR跟Atrix? 因為我同事拆過這兩隻呀 囧">)

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