前言
這并不是傳統(tǒng)意義上的評測。 現(xiàn)在各家媒體關(guān)于智能手表的體驗、評測文章已經(jīng)很多了，但是主要集中在針對消費(fèi)者的外觀、功能、使用方法等。很少有專門針對工程師、采購、產(chǎn)品經(jīng)理等業(yè)內(nèi)人士所做的拆機(jī)評測。 在此前，《國際電子商情》的兄弟媒體《電子工程專輯》曾做過一期手機(jī)的“拆機(jī)尋迷”，并取得了很好的反饋。 拆機(jī)尋迷，智能音頻與NFC將成標(biāo)配 http://www.eet-cn.com/ART_8800705899_617693_NT_75d27f98.HTM 本期拆機(jī)尋迷，我們將帶來由智芯科技提供的智能手表方案C001的拆解。與目前市面上大部分的智能手表不同，智芯科技選擇的是傳統(tǒng)的機(jī)械表芯與智能相結(jié)合的方式。相比手機(jī)，智能手表的各種零部件更精細(xì)、集成度大、設(shè)計難度也更大，在拆解過程中也需要更加小心。好在我們得到了智芯科技的工程師鼎力支持，才得以最終完成此次拆解。
關(guān)于智芯科技
提到智芯科技，可能不少人還有點(diǎn)陌生。這家公司于今年的3月17日亮相被譽(yù)為“奢侈品中的奧斯卡”的第44屆瑞士巴塞爾國際鐘表展。類似于百達(dá)翡麗、寶珀、歐米茄在內(nèi)諸多國際知名鐘表品牌均是該展會的常客。在此次展會上，智芯科技推出的C001獲得業(yè)內(nèi)好評。 據(jù)介紹，C001在重度使用的情況下，續(xù)航時間仍然長達(dá)兩年以上，為全球續(xù)航時間最長的智能表芯產(chǎn)品。在產(chǎn)品大小方面，智芯科技也做到了極致，C002表芯厚度僅 4.2mm，為全球最薄款智能表芯，C003表芯直徑僅為25mm，相當(dāng)于一枚一元硬幣的大小，無疑為全球最小款智能表芯產(chǎn)品。
下面就讓我們來探尋智能表芯C001的內(nèi)在構(gòu)造吧！
C001的外觀，屬于那種非常經(jīng)典的機(jī)械表式樣，跟人的感覺是穩(wěn)重、商務(wù)范。
可能因為筆者很少戴表，戴在手上的感覺是有點(diǎn)重，金屬表帶的觸感很好?，F(xiàn)階段是C001以行針類機(jī)械鐘表外觀為主，針對不同的細(xì)分領(lǐng)域和應(yīng)用場景，提供健康、支付、商務(wù)、專業(yè)戶外運(yùn)動等功能。根據(jù)不同的表帶也可以有不同的使用場景，通過不同的表帶、表殼可以有不同的玩法。
廢話不多說，智芯的工程師迅速開始拆解
首先拆的部分是手表的背蓋
背蓋拆開后，透露出C001所采用的紐扣電池
標(biāo)準(zhǔn)的3V 240 mAh紐扣電池
據(jù)了解，這個電池是通用的紐扣電池，并非定制產(chǎn)品，主要是方便用戶后期換電池。之所以選擇電池的方式而不是充電的方式，主要有幾個方面的考慮：第一保證產(chǎn)品的外觀設(shè)計，如果做充電的話，后蓋就要留充電點(diǎn)；如果用無線充電則后蓋沒辦法做金屬。第二防水就不太好做；第三C001主打的一個賣點(diǎn)就是超長待機(jī)，產(chǎn)品功耗很低，一個紐扣電池已經(jīng)可以做到8個月到1年的使用時長了。
據(jù)介紹，C001在重度使用的情況下，續(xù)航時間仍然長達(dá)兩年以上，為全球續(xù)航時間最長的智能表芯產(chǎn)品。 另一個賣點(diǎn)就是潛水等級的防水，目前拆解的這款表據(jù)透露可以直接戴著游泳和潛水到50~100米的深度，而IP67級別的防水基本在一米左右的深度。當(dāng)然，為了實現(xiàn)這一點(diǎn)，每一個手表都要過水壓測試。 所以，使用紐扣電池可以保證外觀工藝材料、防水等級以及待機(jī)時長。
拆開以后，表的指針仍然在走。目前傳統(tǒng)的機(jī)械表大多使用石英驅(qū)動指針，而C001則采用電控馬達(dá)以及來自Sitime的硅振。目前硅振已經(jīng)在越來越多的領(lǐng)域逐漸取代傳統(tǒng)的晶振。
現(xiàn)在開始用小刀拆解機(jī)芯的正面
撬開表盤后是這個樣子，上層黃色的薄膜是RF天線。針對指針主要還是看驅(qū)動，C001的驅(qū)動會適配不同的針的形狀和重量，來保證它的驅(qū)動的正常。
RF天線是用膠水黏住的，撕的時候要特別小心
繼續(xù)拆解，把中心的金屬片撥開
發(fā)現(xiàn)一個某瑞士品牌Ronda的行針步進(jìn)馬達(dá)，通過電信號驅(qū)動，帶著行針去步進(jìn)。左上角黑色的是一個超低功耗的震動馬達(dá)，用的也是日本的一家供應(yīng)商，專門為智芯定制的。
不要小看這小小的行針，從1元的指針到10元的指針價差非常大
齒輪腔，這個是用來驅(qū)動行針的
據(jù)介紹，為了測試行針驅(qū)動穩(wěn)定性和一致性，保持穩(wěn)定、可靠，智芯在開始設(shè)計的時候就要考慮機(jī)械的齒輪校準(zhǔn)以及公差。這個時候需要有大批量的采樣率，在不同環(huán)境溫度下的采樣率，保證它的行針穩(wěn)定。所以做了大概1K的機(jī)芯進(jìn)行反復(fù)測試，保證在-25°~+85°的溫度下都能夠穩(wěn)定驅(qū)動。
這里是最核心的PCB部分，包括一顆Dialog的藍(lán)牙4.0芯片DA14580，一顆震動馬達(dá)，以及一顆MCU，不過這顆MCU被遮住了，看不到牌子。因為空間有限，智芯選擇的器件都是最小化的，里面用到的貼片電阻型號為0201。 Dialog在功耗管理方面有著非常悠久的歷史，其非常注重節(jié)能技術(shù)。DA14580作為目前全球尺寸最小、功率最低的藍(lán)牙智能芯片smartbond，收發(fā)電流僅為3.8~4.9Ma,比其他同類藍(lán)牙智能解決方案低50%。而且其深度睡眠模式的電流低于600nA。這表示在一個每秒發(fā)送20字節(jié)的產(chǎn)品中，一顆225mAh紐扣電池可以讓其持續(xù)運(yùn)作4年5個月；與此相比，前幾代藍(lán)牙智能技術(shù)僅能維持2年時間。
SmartBond是首款突破4mA無線收發(fā)電流極限的藍(lán)牙智能解決方案，靜態(tài)功耗差不多在10度微安，在通信過程中平均功耗做到了20個微安左右。能夠讓設(shè)計人員將產(chǎn)品的電池續(xù)航時間延長一倍，或縮減所需電池的數(shù)量和大小。目前小米手環(huán)也采用的同款藍(lán)牙芯片。
從背面可以看到NXP的NFC芯片F(xiàn)M24NC32T3，但是NFC天線是智芯自己設(shè)計的。之所以用NFC留的是一個技術(shù)通路，可以做標(biāo)簽，也可以做門禁，也可以做電子名片。也可以做相關(guān)的身份識別，主要看客戶愿意用NFC做什么功能。也有一些做運(yùn)動品牌用NFC來做一個通信通道。
此外，NFC在無源狀態(tài)的，在被讀的時候是不耗電的。主動通信的時候耗電在毫安級的。
在塑膠件的選擇上，看上去是一個不起眼的塑膠件。其實它的精度及尺寸要求是非常高的。智芯現(xiàn)在把精度控制在3絲（一絲等于0.01mm）左右，這是幾顆料疊加起來的整體尺寸的公差。
因為不同的材料在長時間下會產(chǎn)生形變的程度也不一樣，所以在開模的時候也試了好幾款材料，最后定下來的材料，穩(wěn)定性和后期可加工性才達(dá)到要求。
拆解完成后的全家福，可以重點(diǎn)對比其中的一元硬幣，大致跟紐扣電池的直徑相似。據(jù)透露，在智芯其它產(chǎn)品線中，C002表芯厚度僅4.2mm，為全球最薄款智能表芯，C003表芯直徑僅為25mm，相當(dāng)于一枚一元硬幣的大小，無疑為全球最小款智能表芯產(chǎn)品。
拆了C001后發(fā)現(xiàn)還不過癮，工程師又拿來最新的方案，這個是目前還沒上市的功能DEMO C004。
背面帶綠光的心率傳感器模塊是AMS7000。這是一個傳感器+Afe模擬前端+mcu內(nèi)核的三合一的心率檢測Soc模塊。AMS7000是目前業(yè)內(nèi)唯一一款內(nèi)含動態(tài)算法的心率soc，且平均準(zhǔn)確度可達(dá)95%，目前也已經(jīng)在小米心率手環(huán)上量產(chǎn)。
相比C001，H001還帶OLED屏。目前這個產(chǎn)品在試產(chǎn)階段，帶支付（NFC）、心率、運(yùn)動檢測。相比上一代方案成本要高一倍多。這是一個四層板，H001與C001的PCB相比，集成的器件明顯更多，圖下增加了艾順佳的屏顯模塊（OLED），同時也帶上心率模塊。
這一次MCU沒有被遮住，用的是Ambiq Miacro的超低功耗MCU Apollo。據(jù)說這也是智芯經(jīng)過一圈供應(yīng)商的對比后，最終采用這顆全球功耗最低的MCU。Apollo MCU采用ARM® Cortex-M4F架構(gòu)，其獨(dú)特之處是能同時優(yōu)化工作和睡眠模式功率，其功耗低至行業(yè)領(lǐng)先的30µA/MHz，并且具有低至100nA的平均睡眠模式電流，而這種極低的功耗不會影響性能。其功耗通常比性能相近的其它MCU產(chǎn)品降低5至10倍，使得可穿戴電子產(chǎn)品和其它電池供電應(yīng)用的電池壽命大大延長。
C004采用的不再是紐扣電池，而是磁吸充電，圖為充電頭模塊，
最后，由于可靠性和穩(wěn)定性的要求，C004需要經(jīng)過多項測試，包括高低溫沖擊的測試，靜電的測試，走時頻偏的測試，藍(lán)牙穩(wěn)定性的測試。也要做老化的測試。特別是溫濕度測試的要求非常高，因為成表的流通是全球市場的，比如會賣到俄羅斯、北歐，它的存儲和使用溫度都要做可靠性測試。目前這款方案的存儲溫度可達(dá)到-40°C~85°C。雖然跟人體搭配的使用場景會控制在一定溫度范圍內(nèi)，但是還是有一些場景比如在戶外、運(yùn)輸過程中會接近比較極端的溫度。
拆解總結(jié)：
從這次拆解可以一窺智芯科技的強(qiáng)大硬件設(shè)計能力。怎么判斷一款手表方案的設(shè)計水平高低呢？工程師一般從PCB板的以下幾點(diǎn)來判斷：
1.從外觀工藝來看，PCB布板的干凈程度和美化程度。
2.油漆、油彩的使用品相、色澤等很多方面。
3.對于手表這樣精細(xì)化的設(shè)計，是能夠在有限的空間內(nèi)做到整個行業(yè)能夠做到的工藝極限，別人再怎么調(diào)整也只能做到這個地步，不可能超越你。
在如此小的面積下，能夠集成這么多功能，同時布板干凈，可謂是“螺獅殼里做道場”，其難度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的手機(jī)設(shè)計。
目前智芯的客戶群主要劃分為幾類：一個是傳統(tǒng)的鐘表企業(yè)，一個是電子數(shù)碼領(lǐng)域，另一個是通訊領(lǐng)域，最后是互聯(lián)網(wǎng)公司。據(jù)了解，智芯的定位不想做一個傳統(tǒng)意義上的智能手表廠商，他們想要做手表領(lǐng)域的高通，重新定義智能手表產(chǎn)業(yè)。所以雖然很多客戶找到智芯說要進(jìn)行定制ODM，開發(fā)費(fèi)給得也不錯，但是智芯都沒有考慮。而是主要提供公板設(shè)計方案，由客戶自行設(shè)計殼、面、針。
在拆解現(xiàn)場，筆者還看到了一款智芯為某知名手機(jī)廠商定制的方案，如果大家有興趣的話，請期待我們的下期拆解吧！
