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NB組件技術再造 Ultrabook 10大超薄工法解密

撰文/陸向陽    

除了大量參考Apple MacBook Air所帶來的靈感啟發外,也尋求各種差異化與降低成本的可能,對此可謂無所不用其極,到底Ultrabook的實現工藝與傳統NB有何不同?優劣為何?以下將對箇中的8個關鍵部件進行討論。



1. 機殼



機殼是Ultrabook與傳統NB的最大差異,Ultrabook原初的設定是學仿MacBook Air的作法,先將鋁柱原料放入熔爐重熔,而後鑄成連續的鋁板,鋁板切割出其中一塊後,送上CNC加工機進行鑽、削、磨等動作,之後噴砂、雷射蝕刻、電鍍上色等,以此完成NB的A、B、C、D件(A為上蓋,B為顯示器框,C為鍵盤上蓋,D為底部)。



相較於傳統NB使用的ABS塑材,並以射出成形、噴漆或膜內印刷等方式製作,CNC工法可謂耗能(成本)又耗時。



目前Ultrabook價格居高不下的主要因素也在於機殼加工機的產能受限,但Intel也提出變通方案,不堅持只用金屬加工法,提出玻璃纖維的替代方案,玻纖也採射出成形、噴漆方式實現,但因為在塑膠內摻入玻璃材料,因而增加外力抗受性。若純以塑膠製做機殼,則須達一定厚度,其外力抗受性才能達基本要求,然如此也就難達「薄」的物理要求。



另外也提出金屬沖壓法,比金屬CNC加工來的低廉、快速,且良率高。至於碳纖維也具高度外力抗受性與輕薄,但製程良率低、價格昂,過往已有數款NB採行,如IBM ThinkPad、HP Envy 13等,之後多未能持續。



附帶一提,純鋁過軟(鋁的優點是輕,使NB具高攜性),多摻入其他金屬(合金)以增加其硬度,或至少在主殼外,於殼內加裝硬金屬的內支撐架,不過超薄NB的內部空間已有限,內支撐架多未用或少用。合金方面,合金有多種作法,過往多強調鋁鎂合金,摻入鎂的優點是鎂的硬度夠,也夠輕,但價格貴,一般僅適度摻用。



2. 印刷電路板



傳統NB使用一般的PCB印刷電路板,但Ultrabook為達到超薄,須使用Smartphone所用的HDI(High Density Interconnect)高密度印刷電路板,價格較高。



事實上,過往2009年CULV NB推行時即已使用HDI電路板,當時為連接高密度接腳排列的CPU,整片電路板上約1/2~1/4的面積須使用HDI技術,其餘部份仍可採行傳統排佈密度較低的傳統PCB技術。由於使用HDI會增加成本,業者向Intel反應後,Intel承諾後續將推出接腳較寬裕排列的CPU,如此可在不使用HDI下焊上CPU。



雖然如此,但若Ultrabook機內空間仍極度受限下,仍有很大可能性須使用HDI,其電路板成本仍比傳統NB為高。而Apple由於已大量生產iPhone,HDI用量大,其量價均攤效果大於Wintel陣營,此也是Ultrabook現階段居價格劣勢的原因之一,但主因仍是成本較高的機殼,電路板成本低於機殼成本。



3. 顯示面板



傳統NB為了達到更薄的A、B件,已由CCFL背光改成LED背光,而今Ultrabook需要更薄,所以採行了特有的Open Cell製程。



傳統的NB面板製程,是ODM/EMS業者(如廣達、鴻海)直接取得已具有背光模組的LCD面板,而Open Cell製程則否,ODM/EMS業者取得不具背光的面板,並在A件內放入特有的超薄背光模組,之後才將面板與背光貼合,用特有工法實現更薄。



由於要更薄的背光模組及製造程序的改變,所以初期成本高,然在Ultrabook市場逐漸開展後,未來背光模組廠也考慮直接設計、實現超薄背光模組,未來製造程序仍會與傳統製程相同,由面板廠或背光模組廠完成貼合動作,ODM/EMS不再需要自行貼合。



4. 晶片



晶片對Ultrabook設計可謂是關鍵,Ultrabook的機內空間有限,無法使用針狀接腳與連接器,晶片均採球狀接腳,並直接焊接於電路板上,減少機內高度的使用。



其次,晶片的封裝尺寸也必須盡可能小型化(Small Form Factor, SFF),2008年第一款MacBook Air推出時,即逼迫Intel提前供應小型封裝的晶片,否則難以實現MacBook Air。



另外,晶片數目也必須盡可能減少,如過去Core 2為主的CULV NB,須使用CPU、北橋(North Bridge;NB)、南橋SB等3顆晶片,並捨棄獨立封裝的GPU,而到了Core i後,CPU與NB整合,僅需2顆晶片,即CPU與SB,未來Ivy Bridge甚至會提供僅1顆晶片的SoC版。



晶片為降低高度使用球狀接腳與焊接,為降低長寬電路板面積而減少晶片用數,並使用小型封裝版。除這些外,晶片的功耗也極重要,若晶片產生高熱,則有限的機內空間仍無法負荷,因此無法使用標準電壓(功耗)的晶片,須使用超低電壓(功耗)的晶片,晶片功耗自35W降至17W,且依據Intel對其後續晶片的目標期許,未來將降至15W、11W。




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