iPhone15系列深度拆解报告

感知芯视界 2023-09-27 17:47

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编辑：感知芯视界

来源：电子工程专辑

尽管最近华为Mate 60 Pro是很具热度的一款智能手机，对整个高端智能手机竞争格局也产生了一定的影响，但iPhone 15系列无疑也具有很热的话题性。本文编译一篇来自美国著名的拆解网站iFixit的文章，全面、深度对iPhone 15系列作了相关的拆解，具体编译内容如下：

iPhone 15 来了!它拥有新的充电端口、钛金属框架、潜望式镜头和新的专业维修设计。让我们深入了解一下吧!我们将重点关注 15 Pro Max，以及其他手机型号的一些客串。

设计架构

多年来，智能手机要么从前面打开(使电池更换变得困难)，要么从背面打开(使屏幕更换变得困难)。苹果终于在2022年的普通 iPhone 14 上解决了这个难题，使手机能够从正面和背面打开。这一巨大的升级使我们将 iPhone 的可修复性得分比之前的型号提高了。

值得庆幸的是，iPhone 15 和 15 Plus 继承了 iPhone 14这一进步设计。内部组件安装在中间框架上。iPhone 15 Pro 和 Pro Max 现在也可以从两个方向打开，但方式却出人意料地相反：所有内部结构仍然隐藏在屏幕后面，而不是后玻璃后面，但后玻璃现在也是可拆卸的，就像iPhone 14 一样。

这一全新的设计架构值得表扬一下。实际上，苹果的主题演讲首次讨论了可修复性：

“还有一个新的内部架构，使 iPhone 更容易维修，这要归功于新的结构框架，可以轻松更换后玻璃。”

图源：iFixit

这种倒置的结构布置使得更换电池等关键维修的风险比iPhone 14 稍大一些。因为您要拆除的是昂贵且易碎的显示屏，而不是玻璃后盖。

为了看到电池和其他组件，您必须加热并撬开屏幕，这种拆解危险有点高。如果您不小心撕破了电缆，最好撕破后盖电缆，而不是损坏显示屏。

iPhone14 的风险承受能力稍强一些，但它们都是很好的设计。为什么iPhone 15 Pro没有采用iPhone 14的设计?我们不确定其中的原因。这可能与更大的相机阵列有关。毕竟摄像头从铝制中框的切口中突出，就已经说明内部没有足够的空间进行相反的布置。

iPhone 15 Pro Max 显示屏正面和背面图源：iFixit

目前，苹果仍在致力于实现屏幕窄边框。有人报告称，显示屏周边的白色垫圈是新的，但事实并非如此——它只是从黑色变成了白色。该设计与以前的手机略有不同，有些人报告说它更难以拆卸。

图源：iFixit

iPhone 15系列的很多组件采用了模块化的设计，比如麦克风现在也是一个单独的组件。

USB-C

一直以来，苹果因素来自行规划产品设计路线而被广为诟病，但说服苹果改变方向需要承受巨大的压力，直到欧洲议会强制要求统一接口才得以实现。

毫无疑问，我们每一个人都可以受益!除了明显的兼容性优势之外，新的USB-C端口还可以为外部设备提供4.5瓦的功率。与之前只能输出0.3瓦的Lightning手机接口相比，这是一个15倍的大升级。

此前，有两个关于充电接口的谣言：一是该部件将被序列化，将其与主板配对并锁定独立维修。幸运的是，情况并非如此。交换两个端口可以保持完整功能。

二是苹果将出于某种原因限制 USB-C 端口的传输速率。事实证明，这个谣言是毫无根据的。A17 片上系统 (SoC) 添加了 USB 3 控制器，可实现 USB 3.2 Gen 2 10 Gbps的传输效率。由于非 iPhone 15 Pro型号继承了较旧的 A16 Bionic，因此它们仅支持 USB 2，并且传输速度仅限于与以前采用 Lightning 的设备相同的传输速度。

手机电池

iPhone 15 Pro Max 的电池容量为 4422 mAh，比iPhone 14 Pro Max 的 4323 mAh 增加了 2.3%。同样，iPhone 15 Pro 的 3274 mAh 与iPhone 14 Pro 的 3200 mAh 相比，增加了 2.3%(增加了 2.3%)。整体来看，电池容量增长乏力。这无疑不是一个好消息，因为 A17 Pro 非常耗电。此前有报告称，手机会变热并持续发热，电池寿命也会相应缩短。

图源：iFixit

钛外壳

新款iPhone Pro Max重量为221克，比iPhone 14 Pro Max轻了19克。为了减轻 19 克的重量，您会花多少钱?对您来说，您的手机减轻这么多重量有什么价值?

左：iPhone 14 Pro Max：221 克。

右：iPhone 15 Pro Max 加四枚镍币：222 克。

图源：iFixit

iPhone 中金属用量最大的地方是外框，因此苹果公司转向先进的冶金技术以减轻重量并获得一些营销点。

关于减轻重量的一个有趣的理论是，通过减轻手机周边的重量，人们会感觉更容易移动。其技术术语是惯性矩，或者使手机绕其轴旋转所需的力。这方面的技术术语是惯性矩，即绕轴旋转手机所需的力。随着边缘重量的减少，手机在您手中会感觉更灵活——就像在旋转时把腿收起来一样。与实际减重9%相比，iPhone 15 Pro系列将会带来更大的变轻了的“感觉”。

“从不锈钢到钛的变化，减少了周边的质量，无疑比均匀减少质量所减少的惯性矩更大。这将使 15 Pro 更易于操作，并且至少在一定程度上有助于营造轻盈的印象。”——Drang博士表示。

钛是一种航天级材料，主要用于对超坚韧和轻质材料有很大需求的场景。众所周知，美国超高速 SR-71 黑鸟侦察机就使用了钛合金。早在 2001 年，苹果就用钛金属制造了 PowerBook G4。我们特别喜欢这款主力产品，它将显示屏包裹在涂漆钛合金中。

但如果可能的话，制造商倾向于避免使用钛，不仅因为它价格昂贵，而且因为它非常难以加工。

因此，虽然钛金属对于外壳来说很有意义，但对于中框来说却没有什么区别，中框是一个隐藏但机械复杂的铝制部件，所有手机内部组件都安装在其上。但是如何保留铝制中框并使用钛金属作为周边呢?

iPhone的钛金属带采用行业首创的热机械工艺，包裹着一个由100%回收铝制成的新下部结构，通过固态扩散将这两种金属以惊人的强度结合在一起。铝制框架有助于散热，并使背面玻璃易于更换。

这种热机械过程很可能是固态扩散键合，这是一种将两种不同的金属加热到非常高的温度，然后非常硬地压在一起的过程。这并不是一个新想法——数千年来，铁匠们一直在用加热金属并将其敲打在一起的方法。但现在，这种情况非常罕见。维基百科说：“由于其相对较高的成本，扩散焊最常用于难以或不可能通过其他方式焊接的工作。”

成本高?超硬金属?工艺难?这听起来确实是苹果的拿手好戏。

这大概就是扩散键合机的样子。它将金属加热至 1700 摄氏度，大约相当于钢的熔点。然后它吸出所有氧气，形成 10-6 托的高真空。然后用 100 吨的力将材料压在一起。然后您把它留在那里一个小时。苹果的制造方法不会完全符合这一点，但如果这让您想起了钻石的制造过程，那么您就离得不远了。

一种用于烧结3D打印零件的真空热室。可以将它和液压机结合起来。图源：Centrorr Vacuum Industries

这是一个极其复杂、昂贵的过程，通常仅限于小规模生产航空航天零件，而不是大规模生产智能手机外框。

这里有一个可持续性的影响。电子产品回收商习惯于处理钢和铝，但通常不处理钛。如果钛最终进入铝粉碎机，它会损坏刀片或使其变钝。另一方面，iPhone 具有很高的剩余价值，因此它们通常在这些设施中得到特殊待遇。

不过，虽然钛本身非常坚硬，但钛上的涂层很容易被划伤。

电子零部件

我们没有想到的是苹果的基带处理器。多年来，苹果的 5G 调制解调器团队一直在独立地工作，没有任何硬件进行展示。我们不知道该同情谁，是蒂姆·库克的钱包，还是那些不得不向高通卑躬屈膝的可怜的苹果律师。令人惊讶的是，为该项目工作的数百名工程师——先是英飞凌，然后是英特尔，现在是苹果——尚未向客户交付任何 5G 调制解调器。这无疑会让人士气低落。

通过拆解，我们就可以确认苹果正在使用高通的高端Snapdragon X70调制解调器。据高通称，它由人工智能提供支持，用于波束管理和天线调谐。

Apple A17 Pro 六核应用处理器带有六核 GPU，可能位于 SK Hynix DDR5 内存之下。

图源：iFixit

该部件采用台积电最先进的 3nm 工艺制造，不太可能很快被其他任何技术击败，因为苹果干脆买下了台积电今年的全部产能。有传言称，这种新工艺的产量仍然相当低，这使得它成为一个特别昂贵的部件。

摄像头

今年相机的重大升级是“四棱镜”潜望式镜头，将 iPhone 的光学变焦从 2 倍提升到 5 倍。三星Galaxy S23 Ultra 在技术上以 10 倍变焦击败了这一点，但苹果工程师实现这一目标的方式特别有趣。四棱镜是四个镜头的一种奇特说法，是苹果营销团队发明的一个词。

图源：iFixit

苹果没有选择一系列由电磁体控制的镜头元件，而是设计了一个单元件“潜望镜”，它可以多次反射光线以模拟 120 毫米焦距。

智能手机摄像头设计师一直在努力应对的物理挑战是手机镜头系统的厚度，而使用潜望镜则可以使传感器稍微偏离镜头，从而降低镜头模组的厚度。

图源：苹果

潜望镜是一种通过障碍物观察物体的装置。而在手机的潜望式镜头模组当中，障碍物变成了相机本身，是通过反射镜将光线反射到侧面，使前透镜和传感器上的焦点之间的焦距变得更大。

除了新的潜望镜镜头外，iPhone 15 Pro Max主摄像头和宽摄像头上的传感器似乎与去年的14 Pro Max尺寸相同，这表明图像质量的任何提高可能更多地与新的A17 Pro处理器有关，而不是与传感器硬件本身。

图源：iFixit

我们发现的一件令人惊讶的事情是固定相机的螺丝比过去大得多。为什么会出现这种情况? 我们不知道。但我们通过一台新显微镜，展示了两者之间的区别。

iPhone 15的摄像头螺丝(上);iPhone 14的螺丝(下) 图源：iFixit

以零件配对为基础的设计

不幸的是，虽然iPhone 15系列延续了模块化设计，但是在将iPhone 15 Pro Max单元中的两个单元之间交换了前置摄像头，导致摄像头无法正常工作。去年，当我们第一次遇到这个问题时，该部件与其原始设备配对，我们认为这是一个可以很快修复的错误。显然，我们的信任是错误的。

现在是时候就苹果的可修复性方法进行紧急对话了!尽管我们对 iPhone 14 更易于拆卸的设计充满热情，但我们还是被迫将可维修性评分从有希望的 7 分调整为令人沮丧的 4 分，这凸显了苹果通过其限制性零件配对系统不断限制维修自由度。为了有效地修复这些模型，您必须在 Apple 范围内采购零件并验证修复。如果没有校准，这些部件要么根本无法工作，要么功能受损并不断发出警告。

如果没有软件上的障碍，修复就已经够困难的了。过去几天，我们在iphone上花了1万多美元，我们的技术人员一直在系统地测试零部件，以确定哪些是可以维修的，哪些是不可维修的。

我们有条不紊地更换手机中的每个组件的目的是确定维修是否不可能或只是令人烦恼。我们的测试在相同的全新设备之间交换部件，不涉及售后零件。我们发现，对于增强现实功能和为Vision Pro创建内容至关重要的后激光雷达组件完全锁定在iPhone 15 Pro Max上。