iPad Air重量大幅減輕的祕密是…

本文由日經BP社提供

蘋果於2013年11月1日開始銷售新一代平板電腦「iPad Air」。其特點是與上一代iPad相比重量大幅減輕，實現了窄邊框。Fomalhaut Technology Solutions公司的柏尾南壯第一時間拿到該產品進行了拆解，日經技術在線請來柏尾向大家介紹一下iPad Air是如何實現輕量化的。

iPad Air最大的亮點應該就是薄型輕量化（圖1），尤其是重量，只有469g（Wi-Fi機型），比2012年春季和冬季上市的第三代、第四代iPad的652g（Wi-Fi機型）輕了183g（表1），正好介於第三、第四代iPad和iPad mini（312g）中間。

iPad在此之前的機型基本未大幅減輕過重量，2010年開始銷售的第一代iPad為680g，2011年推出的iPad 2為608g，減重約70g，而之後的第三代和第四代又增加到了652g。

想方設法實現輕量化

為探索實現輕量化的因素，我們對iPad Air進行拆解，測量了內部部件的重量（表2）。

組成部件中，減重最多的是鋰聚合物充電電池。第三代iPad的電池重250g，而iPad Air的電池只有156g，減輕94g。其次是機殼，由155g減至96g，然後是觸控面板＋保護玻璃，由100g減至65g。給人的印象是，蘋果為實現輕量化絞盡了腦汁。

電池大幅減重的主要原因是此次只採用了兩個電池單元（圖2），而以前為三個。不過，電池總容量由42.5Wh減至32.4Wh。另一方面，窄邊框化和減小電池容量帶來的薄型化為減輕機殼重量做出了貢獻。而觸控面板＋玻璃蓋板的輕量化主要受益於觸控面板改用薄膜感測器。iPad mini也採用了薄膜感測器，但在配備9.7吋面板的iPad上則是首次採用。

透過LSI和LED實現省電化

如上所述，電池的小容量化對減輕整體重量貢獻最大，但不免讓人擔心續航驅動時間會縮短。不過在性能參數上，iPad Air的續航時間與第三代及第四代iPad相同，最長為10小時，並沒有縮短。估計是透過改進耗電量較大的LSI和背照燈等解決的。

LSI方面，此次把微處理器改為A7，並配備監控iPad狀態的協處理器「M7」，估計也有節電效果。第四代iPad的A6X處理器採用32nm製程，而A7採用28nm製程，能以較低的電力執行相同的處理。另外，透過配備M7，感測器相關的信號處理無需驅動微處理器就能執行，也節省了電力。

此外，削減液晶面板背照燈的耗電量估計是透過減少白色LED的數量實現的。第三代和第四代iPad配備了84個白色LED（在液晶螢幕長邊方向每側配備42個，兩側共84個）。而iPad Air僅在長邊方向單側配備了36個白色LED。不過，此次配備的白色LED在一個封裝內有兩個晶片（圖3）。因此，實際相當於72個（＝36×2）。儘管如此，LED晶片數量仍削減了約14%，簡單計算的話節省了約14%的電力。

液晶面板上的神秘缺口

拆解時還發現了讓人頗感興趣的地方，就是液晶面板下部的半圓形缺口（圖4）。筆者拆解過手機、平板電腦等多種移動產品，但還是頭一回看到液晶面板上有這樣的缺口。

實際上，筆者以前拆解過的產品只有一款的液晶面板形狀與眾不同。那就是中國企業銷售的、外觀酷似女性胭脂盒的手機使用的液晶面板，被加工成了微圓的形狀，當時著實讓筆者吃了一驚。而iPad Air則是第二次讓筆者吃驚。

到底為什麼會有個缺口呢？筆者起初懷疑是為了減輕重量，但那樣的話，切口面積又太小了。

於這個切口，有兩種推測說得通，一是防止與Home鍵干擾，把部件組合起來一看，缺口正好是Home鍵的位置。iPad Air縱向短1mm左右，因此Home鍵也更靠近液晶面板的顯示部分。估計是因為無法確保足夠的間隔，所以不得不設個缺口。

第二個可能是為以後做準備，iPad Air沒有配備「iPhone 5s」配備的指紋認證模組。可能是為了以後配備指紋認證模組而留了缺口。

不管是哪種原因，設置缺口應該會導致液晶面板合格率降低，因為這應該是在切割完面板後加工出來的缺口，不惜犧牲合格率也要進行缺口加工，體現了蘋果對設計的重視。

印刷電路板的變化

下面介紹一下除了省電化和液晶面板缺口以外的部件的重量情況。

首先來看一下印刷電路板。其形狀由以前的I型變成了L型（圖5）。可能也是因為這個原因，iPad Air的電路板的重量比第三代iPad重了2g，為23g。iPad Air的電路板上，只有A7和電源IC（蘋果公司的標誌）背面的部分雙面安裝了被動元件，而第三、第四代iPad的電路板全都是雙面安裝。

背面的被動元件合計約為100個，印刷電路板正面的安裝密度比iPhone等要低。因此，被動元件應該都能配置到正面。但仍在背面安裝被動元件應該是為了縮短佈線距離，實現某些期望的性能。

此次拆解的Wi-Fi款機型電路板上設有開孔，此處是用來收放LTE/3G模組的。特地在基板上開孔會導致成本上升，但蘋果仍然這樣做應該是為了盡量實現輕量化。就好像零式艦載戰鬥機為了減重而在部件各處打孔一樣。

採用環鴻科技的WiFi模組

WiFi模組也有變化。此次拆解的機型中，WiFi模組不是村田製作所生產的，而是台灣環鴻科技（USI）的產品。「iPhone 5c」的WiFi模組估計是從村田製作所和USI兩家公司採購的。可以推測，iPad Air可能也是從這兩家公司購買的。

實際上，蘋果以前就在嘗試採用USI的WiFi模組。「iPhone 4/4s」的極少部分美國機型就採用了USI的產品。而iPhone 5c和iPad Air則有更多的產品使用了USI的產品，可以說，曾經壟斷蘋果產品用WiFi模組的村田製作所的佔有率降低了。

此外，揚聲器為立體聲，使用了兩個尺寸與第三、第四代iPad配備的產品基本相同的揚聲器模組。不過，機殼內沒有發現為實現立體聲而空出的新空間。因為第三、第四代iPad的機殼內已經確保了這一部分空間。揚聲器模組配置在機殼下部單側，另一側空著。

部件成本削減約260元

筆者還調查了構成部件的成本（表3），成本全部是筆者推測的，第三代iPad的總成本約為2.62萬日元，而iPad Air約為2.17萬日元，削減了約260元。這主要得益於鋰聚合物充電電池的小容量化和快閃記憶體的低價格化。不過，觸控面板改用薄膜感測器使部件成本增加了500日元左右。（特約撰稿人：柏尾南壯）