話說 UBM 數日前暗諷 iFixit 不夠專業，并且貼出了自家的內核拆解照片。iFixit 這個曾豪言要「徹底改變修理」的老牌怎能坐視不理，當然，又得靠搬出 Chipworks 啦。Chipworks 的照片歷來不壞，但就是拆解過程和知識普及的東西少了些，無論如何，聊勝于無吧。 第一步         在我們深入細節之前，先來了解陀螺儀是做什么的吧。根據維基百科的定義：「陀螺儀是用于測量或維持方向的設備，基于角動量守恒原理。」這句話的要點是測量或維持方向，這是 iPhone 4 為何搭載此類設備的原因。機械陀螺儀 — 例如左側這只 — 中間有一轉盤，用以偵測方向的改變。iPhone 4 采用了微型的，電子化的振動陀螺儀，也叫微機電陀螺儀。第二步         微機電系統（MEMS）是一種嵌入式系統，在極小的空間內集成了電子和機械構件。一個基本的 MEMS 設備由專用集成電路（ASIC）和微機械硅傳感器組成。在 iPhone 4 中發現的 AGD1 2022 FP6AQ 芯片據傳是由 ST 微電子設計的 MEMS 陀螺儀。 第三步         Chipworks 公司已確認，該陀螺儀幾乎同目前市售的 ST 微電子 L3G4200D 一模一樣。左側是在 L3G4200D 中發現的 GK10A MEMS 內核照。GK10A 由一個被稱作「待驗質量」的金屬片組成，當驅動信號加載于驅動電容片時，導致其產生振動（振蕩）。當用戶旋轉手機，在科里奧利力（Coriolis force）的作用下，在 X，Y 及 Z 軸產生偏移。專用集成電路處理器感知到待驗質量通過其下電容器板和位于邊緣的指電容的偏移。第四步         上圖中的 V654A 芯片將來自 GK10A 中微小的電容信號轉換成 iPhone 4 可以接收的數字信號。該數據可用于，例如，視頻游戲中的方向盤轉動，或qiang眼瞄準。給機械工程師的參考：MEMS 陀螺儀的靈敏度通常以 mV/dps（或度每秒）衡量，因此振蕩器的輸出量（mV）除以敏感度（mV/dps）得到了角速率，以度每秒衡量。第五步         上圖并不是 iPhone 4 的元件，但放在這里是為了解釋 MEMS 陀螺儀不可思議的結構。照片所顯示的是 ST LYPR540AH 三軸陀螺儀，通過掃描電子顯微鏡（SEM）拍攝。MEMS 器件需要極其復雜和敏感的制造工藝，才能生產出準確可靠的傳感器。大多數 MEMS 器件需通過膜的沉積，在蝕刻后保持無遮罩區域的形狀，最后蝕去多于的膜，完成最終產品。 第六步         有些 MEMS 陀螺儀的振蕩器設計令人贊嘆，例如上圖的 Kionix 陀螺儀。這是一種肉眼看不見的美，深藏在黑色的封裝里。圖像中的比例尺顯示了其極小的規格。第二幅圖片（可訪問 iFixit 網站查看）中振蕩器的厚度大約為頭發平均直徑的四分之一，或三個紅細胞并列的長度。 第七步         這里展示的是 SiTime 公司的 SI8002AC，外防護罩已移除。專用集成電路 — 用于轉換振蕩器的原始信號 — 堆疊在振蕩器上方，二者用線接和，以利信號傳輸。整個單元密實的封裝在塑料外殼中。第二幅是b0世 BMA 220 層疊核心的 X 光結構照片。電線將二者連接在一起，并將信號引至球形柵格陣列（編者：BGA）。堆疊式芯片使得制造商在同一封裝內加入更多的功能。這對 iPhone 4 等移動設備來說尤其重要，因為電路板空間有限。 第八步           這兩張照片是掃描電子顯微鏡所攝 SiTime SI8002 AC 內的振蕩器。MEMS 器件的設計、制造與實施需要大量的工程學參與。MEMS 器件真正彌合了電子與機械工程之間的缺口。而設計這樣的設備需要工業、材料、機械、電子、和軟件工程的通力合作。

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本文標題：蘋果 iPhone 4 陀螺儀深度拆解

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