کالبدشکافی آیفون 5s: کشف رازهای معماری ۶۴ بیتی و تله‌ی حسگر اثر انگشت

باز کردن یک آیفون جدید همیشه مثل سفر به آینده دنیای تکنولوژی می‌مونه. ما اینجا هستیم تا ببینیم اپل چه تغییرات بزرگی رو زیر پوسته این گوشی پنهان کرده. طراحی ظاهری این گوشی به قدری متقارن و دقیقه که از هر زاویه‌ای بهش نگاه کنی، همون فرم جذاب همیشگی رو داره.

اولین چیزی که برای شروع کار بهش نیاز داریم، یک ست پیچ‌گوشتی حرفه‌ایه تا بتونیم از سد پیچ‌های امنیتی اپل عبور کنیم و بریم سراغ قطعات داخلی.

قبل از اینکه به دل قطعات نفوذ کنیم، بیاید یه مرور سریع روی مشخصات فنی قدرتمند این دستگاه داشته باشیم:

← پردازنده 64 بیتی Apple A7

← کمک‌پردازنده حرکتی M7

← حافظه داخلی 16، 32 یا 64 گیگابایت

← صفحه‌نمایش 4 اینچی رتینا با تراکم پیکسلی 326 ppi

دوربین اصلی 8 مگاپیکسلی iSight با پیکسل‌های بزرگتر 1.5 میکرونی و دوربین سلفی 1.2 مگاپیکسلی FaceTime.

← حسگر اثر انگشت که دقیقا داخل دکمه هوم جاسازی شده

رنگ‌بندی‌های جدید و جذاب شامل خاکستری فضایی، نقره‌ای و طلایی.

اپل همچنان به سنت قدیمی خودش پایبنده و برای بستن قاب گوشی از پیچ‌های ستاره‌ای (پنتالوب) استفاده کرده تا کاربران رو از باز کردن دستگاه منصرف کنه. اما ما ابزار مخصوصش رو داریم و به راحتی این پیچ‌ها رو باز می‌کنیم. حالا که پایین گوشی آزاد شده، آماده می‌شیم تا بریم سراغ جداسازی صفحه نمایش و دیدن چیدمان داخلی.

باز کردن این پیچ‌ها همیشه حس خوبی داره و نشون می‌ده که مسیر طولانی برای کشف رازهای سخت‌افزاری این دستگاه در پیش داریم.

حالا وقتشه که قاب دستگاه رو باز کنیم. مثل نسل قبلی، از یک ساکشن کاپ (مکش) کمک می‌گیریم تا صفحه نمایش رو به آرومی از شاسی عقب جدا کنیم.

البته این بار فقط به ساکشن کاپ اکتفا نمی‌کنیم و از یک اسپاجر هم برای آزاد کردن لبه‌ها استفاده می‌کنیم. اینجا باید خیلی با ملایمت رفتار کنی تا هیچ فشاری به پنل وارد نشه.

دقت و احتیاط ما نتیجه داد! وقتی پایین گوشی کمی باز می‌شه، می‌بینیم که یک کابل فلت، حسگر Touch ID دکمه هوم رو به پورت لایتنینگ متصل کرده.

این همون تله‌ی خطرناکیه که تو مقدمه گفتیم! اگه ساکشن کاپ رو با قدرت بکشی و پنل رو یهو باز کنی، این کابل پاره می‌شه و سنسور اثر انگشتت برای همیشه از کار میفته.

ما از این تله به سلامت عبور کردیم و با نوک اسپاجر، کانکتور Touch ID رو به آرومی جدا کردیم. حالا می‌تونیم برای اولین بار نگاهی به داخل 5s بندازیم. چیدمان قطعات خیلی شبیه نسل قبله، اما یه تفاوت مهم وجود داره: خبری از زبانه پلاستیکی برای بیرون کشیدن باتری نیست!

اول با پیچ‌گوشتی، محافظ‌های فلزی روی کانکتورها رو باز می‌کنیم تا آماده نبرد با باتری بشیم. نبود اون زبانه پلاستیکی یه معنی بد داره: اپل برای نگه داشتن این باتری از چسب خیلی زیادی استفاده کرده و انگار این باتری قرار نیست به این راحتی‌ها از جاش تکون بخوره. شاید حرف s تو اسم این گوشی مخفف stuck به معنی "گیر کرده" باشه! چون باتری حسابی به شاسی چسبیده.

ما دوست داشتیم باتری بدون نیاز به ابزار خاصی دربیاد، اما مجبوریم دست به دامن پد حرارتی بشیم تا چسب‌ها رو کمی نرم کنیم. چسبندگی این بخش واقعا عجیبه! اپل به جای استفاده از چسب‌های ملایم، دو نوار چسب سفید و ضخیم رو زیر باتری کشیده که کار بیرون آوردنش رو حسابی سخت می‌کنه. البته این نوارهای چسب خاصیت کشسانی دارن و اگه قلقش رو بلد باشی می‌تونی با کشیدنشون از زیر باتری، اون رو آزاد کنی.

با هر ترفندی که بود، باتری رو سالم بیرون آوردیم. اپل ادعا کرده این باتری می‌تونه تا 10 ساعت مکالمه در شبکه 3G رو پشتیبانی کنه. باتری این مدل دارای ظرفیت 1560 میلی‌آمپر ساعت با توان 5.92 وات‌ساعت و ولتاژ 3.8 ولته. اگه بخوایم مقایسه کنیم، باتری نسل قبل یعنی آیفون 5 ظرفیت 1440 میلی‌آمپر ساعتی داشت.

در مقایسه با رقبای اون زمان مثل گلکسی S4 با باتری 2600 میلی‌آمپر ساعتی، ظرفیت کمتری داره اما بهینه‌سازی نرم‌افزاری اپل مصرف رو کنترل می‌کنه. گوشی‌هایی مثل موتو ایکس هم تو همون دوره باتری‌های پرظرفیت‌تری داشتن، اما ابعاد بزرگترشون این اجازه رو بهشون می‌داد.

ظاهرا اپل تامین‌کننده‌های متفاوتی برای باتری داره. باتری این دستگاهی که ما باز کردیم، ساخت شرکت Simplo Technology هست.

بعد از اینکه خیالمون از باتری راحت شد، میریم سراغ جداسازی کامل پنل رتینا که تراکم پیکسلی 326 داره. با چند حرکت ساده اسپاجر، کابل‌های دوربین فیس‌تایم، تاچ و ال‌سی‌دی رو جدا می‌کنیم و حالا صفحه نمایش کاملا از بدنه جدا می‌شه.

اگر دنبال تفاوت خاصی تو مشخصات صفحه نمایش می‌گردی، باید بگیم که هیچ تفاوتی با آیفون 5 نداره. برخلاف خیلی از شرکت‌ها که تو هر نسل سایز نمایشگر رو بزرگتر می‌کنن، اپل اینجا به همون پنل قبلی وفادار مونده.

حالا سریع دکمه هوم و حسگر اثر انگشت جدید اپل رو بیرون میاریم. وقتشه ببینیم این تکنولوژی چطور کار می‌کنه! این حسگر در واقع از مجموعه‌ای از خازن‌های بسیار ریز تشکیل شده که یک تصویر دقیق از برجستگی‌های اثر انگشتت می‌سازه.

نکته جالب اینه که این اطلاعات به صورت محلی روی خود پردازنده گوشی ذخیره می‌شه و هیچ داده‌ای به سرورهای اپل ارسال نمی‌شه؛ پس خیالت از بابت امنیت راحت باشه.

برای محافظت از این سنسور حساس، اپل از یک پوشش شیشه یاقوت کبود (Sapphire) استفاده کرده تا در برابر خط و خش‌های روزمره مقاوم بمونه و عملکردش در طول زمان افت نکنه.

تو این مرحله دوربین iSight رو از روی شاسی جدا می‌کنیم تا نگاه دقیق‌تری بهش بندازیم. پشت ماژول دوربین کدهایی چاپ شده که اصالتش رو نشون می‌ده. بررسی این کدها و معماری ماژول نشون می‌ده که اپل هنوز هم برای تامین سنسورهای دوربینش روی شرکت سونی حساب باز کرده.

با توجه به اینکه اپل اعلام کرده اندازه پیکسل‌ها در این دوربین 1.5 میکرونه، مشخصه که از یک نسخه جدیدتر و بهینه‌تر از سنسورهای سونی در این مدل استفاده شده که نور بیشتری جذب می‌کنه.

روی قسمت پایینی دوربین هم کدهای دیگه‌ای ثبت شده که مربوط به خط تولید قطعه است.

اگه مراحل باز کردن رو با نسل قبلی مقایسه کنیم، می‌بینیم که ترتیب کار تقریبا همونه. اما معماری داخلی 5s نشون می‌ده که اپل طراحی رو خیلی بهینه‌تر و تمیزتر کرده.

دیگه خبری از اون کابل‌های ارتباطی آنتن که تو دست و پا بودن و راحت پاره می‌شدن نیست. این یعنی احتمال آسیب دیدن قطعات موقع باز و بسته کردن گوشی کمتر شده.

البته کاش طراحان اپل تصمیم می‌گرفتن کانکتور آنتن رو از پایین مادربرد به بخش بالایی منتقل کنن تا دسترسی بهش تو تعمیرات آسون‌تر بشه.

روی مادربرد به ماژول وای‌فای برمی‌خوریم که ساخت شرکت Murata هست و در قلب خودش تراشه Broadcom رو جا داده. با بررسی مدل‌های مختلف با حافظه‌های متفاوت به نتایج جالبی رسیدیم. متوجه شدیم که این تراشه در تمام نسخه‌های 5s یکسانه.

البته تفاوت‌های خیلی ریزی در چاپ روی مادربردها دیده می‌شه که نشون می‌ده اپل خطوط تولید مختلفی برای ساخت این بردهای اصلی داشته.

شیلدهای فلزی رو کنار می‌زنیم تا گنجینه تراشه‌های روی مادربرد خودشون رو نشون بدن:

← حافظه فلش 16 گیگابایتی NAND ساخت SK Hynix

← آیسی مدیریت انرژی (تغذیه) مدار آنتن ساخت کوالکام

← تراشه TriQuint برای مدیریت فرکانس‌ها

← آیسی صوتی اختصاصی اپل

کنترلر صفحه لمسی ساخت Broadcom

← رابط صفحه لمسی ساخت Texas Instruments

ماژول Skyworks برای بخش آنتن‌دهی

هنوز تراشه‌های بیشتری برای بررسی وجود داره!

← ماژول تقویت‌کننده سیگنال Skyworks

← تراشه مخابراتی Avago

← یک تراشه دیگه از Avago برای مدیریت شبکه‌ها

← آیسی پردازش صدا ساخت اپل

بررسی این تراشه‌ها بهمون نشون می‌ده که چه مهندسی پیچیده‌ای برای مدیریت تماس‌ها و ارتباطات تو این برد کوچیک به کار رفته.

مادربرد رو برمی‌گردونیم تا مهم‌ترین قطعات رو ببینیم:

← مغز متفکر سیستم، یعنی پردازنده Apple A7 (با توجه به کدها، این پردازنده با 1 گیگابایت رم یکپارچه شده)

← مودم LTE ساخت کوالکام

← فرستنده و گیرنده امواج مخابراتی کوالکام که از شبکه‌های مختلف پشتیبانی می‌کنه.

ما حسابی دنبال کمک‌پردازنده معروف M7 گشتیم تا ببینیم آیا یک تراشه جداگانه‌ست یا داخل خود A7 ادغام شده.

اولش فکر کردیم شاید این تراشه اصلا وجود خارجی نداره و فقط یک ترفند تبلیغاتیه که اپل ازش استفاده کرده!

اما بالاخره پیداش کردیم! این تراشه وظیفه پردازش مداوم داده‌های حرکتی رو داره. بررسی‌ها نشون می‌ده که این پردازنده چند ماه قبل از عرضه گوشی تولید شده.

پردازنده A7 یکی از بزرگترین دلایلیه که کاربران رو ترغیب می‌کنه تا این گوشی رو بخرن. اپل ادعا کرده سرعتش دو برابر پردازنده آیفون 5 هست و کارایی فوق‌العاده‌ای داره.

این اولین باریه که از معماری 64 بیتی در یک گوشی هوشمند استفاده می‌شه. این افزایش سرعت فقط به خاطر 64 بیتی بودن نیست، بلکه استفاده از معماری جدیدتر و بهینه‌تر باعث این جهش عملکردی شده.

این معماری جدید دستورات قدیمی رو کنار گذاشته و بازدهی پردازنده رو به شدت بالا برده؛ در نتیجه گوشی سریع‌تر کار می‌کنه بدون اینکه باتری بیشتری مصرف کنه.

طراحی این تراشه واقعا شاهکار مهندسی تو زمان خودش محسوب می‌شه.

حالا نوبت به دوربین سلفی یا همون FaceTime می‌رسه. این قطعه با چند تا پیچ کوچیک سر جاش محکم شده و به راحتی جدا می‌شه. با اینکه دوربین اصلی همیشه بیشتر مورد توجه قرار می‌گیره، اما این دوربین 1.2 مگاپیکسلی هم برای تماس‌های تصویری و سلفی‌ها کار خودش رو به خوبی انجام می‌ده.

قطعات پایین دستگاه شباهت خیلی زیادی به نسل قبل دارن. ماژول اسپیکر به راحتی باز می‌شه و از بدنه بیرون میاد. وقتی اسپیکر رو برداشتیم، می‌تونیم مجموعه پورت لایتنینگ، جک هدفون و میکروفون رو با هم جدا کنیم.

طراحی این بخش ماژولار نیست؛ یعنی اگه مثلا جک هدفونت خراب بشه، مجبوری کل این فلت یکپارچه رو با هم تعویض کنی که هزینه تعمیر رو کمی بالا می‌بره.

یکی دیگه از تغییرات سخت‌افزاری جذاب، استفاده از فلش دوگانه در کنار دوربین اصلیه. اپل از یک ال‌ای‌دی سفید و یک ال‌ای‌دی کهربایی رنگ استفاده کرده تا موقع عکاسی تو شب، رنگ پوست صورت طبیعی‌تر بیفته و از اون حالت روح‌مانند جلوگیری بشه.

رسیدیم به پایان کالبدشکافی! اگه بخوایم به تعمیرپذیری این گوشی نمره بدیم، از 10 نمره 6 می‌گیره.

← طراحی به شکلیه که پنل جلویی اولین قطعه‌ایه که باز می‌شه؛ این یعنی تعویض ال‌سی‌دی خیلی راحت و سریعه.

← دسترسی به باتری نسبتا آسونه، هرچند چسب‌های زیرش کار رو کمی سخت می‌کنن.

← بزرگترین نقطه ضعف طراحی، کابل حسگر اثر انگشته که اگه موقع باز کردن گوشی بی‌دقتی کنی، خیلی راحت پاره می‌شه.

← استفاده از پیچ‌های ستاره‌ای پنتالوب تو بدنه بیرونی، باز کردن گوشی رو برای کاربران عادی سخت کرده.

← شیشه رویی، تاچ و ال‌سی‌دی یکپارچه هستن، در نتیجه اگه فقط شیشه بشکنه، باید کل پنل رو عوض کنی.