只不過,要打造功能多、運算強、體積小的裝置,以現有的技術來說都不成問題。那麼,薄呢?
行動裝置的薄型化,似乎是所有設計中最高難度的挑戰。也難怪當賈伯斯從信封袋中抽出MacBook Air的時候,世人會如此地驚訝與讚嘆。而Motorola一推出史上最薄的7.1mm智慧手機Droid Razr,馬上讓自己從被邊緣化的手機市場上,一舉躍升成為螢光幕焦點。
如此看來,薄的魔力,真的是有目共賭。但從另一個角度來看,『薄』似乎也成為一道難以跨越的高牆。擁有足夠技術能力跨得過的廠商,就能功成名就。而萬一跨不過,似乎就會在『薄』的時代潮流中被淘汰。而行動裝置的『薄』究竟該怎麼做,過程中會遭遇哪些阻礙與挑戰?似乎是必須要先行釐清的關鍵問題。
榨出系統每一分厚度
專精於行動裝置系統架構設計的德州儀器亞洲區無線通訊產品行銷經理黃維祥,對於薄型化設計有一套精闢的見解。他認為,要了解行動裝置薄型化會遇到哪些挑戰,最快與最直接的方式,就是將裝置拆開、放大來觀察,看看內部構造就能一目瞭然。
基本上行動裝置的組成,從上到下離不開觸控模組、LCD面板、電路板與電池等元件。過去的裝置上,將這些元件一層一層疊起來的架構行之有年,設計上並不構成問題。只是一旦薄型化之後,這種傳統層疊的架構就受到了挑戰。
「以前是同一層只放同一種元件,現在是同一層中必須塞入不同元件。」黃維祥指出,過去電路板,或者電池可以獨占一層的狀況,在薄型化的時代必須加以調整。也因此現在經常可以看到電池、電路板擠在同一層。而電路板也不能像過去那樣大喇喇的一大片,經常是設計成單一長條形,或者L型結構,好方便塞在機身縫隙中。
如果你覺得這樣就結束了,那你就錯了。「事實上,問題是現在才正要開始。」黃維祥解釋,這主要是因為不論智慧手機或者平板電腦,其多功能與薄型化完全是相互衝突的兩件事情。多功能意指必須在裝置中塞入更多元件,薄型化則是讓能塞入的元件數量更加受限。
「唯一的解決方法,就是整合。」黃維祥說。
以目前LCD及電池技術均無法大幅突破的情況來看,唯一能動的,就是晶片與電路板。透過現在式的SoC或者SiP,甚至未來式的3D IC等技術,都是讓晶片體積更為緊縮、功能更為整合的救命良藥。
另一位來自手機產業的晶片整合設計高手,ST-Ericsson台灣分公司總經理黃茂原也對此議題發表看法。他認為既然電池技術無法突破,加上薄型化過程需盡可能縮小電池體積,如此一來大大影響了行動裝置的續航力。
「靠著晶片的整合,一方面可提高整體效能,二方面也可以縮減電池體積。」黃茂原說,整合晶片的處理效能提高30%,等同於電池體積可以減少30%。此外,利用整合來減少系統功耗也是一種方式。這對於薄型化設計是非常重要的思考點。
只不過,黃茂原也提醒,並不是靠著晶片的高度整合,就什麼問題都沒了。要解決的問題還多著。主要是隨著機內空間的緊縮,散熱遲早會成為一個大問題。別忘了目前各家手機廠開始標榜自家產品使用多核心運算架構,多核心加上運算頻率的提高,產生的廢熱問題,將逐漸成為薄型化設計中隱藏的魔鬼。
誰把行動裝置變『薄』了?
看到『薄』開始成為行動裝置時尚流行的代名詞,或許該往前回推一下,揪出這個始作俑者。來自SiP產業的系統整合專家,鉅景科技總經理戴昌台,緩緩道出他多年來的觀察發現。
戴昌台回顧行動裝置的歷史,他認為高度系統整合的概念,在市場上其實口號已經喊了好多年。不過總是談的人多,但真正使用的人少。在行動裝置的薄型化設計上,也發生一樣的問題。廠商總是想讓自家產品外型看起來又薄又時尚,例如幾家手機大廠推出的高階產品,也不斷強調自家產品能做得多薄。然而喊歸喊,真正能推出超薄手機的廠家卻仍是屈指可數。
「畢竟手機一做薄,問題就全浮出來了。」戴昌台說,這問題就在於,怎麼把現有的零件縮小。
戴昌台持續觀察日本的製造商,他發現日本的設計,其實早就走在市場尖端。對比過去歐美手機製造商做出來的產品,通常都是又大又厚,日本卻早就將產品設計得又薄又輕巧。到了今天,台灣的手機製造商終於也開始注意到『薄』的重要性。這原因很簡單,「被蘋果逼的!」
原來,蘋果公司就是這一連串薄型化大戰的無形推手。回顧蘋果一系列手機與平板產品上市後,便以其輕薄與時尚的造型征服全球。但藏在這樣細緻工藝後頭的設計問題,也開始讓其他競爭者傷透腦筋。
行動裝置要做薄,由於電池體積不能大幅縮減,因此機身必須盡可能空出更多空間來增加電池體積;這使得電路板必須設計得更小、密度更高;此外,觸控面板的保護玻璃必須更薄;而因為外型要搶眼,外殼材料也必須改用更薄更堅固的材質,來保護機身。就這樣這邊省一點,那邊省一點,最後才可能搾出每一分可能的厚度出來。
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