L'iPhone contiene tre microfoni: due all'interno del telefono e uno negli auricolari Apple inclusi. Vista la posizione dei microfoni nel dispositivo, capiamo che uno è per chiamare e l'altro è pensato per la cancellazione del rumore e del video.

Il dispositivo cellulare possiede microfoni Knowles S1950 e Infineon 1014 (come da foto a sinistra), gli auricolari invece, contengono un microfono Knowles S199.

Il primo dei due microfoni all'interno dell'iPhone (quello che usi per parlare) è il Knowles S1950.

Knowles descrive i suoi microfoni MEMS costruiti con una tecnologia patentata CMOS/MEMS che consente impronte minuscole, profili più bassi e molteplici opzioni di montaggio.

Traduzione: questo microfono è minuscolo, occupa un'area di 3 mm x 4 mm! Ed ha un montaggio superficiale, quindi una macchina lo installa sulla scheda logica per te.

Dal punto di vista produttivo, un progetto a montaggio superficiale è utile perché consente di integrare i componenti sulla scheda logica in una volta. Ciò elimina i costi dell'assemblaggio di sottounità e diminuisce i costi della Diba. Ci permette anche di avere componenti su entrambi i lati della scheda, non sarebbe possibile con la tecnologia a fori passanti.

Il Knowles S1950, come gli altri microfoni contenuti nell’iPhone 4, è composto da due parti principali: il MEMS e l’ASIC. Si può pensare in questo modo: il MEMS fa tutto il lavoro, e l’ASIC fa tutto il pensiero. Insieme, creano un microfono incredibile.

Guardando all’S1950 MEMS, ci dà un’idea di come funziona. Come una versione microscopica di un microfono a condensatore, il microfono stesso ha un semplice design, composto da due piastre parallele di polisilicio (piastre molto sottili costituite da diversi piccoli cristalli di silicio) che fungono da piastre in un condensatore.

La piastra superiore è perforata con una serie di piccoli fori, ed è separata dalla piastra inferiore da un piccolo spazio d’aria. Le onde sonore della voce creano delle deviazioni che causano cambiamenti minimi nel campo elettrico tra le due piastre. La piastra inferiore rileva e trasmette questi cambiamenti come un segnale analogico.

La matrice S1950 ASIC interpreta i segnali analogici emessi dalla matrice MEMS. Questa parte del microfono decodifica ed elabora il segnale analogico inviato dal MEMS e invia il risultato al processore dell’iPhone 4.

Poiché il microfono ha questo convertitore analogico-digitale integrato, il pacchetto del microfono è molto facilmente integrato con altri circuiti digitali.

Infineon produce il 1014, il secondo microfono del telefono. Il gigante produttore di chip è un concorrente relativamente nuovo nel mercato MEMS, che fino a circa un anno fa era dominato da società appena avviate.

Recentemente il settore ha subito molti cambiamenti, poichè i dispositivi MEMS sono diventati mercato di massa. Grandi produttori come Infineon hanno iniziato a produrre microfoni MEMS e Akustica (una delle startup originali) è stata acquistata da Bosch.

L’unità Infineon appare abbastanza simile all’unità Knowles esternamente. Tuttavia, ogni azienda opera la propria magia all’interno.

La matrice MEMS Infineon 1014 ha una struttura a membrana simile a quella del dispositivo Knowles, con un ottimo lavoro artistico fatto sulle marcature della matrice, ma c’era molto spazio su cui lavorare.

La foto della matrice dell’ASIC Infineon 1014 non rivela molto del suo layout funzionale, c’è un ampio strato metallico sopra il circuito.

Lo strato metallico potrebbe fungere da piano di massa o potrebbe essere utilizzato come schermatura RF; o potrebbe semplicemente impedire alla gente di guardare i circuiti della matrice ora che gli smontaggi stanno diventando popolari.

Ma non preoccuparti, li abbiamo scoperti! Chipworks non ha avuto problemi a rimuovere lo strato metallico per esporre la matrice ASIC.

Il secondo successo di design per Knowles è il microfono S199 situato nelle cuffie fornite con l’iPhone 4.

Le posizioni fisiche dei microfoni sono diverse, quindi è probabile che l’imballaggio sia una semplice questione di adattamento del dispositivo all’applicazione prevista.

Nota che i due microfoni hanno contrassegni di imballaggio diversi ma condividono contrassegni identici della matrice ASIC e MEMS.

Raggi X: a sinistra abbiamo il Knowles 1950, e a destra l’Infineon 1014.

I raggi X mostrano davvero la somiglianza tra le unità Knowles 1950 e Infineon 1014. Sono così simili, infatti, che puoi facilmente confonderli l’uno con l’altro se non stai attento.

Ecco la radiografia del Knowles S199. Sicuramente non è così simile alle unità Knowles e Infineon.

Un grande ringraziamento a Chipworks per aver fornito le immagini per questo smontaggio!