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iPhone7的Home键,为什么不直接使用TouchID3.0?

本文摘要:(公众号:)按:本文作者dragondevil,Microarray首席科学家,电子和软件设计师。独家文章,刊登请求联系许可。苹果发布会前风传的iPhone 7 Plus的Home键升级到Under Glass的Touch ID 3.0版本没构建,只中止了锅仔片用Taptic Engine获取震动对系统替代。 从发布会获取的图可以显现出,3.5mm耳机插孔去除后留给的空间用来强化麦克风以及放入Taptic Engine。

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(公众号:)按:本文作者dragondevil,Microarray首席科学家,电子和软件设计师。独家文章,刊登请求联系许可。苹果发布会前风传的iPhone 7 Plus的Home键升级到Under Glass的Touch ID 3.0版本没构建,只中止了锅仔片用Taptic Engine获取震动对系统替代。

从发布会获取的图可以显现出,3.5mm耳机插孔去除后留给的空间用来强化麦克风以及放入Taptic Engine。从原理来讲,Taptic Engine离震动对系统点就越将近就越好,最差伸展其下;但由于Home键下面是Lightning模块,所以放到近处是不切实际方案中最差的。中止3.5mm耳机插孔对苹果最推崇的用于体验来讲是一次冒险,由此可见维持杰出的物理按键手感在苹果设计团队的心中的最重要程度。

这样的改动只为节省一颗锅仔片似乎相左八字逻辑,所以本代的Touch ID应当指出是一个过渡性版,不妨称作Touch ID 2.1。当虚拟世界按键的用于体验获得市场论证后,在改版制程来优化结构,就能提高Touch ID的Sensor面积进而提高指纹识别安全性的效果了。那么是什么难题妨碍了苹果一步到位呢?当然是PCB技术:Touch ID 1.0全球领先的技术和专利分析公司,加拿大Chipworks公司,赞助商了Touch ID 1.0报废资料。

iPhone 5s和iPhone 6 (Plus)装载的Touch ID 1.0,用于苹果的专利PCB技术Trench + wire bonding,在晶片(die)的边缘做到台阶,将芯片Pad通过轻布线(RDL)相连至台阶(Trench),再行与柔性电路板(FPC)打线(wire bonding)相连。来想到局部:注意到线路板边缘向上变形,这不会推挤到bond wire,造成开裂或脱落,甚至把包覆维护bond wire的胶体都弄裂了。这就是Touch ID 1.0良率较低的主要原因。

从平面图上可以看见,较低良率以外,Trench还闲置了极大的晶片面积,造成了Touch ID 1.0的Sensor面积极低,使苹果遮遮掩掩不肯正面言Touch ID 1.0的安全性。Touch ID 2.0国内顶尖的技术分析机构,上海微技术工业研究院,获取了Touch ID 2.0的报废资料。iPhone 6S (Plus)装载的Touch ID 1.0,用于了Microarray的专利PCB技术TSV-based structure。为了更佳的展现出PCB技术全貌,如下用于X-ray图片和示意图结合的方法。

在X-ray图中可以看到,在Die区域的底部不存在bond wire,示意图如下:从机械结构装配的角度,蓝宝石盖板(Sapphire Cover)和晶片(Die)和柔性电路板(FPC)在空间上顺Z轴填充。Touch ID 1.0因不存在X-Y平面内侧面相连的工艺毁坏了整个结构制程的单一性,造成良率较低。

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用于TSVPCB通过硅通孔把Pad引至Die的背面,再行从背面与FPC相连,就解决问题了这一难题,从而提升了生产良率。不妨总结一下2014年底公开发表过的“国产Touch ID”的填充结构图。

苹果意味着用bond wire来替代ACF以相连TSV packaged Die和FPC,从专利法角度这归属于“用于行业公知技术展开受限次尝试就需要超过的”,所以依然在Microarray的专利技术范畴以内。除了用TSV工艺中止了Trench所闲置的芯片面积,苹果还把晶圆制程从180nm提升到65nm,如下剖面图右图,借以减少控制电路所闲置的面积;这才受限地提升了Touch ID 2.0的Sensor面积:而我们的“国产Touch ID”可是从初代起就在Sensor面积上笑傲iPhone 7S的哦:所以“太有钱”不一定是设计师之佐佐木,或许是设计之殇。Touch ID 3.0和Touch ID 2.0/2.1比起,Touch ID 3.0最主要的变化是必须将晶片必要贴装在玻璃板上,这虽然同属TSV制程路线,但有一点小小的区别:Touch ID 2.0所用于的TSV工艺,Die厚度只有70um。

把这么一个薄片贴装在未切割的炼抛掷蓝宝石晶圆上较难行,要想要装贴在玻璃板的油墨面上,就得面对“碎碎五谷丰登”的结局了。因为TSVPCB主要是用作Memory填充的技术,一向以厚为美,标准TSV当然不合适指纹传感器。指纹传感器拒绝TSVPCB不具备充足的力学强度以应付后道贴装制程,所以厚度必需大幅提高。

Microarray和小伙伴们自2014年起,就用如下的方法来提升TSVPCB的Die厚度:看见了吧,解决问题方法只不过很非常简单:一方面用多级台阶(Trench)提升Die的厚度下限,另一方面把脆弱区通过平面布局不予维护。苹果公司要想要确实变革到Touch ID 3.0,甚至要想要复归乔布斯年代,就必需更进一步向Microarray相若,认真学习Microarray在研究、设计和制程三方面游刃有余的工业精神。

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当然,要想要构建Under Glass级的Touch ID还有一些别的小麻烦,比如目前玻璃局部减薄打磨工艺的较低良率等。但和作为主要障碍的PCB技术问题比一起,这都不是事儿。况且,对于财大气粗的苹果公司而言,为覆盖面积盖板玻璃较低良率而减少的将近10USD的成本特别是在不是事儿。

坚信经过Touch ID 2.1的打算,Touch ID 3.0需要按时在iPhone 7S和大家见面。卷尾声明:我交还“因白手起家稍微领先于东面大树的Setlak”的观点。

既然iPhone 7没装载Touch ID 3.0,那么到iPhone 7S的公布日还有大把的时间给我亮相Under Glass Level Touch ID。Setlak依然是有一点缅怀的人物,但这个时代归属于我们。原创文章,予以许可禁令刊登。

下文闻刊登须知。


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