کالبدشکافی ایرپاد اپل: نگاهی به درون هدفون‌های بی‌سیم

خب، ایرپادهای جذاب اپل رو روی میز کالبدشکافی آیسی‌مدار داریم. قراره ببینیم این گجت‌های کوچیک از چه قطعاتی ساخته شدن. قبل از شروع، بیایید یه نگاهی به مشخصات کلی بندازیم.

← هر کدوم از گوشی‌های ایرپاد فقط 4 گرم وزن دارن، در حالی که کیس شارژ اون حدود 38 گرمه.

← ابعاد هر گوشی 16.5 در 18 در 40.5 میلی‌متره و کیس شارژ هم اندازه‌ای برابر با 44.3 در 21.3 در 53.5 میلی‌متر داره.

← این هدفون برای اتصال بی‌سیم از بلوتوث و البته تراشه اختصاصی W1 اپل استفاده می‌کنه.

← برای تشخیص اینکه هدفون داخل گوش قرار گرفته یا نه، از میکروفون‌ها، سنسورهای اپتیکال و شتاب‌سنج حرکتی کمک می‌گیره.

میکروفون‌های بیم‌فورمینگ (Beamforming) با یه شتاب‌سنج اضافی ترکیب شدن تا بتونن نویزهای محیط رو به خوبی فیلتر کنن.

← خود گوشی‌ها با یک بار شارژ تا 5 ساعت دوام میارن و کیس شارژ هم می‌تونه انرژی لازم برای 24 ساعت گوش دادن به موسیقی رو فراهم کنه.

ایرپادها با همون طراحی آشنا و تخم‌مرغی‌شکل کیس شارژشون خودنمایی می‌کنن. در قسمت پایین کیس، پورت لایتنینگ رو می‌بینیم که وظیفه شارژ کردن باتری داخلی قاب رو بر عهده داره.

وقتی داخل محفظه کیس رو نگاه می‌کنی، در انتهای هر شیار دو تا پین اتصال فلزی وجود داره که برای شارژ کردن باتری‌های داخلی خود گوشی‌ها تعبیه شدن.

← در نهایت، یه چراغ ال‌ای‌دی کوچیک هم زیر در کیس قرار گرفته که وضعیت باتری رو بهت نشون می‌ده تا بدونی کی وقت شارژ مجدده.

اگه چشم‌های خیلی تیزبینی داشته باشی، می‌تونی تمام این جزئیات رو از بیرون ببینی. در ادامه این کالبدشکافی، تصاویر اشعه ایکس جذابی هم از داخل ایرپاد داریم که حسابی شگفت‌زده‌ت می‌کنه.

روی در کیس شارژ، شماره مدل A1602 حک شده و اطلاعاتی هم درباره ظرفیت کلی باتری کیس بهمون می‌ده که 398 میلی‌آمپر ساعته. پشت کیس هم یه دکمه همگام‌سازی (Setup) وجود داره. اگه قابلیت اتصال سریع و جادویی اپل کار نکرد، این دکمه اینجاست تا بتونی با روش سنتی و از طریق بلوتوث، ایرپاد رو به دستگاهت وصل کنی.

خب، دیگه وقت تلف کردن کافیه. بریم سراغ بخش هیجان‌انگیز ماجرا و دستگاه رو باز کنیم.

روی بدنه گوشی‌ها سوراخ‌های مختلفی دیده می‌شه. شبکه‌های توری برای خروج صدا، سوراخ‌های مربوط به میکروفون‌های ثانویه و البته نقاط مشکی‌رنگی که همون سنسورهای مجاورت مادون قرمز هستن. هر کدوم از گوشی‌ها شماره مدل مخصوص به خودشون رو دارن؛ مدل A1722 برای گوش چپ و مدل A1523 برای گوش راست ثبت شده.

عکس‌های اشعه ایکس یه نمای کلی از داخل ایرپاد بهمون می‌دن. شبکه‌های اسپیکر و میکروفون مشخصن، اما بقیه قطعات هنوز یه راز سر‌به‌مهر باقی موندن که باید کشفشون کنیم.

از اونجایی که هیچ پیچ یا گیره خاری روی بدنه دیده نمی‌شه، مجبوریم یکم خشن‌تر عمل کنیم و بریم سراغ استفاده از گرما و تیغ جراحی. اول با پد حرارتی کمی چسب‌های داخلی رو نرم می‌کنیم و بعد با دقت و ظرافت تیغ رو میندازیم تو شکاف بدنه.

برای اینکه به فلت‌ها و قطعات داخلی آسیبی نرسه، از یه پیک پلاستیکی استفاده می‌کنیم. با یه چرخش کوچیک، بخش اسپیکر از بدنه اصلی جدا می‌شه و بالاخره می‌تونیم نگاهی به داخلش بندازیم.

تلاشمون برای رسیدن به قطعات الکترونیکی بی‌نتیجه نموند! اینجا یه عالمه قطعه رو می‌بینیم که با تراکم فوق‌العاده بالایی کنار هم چیده شدن.

وقتی شروع به بیرون کشیدن بردها، کابل‌ها و بقیه قطعات می‌کنیم، یاد کالبدشکافی‌های سخت گجت‌های پوشیدنی مثل اپل واچ می‌افتیم.

اگه جا دادن این همه قطعه پیچیده تو یه فضای خیلی کوچیک و مهروموم کردنشون با کلی چسب یه مسابقه بود، قطعا اپل توش قهرمان می‌شد. حالا تو این مسابقه، یه کانکتور کواکسیال خیلی کوچیک هم وجود داره که شاید بشه گفت ریزترین کانکتوریه که تا حالا دیدیم. اون گوشه هم یکی از دو سنسور مادون قرمز آویزونه؛ همون سنسوری که به ایرپاد می‌فهمه چه زمانی داخل گوش قرار گرفته.

اینجا یکم کار گره می‌خوره. چیزی که تو بخش بالایی هدفون مونده، یه کلاف درهم‌پیچیده از کابل‌ها و چسبه که اصلا قصد بیرون اومدن ندارن. برای همین می‌ریم سراغ پایه یا همون ساقه ایرپاد تا شاید از اونجا راهی پیدا کنیم. اما به جای یه مسیر باز، با یه آبشار از چسب‌های محکم روبرو می‌شیم!

اون کلاهک فلزی انتهای ساقه، پین‌های شارژ ایرپاد رو در بر گرفته و میکروفون اصلی رو هم پوشش می‌ده. پشت این سیل چسب‌ها، می‌تونیم انتهای کابل باتری رو ببینیم.

با کندن توده‌های چسب، انتهای یه باتری فوق‌العاده ریز با نقطه‌جوش‌های بسیار ظریف نمایان می‌شه. مشخصه که تعویض این باتری‌ها کار هر کسی نیست و عملا غیرممکنه.

وقتی راه‌های ورود عادی جواب نمی‌دن، باید بریم سراغ جراحی پلاستیک! اول باید قاب بیرونی رو با ابزار حرارتی و کاتر برش بزنیم.

با دقت جراحی، لایه رویی رو کنار می‌زنیم تا چیزی که به نظر می‌رسه یه آنتن باشه رو ببینیم؛ آنتنی که دقیقا روی باتری کشیده شده.

خب، راستش ما اون‌قدرها هم صبر و حوصله جراح‌ها رو نداریم! پس دم‌باریک رو برمی‌داریم و بقیه قاب پلاستیکی رو پاره می‌کنیم تا به گنجینه‌های اصلی برسیم.

حالا که قاب پلاستیکی رو کامل برداشتیم، می‌تونیم اون آنتن بلند رو از روی باتری جدا کنیم. پیدا کردن آنتن تو این قسمت، دلیل طراحی خاص ایرپاد رو روشن می‌کنه. این ساقه بلند فقط برای تعادل روی گوش نیست، بلکه برای بهبود آنتن‌دهی و دریافت بهتر سیگنال طراحی شده.

وقتی لایه‌های چسب و کابل‌ها رو بیشتر کنار می‌زنیم، اطلاعات روی باتری مشخص می‌شه. این یه باتری 93 میلی‌وات ساعتیه که ظرفیتش تقریبا معادل یک درصد باتری آیفون 7 هست.

با کشیدن مدار انعطاف‌پذیر و پیچیده به سمت بیرون، یه ردیف از نقاط طلایی‌رنگ مشخص می‌شه. به نظر می‌رسه اینا نقاط تست (Test Points) کارخونه‌ای باشن، اما هیچ لیبلی ندارن.

پیدا کردن نقطه تست درست تو این مدار بدون نقشه، مثل پیدا کردن سوزن تو انبار کاهه!

این کابل فلت در نهایت به یه مجموعه اسپیکر پیچیده وصل می‌شه که سنسور مجاورت و خطوط آنتن رو هم داخل خودش جا داده.

حالا وقتشه میکروسکوپ رو بیاریم و یه نگاه دقیق به این آیسی‌های خیلی ریز بندازیم:

← تراشه Apple 343500130 که احتمالا همون چیپ ارتباط بی‌سیم اختصاصی اپله.

← سیستم روی چیپ (SoC) قابل برنامه‌ریزی از شرکت Cypress.

← آیسی کدک صوتی استریو کم‌مصرف ساخت Maxim.

← مبدل‌های کاهنده ولتاژ DC-DC با ظرفیت 300 میلی‌آمپر از Texas Instruments.

شتاب‌سنج مدل BMA282 ساخت Bosch Sensortec.

تراشه شتاب‌سنج و ژیروسکوپ ساخت STMicroelectronics.

← و یه قطعه دیگه که احتمالا یه نوع حافظه فلش سریال باشه.

گوشی‌های ایرپاد که حسابی درب‌وداغون شدن، حالا نوبت کیس شارژ و اون ظاهر بدون درزش رسیده. ابزارهای معمولی و پلاستیکی هیچ حریفی برای این کیس سرسخت نیستن.

پس مجبوریم از یه ابزار خشن‌تر مثل فرز مینیاتوری استفاده کنیم. یه برش ظریف و بااحتیاط روی لبه‌ها ایجاد می‌کنیم تا پوسته رو بشکافیم.

فقط یادت باشه این روش اصلا ایمن نیست و موقع کار با فرز روی دستگاهی که باتری داره، باید خیلی خیلی مراقب باشی که به باتری ضربه نخوره.

بالاخره موفق می‌شیم محفظه نگهدارنده گوشی‌ها رو به همراه کابل‌هاش از قاب اصلی بیرون بکشیم و یه باتری نسبتا بزرگ رو اون زیر ببینیم.

حالا که محفظه رو بیرون آوردیم (البته هنوز با یه مشت کابل فلت وصله)، کابل مربوط به چراغ وضعیت ال‌ای‌دی رو جدا می‌کنیم. با کمی فشار و ابزار مناسب، لوله‌های نگهدارنده ایرپاد رو از براکت شارژ جدا می‌کنیم تا از شر این کلاف سردرگم کابل‌ها خلاص بشیم. تو همین حین، بخش بالایی محفظه رو هم باز می‌کنیم و مکانیزم لولا رو از جایگاه سبز و چسبناکش بیرون می‌کشیم.

کیس شارژ زره‌پوش اپل مقاومت زیادی از خودش نشون می‌ده و حسابی خسته‌مون می‌کنه. باز هم مجبوریم دست به دامن فرز بشیم و قاب پلی‌کربناتی رو کامل بشکافیم. زیر این لایه نفوذناپذیر چه خبره؟ یه باتری بزرگ که تو یه شیار راحت داخل این قلعه پلاستیکی جا خوش کرده!

راستی اگه دقت کرده باشی، بله، نصف کابل فلت چراغ ال‌ای‌دی موقع باز کردن قاب پاره شد و جا موند. این نشون می‌ده باز کردن این کیس چقدر ریسک داره.

وقتی باتری رو درمیاریم، تازه می‌فهمیم چه حجم عظیمی از چسب داشت در برابر ما مقاومت می‌کرد. اینجا یه کابل فلت هم می‌بینیم که باتری رو به مادربرد کیس شارژ وصل می‌کنه.

اوه، نگاه کن! یه کانکتور ZIF (بدون نیاز به لحیم‌کاری). حداقل برای جدا کردن باتری از برد نیازی به هویه نیست، هرچند برای رسیدن به این مرحله حسابی عرق ریختیم و قاب رو نابود کردیم!

بیرون کشیدن قاب پلاستیکی بالاخره بهمون اجازه می‌ده بزرگترین باتری امروز رو از نزدیک ببینیم.

البته خیلی هم هیجان‌زده نشو، این باتری هنوز هم خیلی کوچیکه!

این سلول لیتیوم-یونی با ولتاژ 3.81 ولت و ظرفیت 1.52 وات‌ساعت، تقریبا 16 برابر ظرفیت باتری‌های ریزی رو داره که از ساقه ایرپادها بیرون آوردیم. یعنی می‌تونه گوشی‌ها رو چند بار شارژ کنه.

اگه بخوایم مقایسه کنیم، این باتری از باتری قلم اپل و حتی اپل واچ سری 2 هم بزرگتره؛ پس از نظر فنی، این بزرگترین باتری کوچیکیه که تا حالا کالبدشکافی کردیم!

دکمه همگام‌سازی (Sync) یه قطعه مکانیکی مستقل و کوچیکه که پین‌های اتصالش دقیقا روی کنتاکت‌های فنری مادربرد می‌شینن.

کلیدهای الکترونیکی می‌تونن خیلی پیچیده باشن، اما این یکی احتمالا یه سوئیچ لمسی (Tactile) ساده است. با فشار دادن دکمه، مدار بسته می‌شه و جریان عبور می‌کنه تا برد اون رو به عنوان یه دستور بشناسه.

حالا دو تا پیچ چهارسو رو باز می‌کنیم تا به پورت لایتنینگ برسیم. کانکتور فشاری اون رو از پشت مادربرد جدا می‌کنیم و تو چند ثانیه، پورت آزاد می‌شه و از این آشفتگی پلاستیکی بیرون میاد.

خوشبختانه پورت لایتنینگ به صورت ماژولار طراحی شده؛ البته اگه پورتت خراب بشه، برای تعویضش باید کل کیس رو نابود کنی تا بهش برسی!

مادربرد اصلی هم با مقدار زیادی چسب دوطرفه و محکم سر جاش تثبیت شده.

بیایید ببینیم زیر این کیس شارژ محافظت‌شده، چه تراشه‌هایی پنهان شدن:

← میکروکنترلر STMicroelectronics بر پایه معماری ARM.

تصاویر اشعه ایکس ما یه سری مشکلات کیفی تو پایه‌های لحیم‌کاری این چیپ نشون می‌ده. فضاهای خالی یا همون حفره‌های هوا زیر پایه‌ها، ممکنه نشونه کیفیت پایین مونتاژ یا عجله تو عرضه محصول باشه.

← آیسی کنترلر شارژ و پورت NXP Semiconductor مدل CBTL1610A3 که قبلا تو آیفون‌ها و آیپدها هم دیده بودیم.

← آیسی مدیریت تغذیه (PMIC) از Texas Instruments.

← مقایسه‌گر 1.8 ولتی از شرکت Maxim Integrated.

رابط تغذیه و ارتباطات AMS (احتمالا).

و چند تا رگولاتور ولتاژ که به احتمال زیاد ساخت ON Semiconductor هستن.

بعد از کلی سروکله زدن با بدنه محکم و چسب‌های فراوون، حالا این شما و این هم نتیجه کار: یه تپه از قطعات خرد شده گوشی‌های ایرپاد... و مجموعه‌ای از قطعات کیس شارژ.

راستی، تمام عکس‌های جذاب اشعه ایکسی که تو این کالبدشکافی دیدید، به کمک تجهیزات تخصصی ثبت شدن که بهمون اجازه می‌ده داخل چیپ‌ها رو هم ببینیم.

نکته مهم: باز کردن کیس شارژ ایرپاد بدون آسیب رسوندن به بدنه تقریبا غیرممکنه. بعضی‌ها از گیره‌های صنعتی برای تحت فشار قرار دادن قاب استفاده می‌کنن تا چسب‌ها ول کنن، اما بازم ریسک شکستن قاب خیلی بالاست. پس اگه باتریت خراب شده، باید بدونی که راه آسونی در پیش نداری.

خب، به آخر این مسیر رسیدیم! اگه بخوایم به تعمیرپذیری ایرپاد امتیاز بدیم، قطعا امتیاز صفر از ده رو می‌گیره. دلایلش هم کاملا مشخصه:

← دسترسی به هر کدوم از قطعات داخلی، چه تو گوشی‌ها و چه تو کیس شارژ، بدون نابود کردن کامل قاب بیرونی غیرممکنه.

← تنها چیزی که این قطعات رو کنار هم نگه داشته، حجم عظیمی از چسبه و خبری از پیچ یا خارهای بازشونده نیست. امیدوارم از این کالبدشکافی لذت برده باشی و تونسته باشیم کنجکاویت رو درباره شاهکار مهندسی اپل برطرف کنیم. یادت نره برای خوندن کالبدشکافی‌های بیشتر و دیدن دل‌وروده بقیه گجت‌های روز دنیا، همیشه به مجله آیسی‌مدار سر بزنی!