本文主要展示AppleWatch的主板結(jié)構(gòu)以及其中傳感器的一些相關(guān)信息，包括慣性傳感器、MEMS麥克風(fēng)、環(huán)境光傳感器的具體工藝細(xì)節(jié)。

AppleWatch

智能手表是蘋(píng)果公司沖擊可穿戴市場(chǎng)的一記重拳，作為以創(chuàng)新而聞名的尖端科技品牌，Apple的每一款新產(chǎn)品都必定備受矚目，一經(jīng)發(fā)售，各家分析機(jī)構(gòu)的分析報(bào)告便接踵而至。本文將從更深層次的工藝分析方面入手，帶給大家一個(gè)更直觀的AppleWatch。

產(chǎn)品外觀和拆解照

產(chǎn)品拆解照

部件合照

引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)的科技

TapticEngine它是一個(gè)線(xiàn)性致動(dòng)器，用來(lái)生成觸覺(jué)反饋。通俗地說(shuō)，就是當(dāng)你收到提醒、通知，或按壓顯示屏的時(shí)候，它會(huì)輕點(diǎn)一下你的手腕。與此同時(shí)，特別設(shè)計(jì)的揚(yáng)聲驅(qū)動(dòng)器會(huì)釋放出細(xì)微的音頻信號(hào)，配合TapticEngine共同與你的感官互動(dòng)，帶來(lái)一種細(xì)致而微妙的使用體驗(yàn)。

ForceTouch壓感觸控是蘋(píng)果在2015春季發(fā)布的全新的觸控板技術(shù)。通過(guò)ForceTouch，設(shè)備可以感知輕壓以及重壓的力度，并調(diào)出不同的對(duì)應(yīng)功能。ForceTouch是自Multi-Touch之后，又一個(gè)意義非凡的全新傳感功能。

AppleWatch在心率傳感器方面，采用的是光體積描記器，其工作原理是血液反射紅光并吸收綠光的特性。AppleWatch使用綠色LED燈，配合對(duì)光敏感的感光器，可以檢測(cè)任意時(shí)間點(diǎn)流經(jīng)手腕的血液流量。心臟跳動(dòng)時(shí)，流經(jīng)手腕的血液會(huì)增加，吸收的綠光也會(huì)增加；心跳間隔期，流經(jīng)手腕的血液會(huì)減少，吸收的綠光也會(huì)隨之減少。AppleWatch內(nèi)置的兩顆綠色LED燈可以每秒閃動(dòng)數(shù)百次，從而計(jì)算出每分鐘的心跳次數(shù)，也就是心率。

通常，AppleWatch先利用紅外線(xiàn)每10分鐘就測(cè)量一次你的心率。不過(guò)，如果紅外線(xiàn)系統(tǒng)提供的讀數(shù)不充分時(shí)，AppleWatch就會(huì)自動(dòng)切換至綠色LED光模式。此外，為了應(yīng)對(duì)對(duì)心率信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，避免信號(hào)過(guò)弱影響讀數(shù)，蘋(píng)果表示對(duì)心率傳感器進(jìn)行了針對(duì)性的設(shè)計(jì)，比如提高LED亮度和采樣率。

看過(guò)AppleWatch的產(chǎn)品外觀及拆解照后，SITRI將在這部分主要為大家展示AppleWatch的主板結(jié)構(gòu)以及其中傳感器的相關(guān)信息。

S1SiP主板

我們?cè)贏ppleWatch中首次看到了系統(tǒng)級(jí)封裝，這種封裝真正體現(xiàn)了將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行封裝的精髓。在這塊26.15mmx28.50mm的主板上，集成了多達(dá)14顆左右核心芯片產(chǎn)品以及上百個(gè)電阻電容等元器件，這些元器件都各自有獨(dú)立的封裝，并被緊密有序的排列在主板上，除了慣性組合傳感器產(chǎn)品外，其他都被整個(gè)封裝在一起。主板整體封裝的縱向解剖圖片顯示，整個(gè)系統(tǒng)級(jí)封裝的厚度僅為1.16mm。

S1SiPOMPackageThicknessPhoto

Apple Watch拆解：主板結(jié)構(gòu)及內(nèi)部傳感器工藝深度分析

在整個(gè)系統(tǒng)級(jí)封裝的上面有一層厚度為10.38um的金屬銅，并且封裝內(nèi)含有二氧化硅作為填充球。

S1SiPPackageSEMCrossSectionPhoto

EDSAnalysisforS1SipPackage

AppleWatch中的傳感器

慣性傳感器

早前推測(cè)的慣性組合傳感器為Invensense的產(chǎn)品，最終被證實(shí)使用了ST的6軸慣性組合傳感器產(chǎn)品。這顆慣性組合傳感器位于AppleWatch主板的左上角，并沒(méi)有與其他的芯片一起被放入整個(gè)系統(tǒng)級(jí)封裝，這使得我們能夠?qū)⑦@顆傳感器先于其他芯片取下并進(jìn)行分析。這顆慣性組合產(chǎn)品使用了3.00x3.00x0.86mm的LGA封裝，封裝正面的標(biāo)記并不是傳統(tǒng)的代表Partnumber等信息，而是由一個(gè)二維碼以及C504組成。

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通過(guò)x-ray圖片我們可以清晰的看到，封裝內(nèi)包含集成在一個(gè)芯片的MEMS慣性傳感器，并且使用WireBonding的方式與ASIC芯片進(jìn)行鍵合連接。

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這顆6軸慣性組合傳感器中的ASIC芯片使用了5層金屬布線(xiàn)，其中頂層金屬為鋁布線(xiàn)，下面4層都為銅布線(xiàn)。數(shù)字區(qū)域中測(cè)量到的最小線(xiàn)寬為121.0nm。

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為了能夠看到更多MEMS芯片的信息，我們使用紅外顯微鏡（IR）拍攝了這顆MEMS芯片的平面圖片，并且對(duì)芯片進(jìn)行了縱向分析。通過(guò)IR圖片，我們可以看出，這款慣性組合產(chǎn)品的MEMS芯片將3軸加速度計(jì)與3軸陀螺儀集成在同一顆芯片上，這種布局與ST官方發(fā)布的iNEMOInertialModule如出一轍。加之2013年ST新推出Always-On6軸慣性傳感器組合產(chǎn)品系列，并在2014年進(jìn)行量產(chǎn)，其中具有代表性的是LSM6D系列。據(jù)稱(chēng)這個(gè)產(chǎn)品系列中高能效MEMS傳感器的功耗小于2mA，并且都采用了相對(duì)較小的封裝，種種跡象都表明這系列的產(chǎn)品非常有可能是為了可穿戴設(shè)備推出的。AppleWatch中的這款6軸慣性組合傳感器產(chǎn)品，是否出自這個(gè)系列的產(chǎn)品呢？

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