拆解Apple AirTag藍牙追蹤器結構

Apple AirTag是蘋果公司2021年發布的一款藍牙物品追蹤器，售價低于30美元。大小和我們平時使用的鑰匙掛墜相仿，使用者可以把它掛在或貼在平時易丟和貴重的物品上，如果物品丟失可以通過蘋果的“Find My ”功能快速定位和找回物品。

不僅可以定位，還可以配合iPhone感知其具體位置。比如掛著AirTag的鑰匙掉進了沙發縫隙里，它可以被感知到具體位置，連高度也可以感知到，是三維的，并不是二維平面的定位。它可以告訴你鑰匙是在沙發坐墊這個高度，而不是在沙發底下這個高度，更容易被找到。

最近國外著名逆向機構TechInsights拆解分析了Apple AirTag。

Apple AirTag只有美國四分之一硬幣大小的設備可以有多個天線、無線電集成電路、電池，并繼續作為雙向無線電運行，在幾乎一整年的時間里精確地定位物體。

圖 1. Apple AirTag 主要組件

例如，設計有更小的芯片工藝節點的 IC。具有更小工藝節點的管芯意味著更小的晶體管柵極長度，允許每個管芯有更多的晶體管，由于晶體管柵極長度更短，從而降低了IC 的功耗。

蘋果AirTag使用的是Nordic公司的nRF52832，其芯片采用90納米工藝節點，比稍早的2.4GHz Noridc收發器IC使用的180納米工藝有所進步。AirTag中的nRF52832采用WLCSP50封裝，比較大的48針6毫米x6毫米QFN選項小75%。選擇WLCSP50而不是QFN封裝可能有多種原因，其中一個原因可能是需要更少的PCB空間來使用多功能的Nordic芯片這么簡單。

圖 2. Nordic nRF52832 芯片照片

nRF52832 藍牙 SoC 可以支持多種無線電類型，包括 2.4 GHz 專有無線電（如果需要）。Apple AirTag 中使用的 nRF52832 支持NFC 標簽、藍牙和藍牙 Mesh。正是藍牙 Mesh 功能使AirTag 能夠連接到 Apple Find My 網絡中的其他 Apple 設備。

IC 封裝改進的另一個例子是將多個組件嵌入到單個IC 封裝中的能力，其中一個好處是減少了電路設計的 PCB 面積。多芯片、多組件封裝技術并不新鮮，而且還在不斷改進，不僅僅包含芯片。Apple U1 UWB SIP（系統級封裝）——在一個總封裝面積為 20.58 mm 2的單個封裝內包含 Apple UWB 收發器、嵌入式晶體振蕩器、Sony RF 開關和更小的分立元件。

圖 3. Apple U1 UWB SiP

對于與 nRF52832 的芯片尺寸比較，UWB 收發器芯片是在臺積電的16nm 工藝節點上制造的，允許在與 nRF52832 類似尺寸的芯片上使用更多的晶體管。

總而言之，Apple AirTag 的無線 IC占整個可用 PCB 面積的不到 30 mm 2或 6%。

然而，AirTag 的性能，即它在保持連接到 Find My 網絡方面的成功，不僅在于無線電 IC，而且在很大程度上依賴于它的天線和天線設計。

但是 AirTag 的小尺寸不允許像我們在其他更大的設備（如手機）中看到的單獨的天線部件。相反，AirTag 有一個框架，上面設計了三個天線。

圖 4. Apple AirTag 天線設計

蘋果還在 AirTag 中加入了一個揚聲器，它可以針對各種場景發出“啁啾聲”。位于 PCB 上的 Maxim D 類音頻放大器驅動揚聲器。

值得注意的不僅僅是 AirTag 的功能和設計。AirTag 零售價低于30 美元，估計制造成本為 10 美元（不包括軟件成本和研發）。

追蹤器并不新鮮，蘋果也不是第一個提供這種產品的公司。不幸的是，蘋果正首當其沖地受到社會的反感，認為追蹤器可能被用于侵犯性目的。我們不確定列出這些追蹤器內的技術是否有助于讓人放心。

但是對于技術來說，現在沒有回頭路可走，只有前進。我們相信新的電池技術，如固態電池、硅電池和縮小的工藝節點，只會讓工程師們在設計無線電設備時采用更小的封裝。

審核編輯：黃飛