智能手机是现代精密制造业以及电子芯片行业的最高技术成果。手机的制造涉及多个学科和工业技术,包括材料科学、电子工程、通信技术等多个领域。
一、手机工业涉及的学科
以下简要列举一些手机制造涉及的主要技术和工艺,并简要介绍它们在智能手机中的应用:
1. 材料科学和工程:
金属及塑料加工:手机外壳通常由金属(如铝、钢、不锈钢)或塑料(如聚碳酸酯、聚酰亚胺)制成。
强化玻璃:用于屏幕和背面玻璃板,通常采用康宁大猩猩玻璃等。
陶瓷:用于某些高端手机的外壳,因其优雅、坚硬和抗刮损的特性。
2. 电子工程:
芯片设计:包括中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、基带处理器等。
电路板设计:为了容纳各种芯片和组件,通常采用多层电路板设计。
射频技术:用于实现蜂窝通信、Wi-Fi、蓝牙等无线通信功能。
3. 显示技术:
OLED和LCD:用于构建高分辨率、高亮度的屏幕。
触摸屏技术:常见的有电容式触摸屏、压力感应屏等。
4. 电池技术:
锂离子电池:提供电能存储,近年来涌现出快充技术和无线充电技术。
5. 摄像技术:
摄像传感器:用于拍摄照片和录制视频,包括CMOS和CCD传感器。
光学镜头和图像处理:提高照片质量和相机性能。
6. 通信技术:
5G技术:提供更快的移动数据传输速度。
蓝牙、Wi-Fi技术:用于近场通信和无线网络连接。
7. 生物识别技术:
指纹识别、面部识别:用于手机解锁和身份验证。
8. 生产工艺:
SMT(表面贴装技术):用于高密度电子元件的精确安装。
CNC加工:用于金属外壳的精细加工。
二、苹果手机的拆机分析
前几年有过手机以及平板的研发经验,手机设计水很深且自身研究不够深入,但可作为抛砖引玉之文。并且,也拆解过苹果的很多手机以及ipad,手机拆机文档极多,本文试着从拆机的技术层面结合原理图布局等方面来认识这个工艺品,从另一个视角试图给大家一些硬件设计上启发。
本文主要以之前的经典款手机iphone6以及iphone6s为例,原理图能找到的则比较旧,主要是iphone4s,以及iphone5,但是并不影响学习。
苹果手机的设计规范包括以下几个方面:
用户体验:苹果手机的设计应该注重用户体验,包括界面布局、交互方式、操作流程等,让用户在使用过程中感到方便、快捷、自然。
硬件设计:苹果手机的硬件设计应该与软件相协调,包括尺寸、重量、材质、电池续航、显示屏、摄像头等,以确保整体的性能和用户体验。
安全性:苹果手机的设计应该注重安全性,包括数据加密、用户身份验证、应用程序安全性等,以确保用户的隐私和数据安全。
无障碍功能:苹果手机的设计应该考虑到残障人士的需求,包括视觉、听觉、触觉等方面,以确保所有用户都能够使用苹果手机。
兼容性:苹果手机的设计应该考虑到不同的设备和操作系统版本之间的兼容性,以确保用户能够在不同的设备和操作系统版本上获得相同的用户体验。
可持续性:苹果手机的设计应该考虑到可持续性,包括使用可再生材料、减少废弃物和资源浪费等,以确保对环境的影响最小化。
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下图则是iphone6正面的组件分布图,可以清楚看到主要的器件以及功能介绍,正面包括常见的CPU以及SIM卡座,基带CPU,摄像头,功放芯片以及常用的接口等模块。
对应点位图,比较小,大家将就看一下,基本可以看出整体排布相当紧凑。
对比原理图,不得不说苹果的原理图还是非常详细清晰直观的。除了我们设计必备的page title每页单元模块的描述以及strapping信息,电源信号的加粗都有标出来,方便调试以及协同设计。另外,整个设计文档思路特别清晰,文档中列出了可以替代的物料,bom variant也做得特别详细。所以,这份图纸多达51页之多。
1. 电源信号加粗,方便layout工程师
2. Page title功能模块介绍信息。
3. 可替代物料信息。
4. 存储器配置信息清晰详细
5. 原理图细节也比较到位,整体设计也非常美观,图标对齐,参差感分明。看过很多客户的原理图,经常感觉特别难受,毫无美感可言。
6. 器件信息标注非常齐全,甚至电容的的温度系数信息以及材料都有标注
7. 对应pcb板芯片型号以及供应商解析。
红色:A8处理器,编号APL1011
橙色:高通MDM9625M基带芯片,全网通就靠它了
黄色:Skyworks的77802-23 Low Band LTE PAD
绿色:Avago的A8020 KA1428 JR159(High Band PAD)
蓝色:Avago A8010 KA1422 JNO27
粉色:TriQuint TQF6410 1425 KORE ATO315
Apple A7 APL0698 SoC
高通的 Qualcomm MDM9615M LTE 模块
高通的 Qualcomm WTR1605L LTE/HSPA+/CDMA2K/TDSCDMA/EDGE/GPS 接收器
三、总结:
苹果公司一直以其独特的设计风格和高品质的产品而闻名。本文是一些苹果手机设计的常见特点和原则,以及他们在过去的设计中所倡导的一些核心概念。
简洁与精致:苹果手机设计强调简洁、精致和极简主义。界面和硬件元素都被精心设计,以确保干净、整洁的外观和体验。
外观设计:苹果手机的外形设计相对稳定,经过多年的迭代,形成了具有品牌识别度的设计风格。
无缝一体化:苹果手机的设计注重硬件和软件的无缝一体化。这意味着界面元素与硬件外观相互呼应,使用户感受到一种统一的体验。
材质选择和质感:苹果手机通常使用高品质的材料,如铝合金、玻璃和陶瓷,以创造出现代、精致的外观和触感。
平滑的曲线和边缘:苹果手机设计强调平滑的曲线和边缘,使手机在手中更加舒适,并传达一种流畅和温和的感觉。
清晰的图标和排版:苹果手机界面通常采用清晰的图标和排版,以便用户快速识别和操作。字体和图标的选择都遵循一定的规范,以确保一致性和易用性。
精心设计的应用界面:苹果手机的应用界面通常经过精心设计,以提供直观、简洁的用户体验。图标、按钮和交互元素都经过深思熟虑的布局和设计。
色彩和主题:苹果手机的色彩和主题设计通常简约而现代,强调对比度和易识别性。颜色的使用也受到一定的限制,以保持一致性和视觉和谐。
动效和过渡:苹果手机界面的动效和过渡效果非常重要,以确保平滑的界面切换和视觉连贯性。这些动效有助于提升用户体验。
人体工程学设计:苹果手机的尺寸和外观符合人体工程学设计原则,用户可以单手轻松操作设备。
硬件与软件集成:苹果手机的硬件和软件紧密集成,确保设备的性能和功能可以最大化地发挥。
用户界面设计:苹果手机的用户界面设计简洁、直观,易于使用,同时提供丰富的功能和工具,满足用户的各种需求。