2017年是iPhone誕生以來的第十個年頭，理所當然地受到媒體的廣泛關注。蘋果(Apple)還為此改變了沿用多年的命名規(guī)律，推出iPhone X；而TechInsights的拆解團隊則為此里程碑采取另一種分析途徑，著眼于這款手機所帶來的硬體演進與創(chuàng)新。

特別是隨著iPhone 8/8 Plus的發(fā)表，回顧這支手機從2007年以來的演進以及Apple為其進行的硬體選擇，將有助于了解Apple的產品開發(fā)策略與未來方向。

第一代iPhone：最初的創(chuàng)新

在第一支iPhone的發(fā)布會上，Apple前執(zhí)行長賈伯斯(Steve Jobs)將其形容為「具有觸控功能的寬螢幕iPod，一款具有革命性和突破性網(wǎng)際網(wǎng)路通訊功能的手機裝置」。他確實將手機螢幕做大了——3.5吋(當然不是目前所認為的大尺寸)，并透過螢幕背后的軟體定義這支手機，使其實現(xiàn)多點觸控功能，讓使用者透過觸控或翻轉手機選擇音樂清單和照片、放大和縮小螢幕，以及讓螢幕連接至各種功能，當然也提供了文字鍵盤。螢幕本身支援相當高的解析度(以當時的標準而言)，包括160ppi與200萬畫素相機。

第一代iPhone的電子元件分別位于兩塊電路板 

蘋果還將其Safari瀏覽器移植到手機上，并加強了電子郵件功能，提供比任何競爭產品更加豐富的介面，各種功能的組合使得iPhone成為當時最獨特的手機。

當時最令人印象深刻的是微機電系統(tǒng)(MEMS)加速度計，它能讓螢幕翻轉以橫向格式查看圖片和視訊。那時還沒有人這么做，也很少有手機結合MEMS功能，就算有也只是用于一些與螢幕無關的應用程式。而當Apple一推出MEMS應用，不久就有應用開發(fā)社群加以擴展了。

此外，它還支援環(huán)境光和近接感測器，可用于調整螢幕亮度，并在通話時關閉觸控螢幕功能，以避免誤觸而啟動其他功能。

Chipworks在2007年7月拆解了第一代iPhone，其電子元件分別位于兩塊電路板——iPod與無線?？纯礋o線部份的電路板，還可以了解當時的業(yè)界供應商動態(tài)。

透過拆解與分析，可一窺當時的元件供應商動態(tài)... 

自從英飛凌(Infineon)將其無線部門賣給英特爾(Intel)、CSR被高通(Qualcomm)吸收，Skyworks至今仍然是射頻(RF)前端的主要廠商。遺憾的是，我們一直無法確定Apple采用誰家的EDGE多芯片封裝(MCP)。值得注意的是內部的Peregrine開關采用了藍寶石硅晶(silicon-on-sapphire)技術，雖然不是率先采用但極其罕見。Peregrine如今隸屬于村田(Murata)，所開發(fā)的UltraCMOS制程已成為RF-SOI(甚至是300mm晶圓)的最大用戶之一。

另一塊電路板包括應用處理器+DRAM、快閃記憶體、音訊編解碼器、電源管理芯片和MEMS。還有凌力爾特科技(Linear Tech)的USB電源管理和美國國家半導體(NS)的行動畫素連接(MPL)介面芯片。相機則是由美光(Micron)制造的。

同樣地，我們在此見證了業(yè)界的發(fā)展變化；Wolfson如今屬于Cirrus、德州儀器(TI)收購了NS，美光的相機業(yè)務賣給Aptina成為現(xiàn)在的安森美(ON Semi)，而恩智浦(NXP)即將被高通收購(如果監(jiān)管機構核準的話)。

事實上，iPhone的市場優(yōu)勢或其出色性能并不是建立在其中某一款獨特的先進芯片上，而是整合了創(chuàng)新的觸控螢幕、多種應用以及流暢的設計。

從封裝來看，iPhone遵循手機的發(fā)展趨勢，完整地套用當時流行的密集封裝：兩個MCP (Peregrine開關和英特爾的記憶體)、三星(Samsung) NAND快閃記憶體的雙層堆疊，以及三星應用處理器+SDRAM的PoP封裝。Marvell和CSR的芯片則采用覆晶(flip-chip)封裝。

早期iPhone的第二塊主板元件(a)，以及應用處理器芯片與芯片標記(b) 

轉折點：iPhone 4

從過去十年間所拆解的iPhone來看，iPhone 4可說是一個發(fā)展的轉捩點，因為Apple開始將手機主板從單面PCB改成更緊湊且高密度的雙面PCB。

iPhone 4的主板(a)、芯片與芯片標記(b) 

更重要的是Apple自此時開始使用A系列應用處理器，雖然在iPad中率先使用，但iPhone 4所用的剛好稱為A4。

從第一代iPhone到iPhone 3GS都采用三星的處理器，iPhone 4開始才使用自家設計的A系列處理器，而后在很長的一段時間內，A系列處理器一直都由三星代工，直到A8才加入臺積電(TSMC)代工。

iPhone應用處理器的十年進展，反映芯片制程技術從90nm到10nm (A10)的變化 

iPhone 4同時也是最先使用羅盤芯片、陀螺儀與三軸加速度計的iPhone；相機升級至具有視訊功能的5M畫素單元(當時還沒有自拍鏡頭，5S以后才有)。無線方面則升級至涵蓋3G CDMA和2G GSM標準，但仍然采用3.5吋螢幕。

后置相機影像感測器的一些變化也值得回顧。第一代iPhone誕生時采用的是Micron Imaging的CMOS影像感測器(CIS)，當時該公司的CIS市占率排名第二，而Sony還只能排名第五。Apple于2009年選擇OmniVision的背照式OmniBSI平臺，取代了Micron，直到2011年后才開始改用Sony的客制化解決方案，如今它在CIS市占率方面已處于領先地位。

從iPhone 4S后開始采用Sony的影像感測器 

iPhone 7和7 Plus

相較于原始的iPhone設計，iPhone 7系列幾乎已沒什么辨識度了。7系列機型支援4G LTE，可作業(yè)于40余種無線頻段，并配備載波聚合(CA)功能，以提升其訊號靈敏度。螢幕采用3D Touch壓敏多點觸控技術，分別為iPhone 7與7 Plus提供326-ppi的4.7吋螢幕，以及401-ppi的5.5吋螢幕。

iPhone 7系列提供7M畫素的前置自拍相機——iPhone 7的主相機支援12M畫素單元，7 Plus則配備雙鏡頭相機，分別是f/1.8孔徑的12M廣角和f/2.8孔徑的遠攝相機，以及2倍光學變焦與10倍數(shù)位變焦。自拍相機部份采用ST的飛行時間(ToF)感測器，作為近接(或可能的自動對焦)偵測器。

Apple在iPhone 5S時導入指紋感測器，到7系列已進展至第二代。除了動作和方向感測器，還加進了氣壓、溫度和濕度感測器，以及心率監(jiān)測器等功能。

iPhone目前擁有33億個電晶體、64位元的四核心A10處理器，采用臺積電的16nm技術、6核心GPU和2GB DRAM (Plus手機從前一代6S Plus的128MB升級至3GB)。由于快閃記憶體(flash)的進步，以及對于越來越多資料的需求，記憶體最高容量在十年間從8GB提升至256GB。

A10芯片圖及其芯片標記

隨著無線功能擴展，主板的RF端越來越復雜。北美版本的iPhone手機中，英特爾利用收購自英飛凌的技術獲得了一些設計訂單(其他地區(qū)的版本則采用高通芯片)。此外，我們還看到也了Skyworks、Broadcom/Avago、TDK和Qorvo的芯片。

iPhone 7手機電路板的拆解顯示采用了更多的元件

以半導體邏輯元件的整合觀點來看，較新的手機通常會采用更少的元件。然而，由于新一代的手機應用范圍十分廣泛，主板實際上采用了更多的芯片。

目前iPhone的每個元件幾乎都十分先進或采用客制化設計，包括從RF前端到電源管理芯片、相機、記憶體，以及采用最新FinFET制程打造的A10處理器等。A10處理器率先采用臺積電的InFO技術，板上的其他許多芯片則采用芯片級覆晶封裝。

iPhone的制造成本比較

在十年之間，8GB容量的第一代iPhone售價599美元，進展到32GB iPhone 7時起價為649美元，透過比較就能看出制造成本如何隨時間而變化。

2007年，TechInsights估計第一代iPhone的制造成本為221.45美元。針對iPhone 7的制造成本最佳估計為253.82美元，較原始版本貴了32.37美元。盡管這款手機在性能和功能方面取得重大進展，但Apple也成功地控制了成本。

原始的iPhone配備了Apple設計、由三星生產的應用處理器，以及英飛凌的GSM/EDGE基頻處理器，這一組合估計約為22.58美元。而iPhone 7配備由臺積電制造的Apple A10應用處理器和高通MDM9645 LTE基頻處理器；這種更強大的元件組合最多增加了58.45美元，即原始成本的2.6倍。然而，在此情況下，手機用戶也獲得了2.34 GHz的四核心處理器以及LTE Advanced的數(shù)據(jù)機。

原始8GB iPhone和32GB iPhone 7的成本比較

 

成本差異較顯著的領域還有連接能力和感測器。這部份的元件成本讓原始iPhone增加了8.21美元，iPhone 7則增加13.61美元或多了1.6倍。兩款手機都配備了Wi-Fi、藍牙和加速度計。iPhone 7中還增加了安全的NFC、陀螺儀、羅盤、氣壓感測器、Touch ID和環(huán)境光感應元件。

從第一代iPhone到iPhone 7系列，相機類的成本從7.10美元上漲到23.31美元，漲幅為3.3倍。雖然原始iPhone采用2M畫素相機，但iPhone 7支援7M畫素前置相機、12M畫素的后置相機和LED閃光燈。

不斷地增加了這么多元件，Apple如何節(jié)省成本？其方式之一來自于顯示器/觸控模組。十年前，原始版3.5吋TFT顯示器的成本約60.68美元，而iPhone 7采用的4.7吋TFT (延續(xù)自iPhone 6/6S)市場成本目前約32.48美元。十年是一段漫長的時間，足以帶動這些元件的成本下降。以目前的市場成本來看，3.5吋的顯示器/觸控模組價格大約在10-15美元之間。

另一個可節(jié)省成本的領域是記憶體。十年前，Apple為其iPhone配備8GB (當時的高階) MLC NAND和128MB DDR SDRAM。8GB NAND在60美元成本中占據(jù)了很大一部份(當時大多數(shù)裝置搭配的是2GB NAND)。到了iPhone 7已配備高達32GB MLC NAND和2GB LPDDR4 SDRAM了。該類別的元件成本在這款機型中增加了1倍，而DDR4甚至占這一類別21.49美元的三分之二。

我們還看到混合訊號/RF類的成本呈現(xiàn)爆發(fā)式成長。該類別主要由構成RF部份(收發(fā)器、功率放大器、濾波器、RF開關等)的元件所組成。原始iPhone僅采用GSM/EDGE的成本為4.70美元。iPhone 7由于增加許多HSPA和LTE頻段，導致成本躍升至24.53美元。據(jù)此而言，更多的功能和復雜度意味著更高成本。

同樣地，電源管理/音訊類在iPhone 7時變得越來越復雜，使其成本從6.95美元增加到10.56美元。

其他電子元件也有類似的增加態(tài)勢。原始iPhone時約15.89美元的成本，到了iPhone 7時提高到23.47美元。事實上，從成本角度來看，手機的差異可歸結于更多的元件和功能。

兩支手機之間的機械成本則大致相當，原始iPhone的成本為17.24美元，iPhone 7的成本為18.76美元。從這部份來看，其差異就在于制造過程。

測試/組裝/輔助材料類的成本則從13.04美元增加到21.33美元，這主要來自于更高的勞動力成本、組裝時間以及增加了更多元件。

結語

過去十年來，Apple將其iPhone產品線業(yè)務經營得有聲有色。從首款iPhone到iPhone 7，Apple隨時間演進逐步更新以控制其制造成本，而不是跳躍式進展。該公司節(jié)制地使用特定技術(如AMOLED顯示器及其較TFT的成本溢價)，以免壓縮其利潤或導致售價增加到超過原有位置。Apple還有效維持了市面上的售價，僅在iPhone 7略微增加。

隨著iPhone 8與iPhone X的發(fā)表，整體來看，iPhone 8并沒有太多的功能升級，它仍然是Apple遞增手機功能計劃中的一步，有時在軟體上的更新進展比硬體更顯著。預計要到售價999美元的iPhone X才會有更大的進展，但這至少要到11月以后上市才能知曉了。

未來，Apple將會繼續(xù)在其先進設計上遞增功能，還是擁抱更多未知的新技術？無論如何，iPhone的演進路徑讓我們期待看到另一個10年的更多進展。

2017-11-16  來源：半導體行業(yè)觀察 

文章關鍵詞： 韋爾半導體  香港華清電子(集團)有限公司  iPhone