کالبدشکافی پیکسل ۲ ایکس‌ال گوگل: راز سنسورهای فشاری و تراشه مخفی تصویر

قبل از شروع، بیایید یه نگاه سریع به مشخصات سخت‌افزاری جذابی بندازیم که تیم مهندسی گوگل تو این گوشی جا داده:

← نمایشگر 6 اینچی پلاستیک اولد (POLED) با رزولوشن QHD+ (1440 در 2880 و تراکم 538 پیکسل در اینچ) و محافظ سه‌بعدی گوریلا گلس 5

← پردازنده هشت هسته‌ای و 64 بیتی Qualcomm Snapdragon 835 (با فرکانس‌های 2.35 و 1.9 گیگاهرتز) در کنار 4 گیگابایت حافظه رم LPDDR4x

← دوربین اصلی 12.2 مگاپیکسلی با دیافراگم f/1.8، مجهز به فوکوس خودکار تشخیص فاز دوگانه (Dual Pixel) و فوکوس لیزری؛ و دوربین سلفی 8 مگاپیکسلی

← حافظه داخلی 64 یا 128 گیگابایتی

سنسور اثر انگشت Pixel Imprint که روی قاب پشتی قرار گرفته

استاندارد IP67 برای مقاومت در برابر آب و گردوغبار

← سیستم‌عامل پیش‌فرض اندروید 8.0 اوریو (Oreo)

قبل از اینکه دست به آچار بشیم، با استفاده از اشعه ایکس یه نگاه به داخل گوشی انداختیم تا ببینیم با چی طرفیم.

← دو ردیف از مستطیل‌های به شدت متراکم تو لبه‌های گوشی دیده می‌شه که دقیقا همون جایگاه سنسورهای فشاری (Active Edge) هستن. جالبه بدونی آهنربای ما از روی قاب بهشون جذب می‌شه، اما خودشون آهنربا نیستن. باید بازشون کنیم تا راز این سنسورها رو بفهمیم.

← موتور ویبره دستگاه همون‌طور که تو عکس مشخصه، از نوع نوسان‌ساز خطی (Linear Oscillator) هست.

← با اینکه با چشم غیرمسلح اصلا دیده نمی‌شن، اما پیکسل 2 ایکس‌ال هم نوارهای آنتن داره؛ همون نقاط روشنی که دور تا دور قاب پشتی قرار گرفتن.

← حتی با اشعه ایکس هم هیچ اثری از جک هدفون نیست... رسما باید باهاش خداحافظی کنیم!

گوگل تو تبلیغاتش می‌گفت که باید انتظار بیشتری از گوشیت داشته باشی. واقعا هم تو نسخه ایکس‌ال نسبت به پیکسل 2 معمولی، تغییرات ظاهری خیلی بهتر شده؛ حاشیه‌ها کمتر شدن و نمایشگر بزرگ‌تر، ظاهر مدرن‌تری به گوشی داده.

وقتی صفحه نمایش این مدل رو با نسخه معمولی مقایسه می‌کنی، خمیدگی‌های لبه‌های شیشه (3D Glass) حس خیلی بهتری موقع در دست گرفتن گوشی بهت می‌ده.

ضدآب کردن یه گوشی یعنی مسدود کردن تمام راه‌های نفوذ آب. اولین نشانه‌های این کار رو می‌تونیم روی واشر پلاستیکی سینی سیم‌کارت ببینیم.

البته با وجود تکنولوژی eSIM، این گوشی از لحاظ فنی خیلی هم به سیم‌کارت فیزیکی نیاز نداره.

برخلاف روال معمول باز کردن گوشی‌ها که با حرارت شروع می‌شه، اینجا نیازی به هیتر نداریم. گوگل برای چسباندن نمایشگر از یه نوع نوار چسب فومی استفاده کرده که بدون نیاز به گرما و فقط با کمی دقت جدا می‌شه.

وقتی نمایشگر رو بلند می‌کنیم، با کابل‌های بلندی روبه‌رو می‌شیم که کار باز کردن رو خیلی راحت‌تر از گوشی‌های نسل قبل می‌کنه.

یه تراشه ساخت شرکت ams (احتمالا ماژول سنسور رنگ TMD4903) هم دقیقا تو مرکز قاب پشتی تعبیه شده.

قبل از اینکه بیشتر پیش بریم، باید صفحه نمایش رو کاملا جدا کنیم. دو تا کابل تصویر با یه سری درپوش پلاستیکی روی فریم میانی محکم شدن که با یه ابزار پلاستیکی و کمی فشار ملایم باز می‌شن.

درست مثل نسل اول پیکسل، اینجا هم یه فریم میانی (Midframe) فلزی داریم که نمایشگر رو از قطعات داخلی جدا می‌کنه و باعث می‌شه موقع ضربه زدن به صفحه، نمایشگر استحکام خوبی داشته باشه.

پشت این فریم میانی، یه لوله انتقال حرارت (Heat pipe) جدید قرار گرفته! این نشون می‌ده که پردازنده این گوشی احتمالا گرمای بیشتری تولید می‌کنه و نیاز به خنک‌کننده قوی‌تری داره.

سال گذشته تو پیکسل ایکس‌ال که ساخت HTC بود، یه مکانیزم عالی برای درآوردن باتری دیدیم؛ یه برچسب که به راحتی کشیده می‌شد و باتری رو آزاد می‌کرد.

اما امسال که ال‌جی (LG) وظیفه ساخت این گوشی رو بر عهده داشته، خبری از اون چسب‌های راحت نیست. باتری با قدرت تمام به شاسی چسبیده و درآوردنش دردسر داره.

این باتری ظرفیتی معادل 13.6 وات‌ساعت (3520 میلی‌آمپر ساعت با ولتاژ 3.85 ولت) داره که یه پیشرفت جزئی نسبت به باتری 13.28 وات‌ساعتی سال گذشته محسوب می‌شه.

این ظرفیت تقریبا هم‌رده با باتری گلکسی اس 8 پلاس سامسونگ هست و خیلی بیشتر از چیزیه که تو رقبای دیگه‌ای مثل آیفون 8 پلاس می‌بینیم.

با برداشتن کمی نوار چسب مسی، غول مرحله آخر عکاسی یعنی دوربین اصلی رو آزاد می‌کنیم. با اینکه مگاپیکسل این دوربین نسبت به سال قبل تغییری نکرده، اما شباهت‌ها همین‌جا تموم می‌شه.

گوگل امسال از یه سنسور دوگانه (Dual-pixel) استفاده کرده، لرزشگیر اپتیکال (OIS) رو بهش اضافه کرده و گشودگی دیافراگم رو از f/2.0 به f/1.8 رسونده تا نور بیشتری جذب بشه.

این ترکیب نرم‌افزار و سخت‌افزار باعث شده این دوربین تکی، کارهایی بکنه که خیلی از دوربین‌های دوگانه رقبا از پسش برنمیان.

فلت سنسورهای جلویی رو قطع می‌کنیم، اما فعلا خود سنسورها رو سر جاشون می‌ذاریم؛ چون کارای مهم‌تری داریم. بعد از قطع کردن چند تا کانکتور دیگه، متوجه می‌شیم که هیچ پیچ اضافه‌ای روی مادربرد نیست! ظاهرا همون پیچ‌های فریم میانی تنها نگهدارنده‌های برد بودن. مادربرد به راحتی بیرون میاد، اما هنوز یه قطعه کوچیک روش سواره که باید جداش کنیم.

دوربین سلفی 8 مگاپیکسلی هم بدون دردسر جدا می‌شه. این دوربین با کیفیت بالاش، رقیب سرسختی برای پرچمدارهای هم‌رده خودش به حساب میاد.

رسیدیم به جذاب‌ترین بخش یعنی بررسی سیلیکون‌ها و تراشه‌های روی مادربرد. بیایید ببینیم گوگل از چه قطعاتی استفاده کرده:

← حافظه رم 4 گیگابایتی LPDDR4 ساخت سامسونگ که دقیقا روی پردازنده Snapdragon 835 سوار شده (طراحی PoP)

← حافظه داخلی 64 گیگابایتی UFS ساخت سامسونگ

← ماژول فرانت‌اند (Front-end) ساخت Avago AFEM-9046

← آمپلی‌فایر RF ساخت Qorvo QM78035

تراشه Skyworks 7360-2A 1716 HX

کنترلر NFC ساخت NXP مدل 81A04 و ماژول وای‌فای/بلوتوث Murata SS7715005

← و در نهایت، مهم‌ترین سورپرایز گوگل: اولین تراشه اختصاصی طراحی‌شده توسط خود گوگل به نام Pixel Visual Core (با شناسه SR3HX X726C502). این تراشه پردازش تصویر که فعلا غیرفعاله، قراره تو آپدیت اندروید 8.1 بیدار بشه و سرعت و کیفیت پردازش عکس‌ها رو متحول کنه!

تو بخش‌های دیگه این روی برد، این قطعات رو پیدا می‌کنیم:

← میکروکنترلر 32 بیتی ST Microelectronics با هسته ARM SC300

این دقیقا همون تراشه سیم‌کارت الکترونیکی (eSIM) هست که قبلا تو اپل واچ سری 3 هم دیده بودیم.

← فرستنده/گیرنده امواج رادیویی Gigabit LTE ساخت Qualcomm

← آیسی مدیریت تغذیه Qualcomm PM8998

← آیسی مدیریت تغذیه جانبی Qualcomm PMI8998

تراشه شارژ سریع Qualcomm Quick Charge 4

آمپلی‌فایر صوتی مونو کلاس D ساخت Texas Instruments مدل TAS2557

حالا برد رو برمی‌گردونیم تا تراشه‌های پشتش رو شناسایی کنیم:

← ردیاب پاکت امواج (Envelope Tracker) ساخت Qualcomm QET4100

← کدک صوتی Qualcomm WCDxxxx

← مبدل آنالوگ به دیجیتال 24 بیتی Maxim Integrated MAX11259

← درایور موتور هپتیک (ویبره) Texas Instruments DRV2624

سوییچ USB 2.0 ساخت ON Semiconductor NL3HS2222

سوییچ USB 2.0 ساخت ON Semiconductor FSUSB74

← احتمالا درایور بک‌لایت ساخت Texas Instruments

بررسی سنسورهای روی برد:

← سنسور تشخیص فاصله و ژست حرکتی STMicroelectronics VL53L0X

← شتاب‌سنج و ژیروسکوپ 3 محوره STMicroelectronics LSM6DSM

← سنسور فشارسنج Bosch Sensortec BMP280

← سنسور اثر هال AKM Semiconductor AK8789

حالا که قطعات اصلی رو بیرون آوردیم، می‌ریم سراغ مخلفاتی که روی شاسی باقی موندن. دکمه‌های ولوم و پاور، روی یه فلت یکپارچه قرار دارن که با یه فریم پلاستیکی محافظت می‌شه.

در قدم بعدی مجموعه اسپیکر رو خارج می‌کنیم و بالاخره می‌تونیم یه نگاه دقیق به سنسورهای فشاری لبه‌ها (Squeeze sensor) بندازیم.

با توجه به عملکرد این قابلیت، انتظار داشتیم با چیزی شبیه به ترک‌پد فورس‌تاچ اپل روبه‌رو بشیم. بیایید این سنسور رو باز کنیم تا ببینیم چطور کار می‌کنه.

اینم از راز قابلیت فشار دادن لبه‌ها! این قطعه، یکی از دو سنسوریه که وظیفه تشخیص فشار دست شما روی لبه‌های پیکسل 2 ایکس‌ال رو بر عهده داره.

این سنسور از یه مدار چاپی منعطف (FPC) تشکیل شده که دور یه سری قطعه فولادی پیچیده شده. بین این قطعات فلزی، سنسورهای استرین گیج (Strain gauge) یا کرنش‌سنج قرار گرفتن.

استرین گیج‌ها در واقع مقاومت‌هایی هستن که به تغییر شکل حساسن؛ یعنی وقتی کشیده یا فشرده می‌شن، میزان مقاومت الکتریکی‌شون تغییر می‌کنه.

وجود دو ردیف از این سنسورها که با فاصله‌انداز از هم جدا شدن، باعث می‌شه دقت تشخیص فوق‌العاده بالا بره و حتی کوچک‌ترین انحراف‌ها هم ثبت بشن.

وقتی لبه گوشی رو فشار می‌دی، ردیف بیرونی فشرده می‌شه و ردیف داخلی کشیده می‌شه. این اختلاف مقاومت، به نرم‌افزار پیکسل یه عدد دقیق می‌ده تا قابلیت مورد نظر رو فعال کنه.

با کمی اهرم کردن ظریف، مجموعه پورت USB-C رو هم بیرون میاریم.

باید به گوگل امتیاز مثبت بدیم که پورت شارژ رو روی یه برد مجزا قرار داده. پورت شارژ به شدت در معرض خرابی و استهلاکه و اگه روی مادربرد لحیم می‌شد، تعمیرش خیلی سخت و گرون تموم می‌شد.

از اونجایی که جک هدفون حذف شده، تمام بار شارژ کردن و گوش دادن به موسیقی روی دوش همین پورت تایپ سی افتاده و احتمال خرابیش دوبرابره. سنسور اثر انگشت امسال طراحی خیلی تمیزتری داره و با یه اشاره کوچیک باز می‌شه.

← قطب‌نمای الکترونیکی 3 محوره AKM Semiconductor AK09915C

صفحه نمایش جلویی با چسب فومی راحت باز شد، اما داستان شیشه پشتی کاملا متفاوته.

خوشحالیم که گوگل هنوز تسلیم ترند قاب پشتی کاملا شیشه‌ای نشده. این تیکه شیشه کوچیک تو بالا، هم به عبور بهتر سیگنال‌های آنتن کمک می‌کنه و هم آسیب‌پذیری کل قاب رو کمتر می‌کنه.

به نظر می‌رسه این حجم زیاد از چسب زیر شیشه پشتی، به عنوان ضربه‌گیر عمل می‌کنه تا موقع افتادن گوشی، شیشه نشکنه. دلیلش هرچی که باشه، برای باز کردنش مجبور شدیم حرارت زیادی بدیم.

با برداشتن این کاور شیشه‌ای که روش خطوط آنتن قرار داره، به فلت سنسورهای جلویی می‌رسیم که فقط از این قسمت قابل دسترسی بودن.

دو تا میکروفون MEMS ساخت Knowles هم روی یه فلت که به قاب پشتی چسبیده، پیدا کردیم.

در نهایت، دو تا قطعه دیگه رو که زیر شیشه پشتی گیر افتاده بودن آزاد می‌کنیم. اسپیکر مکالمه و آنتن NFC هر دو بیرون میان، اما باز هم به حرارت نیاز داشتیم چون حسابی به بدنه چسبیده بودن.

خب، پیکسل 2 ایکس‌ال کاملا قطعه‌قطعه شد و حالا می‌تونیم تمام اجزای این پرچمدار جذاب رو یه جا ببینیم!

طراحی داخلی پیکسل 2 ایکس‌ال نشون می‌ده که گوگل تو مسیر بلوغ سخت‌افزاری قرار گرفته. قرار دادن پورت شارژ روی یه برد مجزا و استفاده از چسب‌های فومی برای نمایشگر، خبر خوبی برای تعمیرکارهاست؛ اما از طرفی، حذف چسب‌های کششی باتری و گیر افتادن بعضی فلت‌ها زیر شیشه پشتی، نشون می‌ده که این گوشی هنوز هم چالش‌های تعمیراتی خاص خودش رو داره. با این حال، شاهکار مهندسی سنسورهای فشاری لبه و تعبیه تراشه اختصاصی پردازش تصویر، ارزش این کالبدشکافی رو بالا برد. امیدوارم از این بررسی عمیق سخت‌افزاری در آیسی‌مدار لذت برده باشی. اگه دلت می‌خواد با معماری داخلی بقیه پرچمدارها و گوشی‌های جذاب بازار هم آشنا بشی، حتما یه سر به بقیه آموزش‌های کالبدشکافی ما بزن!

← خیلی از قطعات ماژولارن و بعد از درآوردن مجموعه نمایشگر جداگانه عوض می‌شن.

← همه پیچ‌ها چهارسوی معمولی #00 هستن و فقط 9 تا داره.

← نمایشگر هنوز نازک و کم‌تکیه‌ست، مخصوصا اطراف گریل‌ها، ولی چسب فومی باز کردنش رو راحت‌تر می‌کنه.

← باتری دیگه زبانه کششی نداره و تو یه فضای دیواره‌دار گیر کرده؛ درآوردنش خیلی سخت‌تر شده.

← میدفریم سرسخت و درپوش‌های تنگ کابل نمایشگر تعمیر رو پرزحمت‌تر می‌کنه.