iPhone 4：3D晶片堆疊與人工組裝技術的極致展現

專業拆解分析顧問機構UBM TechInsights指出，蘋果(Apple)的 iPhone 4 是將3D晶片堆疊與人工系統組裝技術發揮到極致的展現。

UBM TechInsights分析師David Carey表示，由於積極採用3D晶片堆疊，iPhone 4是主流智慧型手機中，將印刷電路板面積做最大化利用的產品之一；此外，該款手機罕見地使用了大量小型配件與螺絲，因此所需的人工封裝密集度，可能不亞於高檔腕表。

Carey在一場於美國舉行的手機技術研討會(Linley Mobile Tech Conference)上指出，iPhone 4所採用的封裝技術策略，使得一套系統內「幾乎看不到電子元件」；由於晶片是手機系統內部少數能夠被微型化的零組件，因此這種作法可為電池、顯示器等無法被微縮的零組件，留下儘可能大的內部空間。

iPhone 4內部採用了環繞電池的小L型電路板，所創造出的如此小型、高密度設計結構，為電路板本身添加了更多的複雜程度；該款手機使用高達十層的電路板、每一層之間都有微小的接頭，是以雷射或是光學成像(photo-imaging)技術所製作，而非傳統的鑽孔技術。

Carey表示，iPhone 4的電路板：「基本上就是我們在晶片(半導體設計)領域所看到之結構與製程的放大版；它看起來像一顆IC的截面，而且成本比傳統電路板昂貴許多。」

根據Carey的估計，iPhone 4所採用的技術約為每平方公分的每層電路板空間，添加1每分的額外成本，總計整體電路板成本約5美元，比一般手機電路板成本多了3~4美元。他指出，iPhone 4的機型設計就是一種籌碼：「蘋果不需要打價格戰，因此他們的手機能以較高的成本來生產──他們有那個本錢。」

Carey也指出，3D晶片堆疊在智慧型手機領域應用廣泛，但很少有手機像iPhone 4那樣擁有1:1的晶片比例(ratio of silicon)；大多數多層PCB有採用微通孔(micro-vias)，但很少會用到十層電路板。

「我們第一次看到十層手機電路板，是在五年或六年前諾基亞(Nokia)推出的一支筆型手機；」Carey表示：「我們所看到的每一款智慧型手機，都是頂多部分遵循這樣的路線(多層板)，但很少見到達到iPhone 4這種等級的。」

在中國進行手工組裝？

UBM TechInsights的拆解分析也顯示，iPhone 4罕見地在手機內採用了多樣化的小型零件。Carey表示：「該款手機內有大量的小型複雜零件，具備軟性電路或是用以將它們附掛在電路板上的東西，還有數量多到可怕的小型螺絲。這些零件可能有部分是能自動校準的，但其中的大多數看來需要相當精細的組裝技術。」

Carey認為，iPhone 4的生產耗費大量的人力成本，需要眾多工人在數個工作檯上進行手工組裝：「你必須小心翼翼用手來裝配這些細小零件，因為這些零件不適合大多數的自動組裝設備。」

他表示雖然沒有參觀過富士康(Foxconn)工廠(iPhone代工廠)，但根據過往參觀過星辰錶(Citizen)工廠的經驗，推論蘋果正在做的可能與傳統鐘錶產業類似：「要大量生產數百萬支這樣的手機產品，所需的人力成本是很驚人的。」

而蘋果採用大量手工組裝技術，所產出的手機外觀，竟然還比那些採用更多自動化生產技術的競爭產品來得纖薄；例如諾基亞的手機設計看來採用較多的自動組裝技術，三星(Samsung)與宏達電(HTC)的手機則介於兩者之間：「為了進行自動組裝所設計出的產品，無法達到較高的微型化，因為人手能完成機械手無法做到的精細動作。」


電子工程專輯 2011/04/26 Judith Cheng

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How the Apple iPhone 4 drives high, low tech (EETimes)