کالبدشکافی آیپد 3 (نسخه 4G): بررسی نمایشگر رتینا و باتری غول‌پیکر

بالاخره آیپد 3 نسخه 4G به دستمون رسید تا زیر تیغ جراحی ببریمش و ببینیم چه رازهایی تو دلش پنهان کرده. این دستگاه تو زمان خودش یه غول سخت‌افزاری محسوب می‌شد. بیاید یه نگاه به مشخصات فنیش بندازیم:

← پردازنده دو هسته‌ای Apple A5X

← نمایشگر 9.7 اینچی LCD از نوع IPS با نور پس‌زمینه ال‌ای‌دی و رزولوشن خیره‌کننده 2048 در 1536 پیکسل (Retina)

← پردازنده گرافیکی چهار هسته‌ای

← حافظه فلش در نسخه‌های 16، 32 یا 64 گیگابایتی

دوربین پشتی 5 مگاپیکسلی با قابلیت فیلم‌برداری HD

وقت کاره! برای شکافتن این آیپد سرسخت، اول از همه به ابزارهای حرفه‌ای و یه ذهن آماده نیاز داریم. با یه مجموعه ابزار دقیق و البته خود دستگاه، آماده‌ایم که دل‌وروده این تبلت رو بریزیم بیرون.

هرچند نسخه‌های مختلفی از آیپد تو بازار هست، اما معماری داخلیشون تفاوت‌های جذابی داره که ارزش این کالبدشکافی رو دوچندان می‌کنه.

پشتیبانی از شبکه 4G LTE یکی از مانورهای تبلیغاتی بزرگ اپل برای این نسل بود. شاید بپرسی از کجا بفهمیم دقیقا کدوم نسخه دستمونه؟ چون ظاهرشون خیلی شبیه به همه.

خوشبختانه اپل برای این تبلت یه شماره مدل یکتا در نظر گرفته. با نگاه کردن به پشت دستگاه و دیدن مدل A1430، خیالمون راحت می‌شه که دقیقا با کدوم نسخه طرفیم.

اینم از نمای پشتی نسل سوم آیپد. طراحی یکپارچه آلومینیومی که حالا تبدیل به امضای اپل شده. دوربین 5 مگاپیکسلی iSight این تبلت به فوکوس خودکار، تشخیص چهره، فیلم‌برداری 1080p HD و لرزش‌گیر ویدئو مجهز شده. این یه پیشرفت خیلی بزرگ نسبت به دوربین ضعیف 0.7 مگاپیکسلی نسل قبلی به حساب میاد.

نمایشگر رتینا تا وقتی خاموشه شاید خیلی هیجان‌انگیز به نظر نرسه، اما وقتی روشنش کنی، تراکم پیکسلی بالاش واقعا چشم‌نوازه. ولی ما اینجا نیستیم که به صفحه خاموش زل بزنیم؛ اومدیم بازش کنیم!

حالا با استفاده از سشوار صنعتی، پیک‌های پلاستیکی و ابزارهای بازکننده، نبرد سخت و طاقت‌فرسای ما برای جدا کردن پنل جلویی شروع می‌شه. چسب‌های زیر شیشه به‌شدت مقاومن و باید با حوصله زیاد اونا رو ضعیف کنیم.

دقیقا مثل نسل قبلی، باز کردن این آیپد هم کار هر کسی نیست. چسب‌های بسیار قوی شیشه رو به شاسی فلزی محکم نگه داشتن که همین موضوع تعمیرات رایج مثل تعویض باتری رو به‌شدت سخت می‌کنه. طراحی مهروموم‌شده دستگاه نشون می‌ده که اپل بیشتر روی ظرافت و فشردگی تمرکز داشته تا تعمیرپذیری. این سبک طراحی باعث می‌شه که کوچک‌ترین اشتباه موقع باز کردن، منجر به شکستن کامل شیشه تاچ بشه.

پس اگه یه روزی خواستی آیپدت رو باز کنی، یادت باشه که با یکی از سخت‌ترین دستگاه‌های اپل طرفی. استفاده از حرارت ملایم و مداوم تنها راه نجات برای نرم کردن این چسب‌های سمجه.

برای بلند کردن یه نمایشگر بزرگ و سنگین، حتما باید از ساکشن کاپ‌های قدرتمند استفاده کنی تا فشار به‌صورت مساوی روی سطح شیشه پخش بشه. با کمی زور و البته دقت زیاد، بالاخره موفق می‌شیم پنل جلویی رو از شاسی جدا کنیم.

انگار آیپد ما بعد از باز شدن خیلی هم خوشحال نیست! نمای قطعات زیر شیشه با اون فلت‌های آویزون، همیشه یه تصویر جذاب برای تعمیرکارها می‌سازه.

حالا که شیشه جلویی جدا شده، به یه نقطه حساس رسیدیم. داشتن ابزار مناسب تو این مرحله حیاتیه. اگه ابزارت استاندارد نباشه، ممکنه به فلت‌ها یا لبه‌های شاسی آسیب بزنی. ما از ابزارهای پلاستیکی ایمن استفاده کردیم تا هیچ خط‌وخشی روی بدنه آلومینیومی نیفته. دقت کن که نباید شیشه رو یکباره بکشی، چون هنوز کابل‌های ارتباطی به مادربرد متصل هستن.

باز کردن اصولی یعنی اینکه با آرامش و قدم‌به‌قدم پیش بری تا هیچ قطعه‌ای فدای سرعت نشه.

خب، پنل ال‌سی‌دی با چند تا پیچ به بدنه متصل شده. باز کردن چند تا پیچ برای ما که کار سختی نیست و خیلی سریع از پسش برمیایم.

به جای اینکه بشینیم و از کیفیت تصویر این صفحه نمایش لذت ببریم، تصمیم گرفتیم کلا درش بیاریم. چون رسالت ما کشف معماری داخلی دستگاهه!

همونطور که ال‌سی‌دی رو بلند می‌کنیم، می‌تونیم به میلیون‌ها پیکسلی فکر کنیم که حالا از خونه اصلیشون تو شاسی آیپد 3 جدا شدن.

وقتشه که فلت‌های ارتباطی نمایشگر و تاچ رو از روی مادربرد جدا کنیم؛ این مرحله مثل بریدن بند ناف دستگاه می‌مونه! نکته جالب اینه که کانکتورهای تصویر تو آیپد 2 و آیپد 3 کاملا متفاوتن. این یعنی نمی‌تونی از نمایشگر نسل‌های قبلی روی این مدل استفاده کنی و معماری برد تا حد زیادی تغییر کرده.

شماره‌مدل‌هایی که پشت پنل 9.7 اینچی LCD درج شده، نشون می‌ده که این قطعه احتمالا ساخت سامسونگ (یکی از تأمین‌کننده‌های اصلی اپل) هست.

کنار این اعداد، چند تا بارکد ماتریسی عجیب هم دیده می‌شه. این بارکدها برای ردگیری قطعات تو خط تولید استفاده می‌شن و کاربرد دیگه‌ای برای تعمیرکارها ندارن، اما دیدنشون همیشه حس کنجکاوی رو تحریک می‌کنه.

کانکتورها و پیچ‌ها، پیچ‌ها و کانکتورها... اینا تنها چیزهایی هستن که مادربرد رو سر جاش نگه داشتن. با یه پیچ‌گوشتی مناسب و یه ابزار پلاستیکی، می‌ریم به جنگ آخرین موانعی که برد اصلی رو به شاسی متصل کردن. مهارت باز کردن برد نیازمند دقت به فلت‌های کوچیک اطرافشه.

آیپد عزیز، لطفا مادربردت رو رها کن تا بتونیم برش داریم! اینجا دیگه خبری از دستیارهای صوتی و سیری نیست که کمکمون کنه؛ فقط خودمونیم و ابزارهامون که باید با دقت برد رو از جاش بلند کنیم.

بالاخره مادربرد آزاد شد و اومد بیرون! حالا شیلدهای فلزی ضد امواج (EMI) رو که روی آیسی‌ها رو پوشوندن جدا می‌کنیم تا بتونیم یه نگاه حسابی به مغز متفکر این تبلت بندازیم.

تراشه‌ها پشت سر هم صف کشیدن. بیا اول نگاهی به آیسی‌های این سمت برد (طرفی که پردازنده اصلی نیست) بندازیم:

← درایور Texas Instruments CD3240

← تراشه Broadcom 802.11a/b/g/n برای مدیریت شبکه بی‌سیم، بلوتوث 4.0 و رادیو FM

← دو عدد رم 4 گیگابیتی Elpida LP DDR2 (مجموعا 1 گیگابایت حافظه DRAM) در پیکربندی 64 بیتی

← قطعه Fairchild FDMC 6683

کنترلر ورودی/خروجی Broadcom BCM5973

← میکروپردازنده Broadcom BCM5974

کدک صوتی Cirrus Logic با برچسب Apple 338S0987

بررسی مدارها و مسیرهای ارتباطی روی برد نشون می‌ده که اپل چقدر تو فشرده‌سازی قطعات پیشرفت کرده. استفاده از لایه‌های مختلف تو طراحی PCB (برد مدار چاپی) به مهندس‌ها اجازه داده تا این همه آیسی رو تو یه فضای محدود جا بدن.

یکی از چالش‌های اصلی تو این طراحی:

مدیریت حرارت: تراشه‌های قدرتمندتر یعنی گرمای بیشتر، که باید به‌خوبی دفع بشه. مدیریت توان: باتری بزرگ‌تر نیاز به مدارهای محافظ و رگولاتورهای دقیق‌تری داره. مسیرهای دیتا: انتقال تصویر به نمایشگر رتینا پهنای باند بسیار بالایی می‌طلبه. یکپارچگی شبکه: قرار دادن قطعات 4G در کنار وای‌فای بدون ایجاد تداخل فرکانسی.

همه این موارد نشون می‌ده که چیدمان قطعات روی این برد اصلا تصادفی نیست و حاصل ساعت‌ها مهندسی دقیقه.

...و اینم بقیه بازیگرهای اصلی تو همین سمت از مادربرد:

← آیسی مدیریت توان Qualcomm PM8028

← فرستنده/گیرنده RF چندبانده Qualcomm RTR8600 برای شبکه‌های 3G و 4G LTE

← پکیج حافظه توشیبا Y0A0000

← ماژول تقویت‌کننده خطی توان چهاربانده Triquint

قطعه Avago A5904

← ماژول Front-End مدل Skyworks SKY77468-17

با کمی اهرم کردن ظریف، بالاخره پردازنده A5X خودش رو تو اوج شکوه نشون می‌ده. مثل نسل قبلی، این پردازنده هم از یه CPU دو هسته‌ای 1 گیگاهرتزی استفاده می‌کنه. اما اون پسوند "X" به خاطر پردازنده گرافیکی (GPU) جدیدیه که اپل ادعا می‌کنه حتی از Tegra 3 انویدیا هم قوی‌تره. تاریخ ساخت روی این تراشه نشون می‌ده که تو هفته اول سال 2012 تولید شده. یه قطعه تازه و پرقدرت!

این تراشه قلب تپنده تبلته و تمام بار پردازش گرافیکی سنگین نمایشگر رتینا رو به دوش می‌کشه.

حالا برد رو برمی‌گردونیم تا سمت دیگه رو ببینیم:

← پردازنده قدرتمند Apple A5X

← تراشه Apple 343S0561 - به نظر می‌رسه نسخه ارتقایافته‌ای از آیسی مدیریت توانی باشه که تو آیپد 2 دیدیم.

← حافظه فلش NAND با پارت‌نامبر THGVX1G7D2GLA08، یک حافظه 16 گیگابایتی 24 نانومتری MLC ساخت توشیبا

← مودم بی‌سیم Qualcomm MDM9600 برای شبکه‌های 3G و 4G

تراشه Skyworks 77469

← تراشه Avago A7792

بررسی این آیسی‌ها درک بهتری از نحوه ارتباط مودم سلولی با پردازنده مرکزی به ما می‌ده.

خب، اینم یه نمای ویژه برای عشق سخت‌افزارها: برداشتن کاور روی پردازنده A5X. زیر این پوشش فلزی، سیلیکون اصلی پردازنده رو می‌بینیم که روی پکیج نصب شده.

به احتمال خیلی زیاد این کاور نقش هیت‌سینک (خنک‌کننده) رو برای پردازنده بازی می‌کنه، چون زیرش خمیر سیلیکون و روی اون یه پد حرارتی قرار گرفته. ابعاد این پردازنده 12.82 در 12.71 میلی‌متره (حدود 162 میلی‌متر مربع) که 36 درصد بزرگ‌تر از پردازنده A5 تو نسل قبلیه.

همونطور که درباره بیشتر تبلت‌ها صدق می‌کنه، آیپد 3 هم در واقع یه باتری غول‌پیکره که چند تا قطعه الکترونیکی بهش چسبیدن! با استفاده از اسپاجر، باتری رو به‌آرومی از شاسی جدا می‌کنیم تا دقیق‌تر بررسیش کنیم.

آیپد 2 یه باتری 25 وات‌ساعتی داشت که تو نوع خودش عالی بود، اما اپل تو آیپد 3 سنگ‌تمام گذاشته و یه باتری 42.5 وات‌ساعتی رو توش جا داده.

با ولتاژ 3.7 ولت، این باتری همون 10 ساعت شارژدهی (و 9 ساعت تو حالت دیتای سلولی) رو میده. این یعنی اون 17.5 وات‌ساعت ظرفیت اضافه، صرفا برای تغذیه رم بیشتر و پردازنده گرافیکی قدرتمندی که باید نمایشگر رتینا رو ساپورت کنه، مصرف می‌شه.

این باتری از سه سلول مجزا تشکیل شده که ابعاد هر کدوم حدودا 12.5 در 6.5 سانتی‌متر با ضخامت 4 میلی‌متره. (سلول‌های آیپد 2 خیلی کوچیک‌تر و نازک‌تر بودن).

روی هر کدوم از سلول‌ها ظرفیت 14.60 وات‌ساعت و ولتاژ 3.78 ولت درج شده. علاوه بر این، یه سری بارکد و کدهای فنی مثل 741-0065-A روی اون‌ها به چشم می‌خوره که جذابیت بصری خاصی بهش داده.

با بررسی دقیق‌تر متوجه می‌شیم که چگالی انرژی این باتری نسبت به آیپد 2 تقریبا ثابت مونده؛ یعنی همون ساختار شیمیایی رو داره.

پس دلیل این ظرفیت عظیم چیه؟ اپل به زبان ساده، حجم فیزیکی هر سلول رو حدود 70 درصد افزایش داده تا بتونه از 25 وات‌ساعت به 42 وات‌ساعت برسه.

بیرون آوردن این باتری اصلا کار راحتی نیست، چون با مقدار زیادی چسب به بدنه متصل شده و اگه موقع درآوردنش ابزار تیز به سلول‌ها فشار بیاره، خطر سوراخ شدن و آتش‌سوزی وجود داره.

حالا که قطعات اصلی رو برداشتیم، فقط لاشه این آیپد قدرتمند برامون باقی مونده. اما کار ما هنوز تموم نشده. می‌ریم سراغ بقیه قطعاتی که به این شاسی آلومینیومی چسبیدن؛ اولین توقف، کانکتور داک (سوکت شارژ) هست.

طرح پین‌های این کانکتور خیلی شبیه به آیپد 2 به نظر می‌رسه، اما باید بررسی‌های بیشتری انجام بشه تا بفهمیم آیا قطعاتشون قابل جابجایی هستن یا نه. چند تا پیچ ریز و مزاحم هم اینجا هستن که باید بازشون کنیم تا بتونیم آنتن رو با خیال راحت بیرون بکشیم.

کمی اون‌طرف‌تر، فلت‌ها رو کنار می‌زنیم تا بتونیم نگاهی به اسلات سیم‌کارت میکرو بندازیم. مثل بقیه آیپدهای سیم‌کارت‌خور، این مدل 4G هم یه درگاه میکرو سیم‌کارت داره که کاربر می‌تونه با سوزن مخصوص، خشابش رو بیرون بیاره.

این سخت‌افزار برای شبکه‌های خاصی بهینه‌سازی شده و ماژول مخابراتیش می‌تونه سرعت دیتای بالایی رو تو شبکه‌های سلولی پشتیبانی کنه.

جک هدفون و یکی از آنتن‌های وای‌فای به‌صورت یه ماژول یکپارچه بیرون میان؛ که البته خبر بدی برای تعمیرکاره، چون در صورت خرابی یکی، باید کل قطعه عوض بشه. خب، سلام دوربین iSight! بالاخره رسیدیم بهت.

این دوربین با 5 المان لنز، فیلتر مادون قرمز (IR) و تنظیم خودکار نور، یه پکیج کامل برای عکاسی با تبلت تو اون زمان محسوب می‌شه.

بررسی سنسور نشون می‌ده که اپل دقیقا از همون سنسور دوربین آیفون 4 استفاده کرده: سنسور 5 مگاپیکسلی Omnivision OV5650 با فناوری BSI.

سنسور دوربین سلفی هم ساخت Omnivision مدل OV297AA هست که کیفیتی معادل 0.3 مگاپیکسل (VGA) رو برای تماس‌های تصویری ارائه می‌ده.

درآوردن بقیه قطعات ظریف مثل دوربین سلفی و آنتن‌های باقی‌مونده هم با کمی دقت به‌راحتی انجام می‌شه. این دوربین سلفی شاید کیفیت خارق‌العاده‌ای نداشته باشه، اما برای تماس‌های فیس‌تایم و کارهای روزمره کاملا کارراه‌اندازه.

میرسیم به مجموعه‌ای از دکمه‌ها و سوییچ‌ها! کلید پاور، دکمه‌های ولوم و سوییچ سایلنت همگی با یه فلت به هم متصل هستن و با ظرافت خاصی روی لبه شاسی قرار گرفتن. ماژول اسپیکر هم آخرین قربانی کالبدشکافی ماست که از بدنه جدا می‌شه. خداحافظ اسپیکرها!

رسیدیم به پایان کالبدشکافی آیپد 3 (نسخه 4G). بررسی چیدمان قطعات نشون داد که اپل برای جا دادن این باتری بزرگ و نمایشگر رتینا، قید تعمیرپذیری رو زده. این دستگاه امتیاز تعمیرپذیری 2 از 10 رو می‌گیره (10 یعنی راحت‌ترین حالت):

← باز کردن پنل ال‌سی‌دی، به‌شرطی که شیشه جلویی رو سالم برداشته باشی، کار راحتیه.

← باتری به مادربرد لحیم نشده که این یه نکته مثبت برای تعویضشه.

← مثل آیپد 2، شیشه جلویی با چسب به بدنه مهروموم شده و ریسک شکستنش موقع باز کردن به‌شدت بالاست.

← مقدار بسیار زیادی چسب قطعات رو تو جای خودشون نگه داشته؛ مخصوصا باتری که در صورت سوراخ شدن خطر آتش‌سوزی داره.

← ال‌سی‌دی با نوارهای چسبی فومی به پنل جلویی چسبیده که احتمال خرد شدن شیشه رو حین باز کردن بیشتر می‌کنه.

← برای دسترسی به کانکتور تاچ (شیشه جلویی)، حتما باید اول ال‌سی‌دی رو باز کنی. امیدوارم از این بررسی فنی و عمیق در آیسی‌مدار لذت برده باشی. دیدن معماری داخلی این تبلت واقعا جذاب بود. حتما اپلیکیشن آیسی‌مدار رو به دوستای تعمیرکارت معرفی کن تا اونا هم از این آموزش‌ها استفاده کنن. موفق باشی!