在IIC-China 2013年展會上，電子工程專輯的中國編輯群攜手UBM TechInsights的中國專業拆解團隊，共同拆解了iPhone 5與Galaxy S3 LTE智慧型手機，以及iPad Mini與Google Nexus 7平板電腦，分析並比較目前市場最熱門行動裝置主機板設計的核心技術，掌握最新一代設計開發趨勢。
最新輕薄平板：iPad Mini和Nexus 7
過去幾年來，谷歌(Google)積極拓展其行動領域市場，更多的供應商都為設備選擇了Android作業系統；同時，Google也和多家代工廠商展開合作，直接推出Google自有的設備，例如先前與華碩(Asus)合作，以Nexus 7進軍7吋的小型平板電腦市場。
蘋果公司也在2012年秋季推出了7吋平板電腦──iPad mini，而與Nexus 7正面較勁。相較於iPad mini高昂的價格，Google堅持產品的低價格點，致使iPad mini和Nexus 7之間存在40%的價格差異。此外，兩款小型平板之間還具有更多顯著的差異，包括iPad mini採用了雙核心處理器，只在連網情況下才能使用GPS；而Nexus 7採用四核心處理器，可支援NFC和GPS。
圖1：iPad Mini與Nexus 7的主機板設計比較。
從兩款平板的主機板設計來看，相較於Nexus 7相對分散的佈局，iPad mini主機板十分密集，所有的重要晶片和元件都集中在單邊主機板上，只有少數顯示器控制晶片分佈在其他較小的電路板上。
處理器方面，儘管iPad mini採用高階的A5處理器，但與最新iPhone和iPad所採用的蘋果A6處理器相較，A5已經是幾代元老了。此外，相較於蘋果A5晶片的傳統封裝，Nexus 7搭載高階的Nvidia Tegra 3採用表面金屬的封裝形式，使其於主晶片的熱導率上佔有優勢。值得注意的是，Tegra 3的封裝標識中包括‘T30L’的字樣並不同於T30。T30L在四核心全開的情況下，執行頻率鎖定於1.15GHz，而單核心狀態下的執行頻率為1.3GHz。Nexus 7的GPU執行頻率也鎖定在416MHz。
蘋果A5採用三星代工的45nm製程製造，由台積電代工的Tegra 3同樣是45nm製程。但令人驚訝的是，A5面積相當大，達到了122mm2，而Tegra 3只有83mm2。A5的兩顆ARM核心位於晶片右下角，大面積的SRAM導致整個晶片的尺寸較大，而Tegra 3的四個核心和較小的SRAM在晶片的中央清晰可見，底部和中央的大面積的SRAM很可能鏈接的是繪圖核心。我們期望能在2013年看見採用28nm製程的Tegra新晶片，以期能用更低功耗實現更高性能。同樣地，我們也預期蘋果的處理器代工從三星轉單至台積電的28nm製程。
圖2：比較iPad Mini與Nexus 7的成本清單。
此外，蘋果iPad mini的記憶體採用的是東芝的NAND Flash，而Nexus 7採用的則是三星的NAND Flash。有趣的是，近年來從嵌入式應用程式所取得的利潤已經超過了傳統的記憶卡利潤。預計在未來的1～2年內，全球NAND快閃記憶體營收將超越DRAM，迅速成為佔市場主導地位的記憶體。
比較兩款小型平板產品的晶片成本，從圖中的表格可發現，處理器和ROM依然是成本最貴的兩款晶片。特別是Nvidia Tegra 3的價格高達27美元。iPad mini和Nexus 7的整體晶片成本分別為64.81美元和58.34美元。iPad mini比Nexus 7貴了10%。
最夯智慧手機：iPhone 5與Galaxy S3 LTE
三星熱銷的Galaxy S3手機在2012年8月首度超越蘋果iPhone成為市場最熱賣的手機。雖然這是在iPhone5發佈前幾個月的成績，但也展現出三星能與蘋果在手機市場展開激烈競爭的實力。三星在2012年初推出Galaxy S3，預計在今年很快地就能看到三星最新旗艦手機Galaxy S4上市。
圖3：iPhone 5與Galaxy S3 LTE的主機板設計比較。
這兩款手機乍看之下似乎沒什麼顯著差異，但仔細分析研究後歸納出兩點值得注意之處。首先是電池壽命。蘋果宣稱iPhone5待機225小時，而三星則有300小時。蘋果手機的電池容量為1,440mAh，而S3的電池容量達到2,100mA，比iPhone5更高50%，當然電池重量也差不多更重50%。另外，蘋果iPhone5的電池組價格是5.14美元，三星S3的只有4.4美元。其次，在RAM (DRAM)容量方面，蘋果只有1G RAM記憶體，而Galaxy S3 LTE採用的是2G記憶體。
此外，三星Galaxy S3 3G版用的是自家的Exynos應用處理器，但S3 LTE則改用高通公司(Qualcomm)的Snapdragon S4雙核心處理器 MSM8960 。iPhone 5的A6處理器時脈較低，但和S3 LTE的處理器一樣都採用雙核心的ARM Cortext-A9，兩款處理器也都採用PoP封裝，將DRAM直接封裝在處理器上層，以減少所用的板面積。
這兩款手機都支援LTE，並且都採用了高通的RF解決方案RTR8600。不同的是，iPhone 5採用A6處理器搭配一款多模基頻晶片MSM9615 LTE，而三星Galaxy S3 LTE的主晶片MSM8960本身就整合了應用處理器和多模基頻，使其手機得以節省板空間與成本。這很可能就是S3 LTE版不像S3採用三星自家四核心晶片的主因。
圖4：iPhone 5與Galaxy S3 LTE的成本分析比較。
透過主機板分析，我們還意外的發現，兩家廠商都採用了Murata的無線模組，其中最為關鍵的晶片都採用了博通(Broadcom)的BCM4334晶片。
至於週邊採用的MEMS感測器，蘋果手機仍採用其感測器供應商──意法半導體(ST)以及AKM的MEMS晶片。三星用的是InvenSense、AKM和Bosch Sensortec的晶片。InvenSens公司採用加速度計和陀螺儀整合於單一晶片的方案，實現更高整合度，也為三星手機挪出空間，以便在板上再加進Bosch的氣壓感測器──不但有助於GPS定位，還可透過手機應用程式精確顯示手機所在的海拔高度，據稱其精確度達0.5m以下。
在顯示器設計上，蘋果iPhone 5率先採用視網膜(Retina)顯示螢幕，但三星Galaxy S3 LTE採用自家的AMOLED螢幕，顯示效果更勝一籌。當然，三星採用AMOLED螢幕的模組成本也貴了近10美元。此外，蘋果公司據稱正在研發一種可在單層螢幕上實現顯示與觸控功能的技術，可望應用在蘋果下一代的產品中。
iPhone5的BOM成本也較S3 LTE稍高。由於三星擁有支援智慧手機生產的較大垂直市場，因而就供應鏈成本而言，毫無疑問地，三星比蘋果更具優勢。
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