Under skalet på Iphone 4

När Apple släppte sin första mobiltelefon för snart fyra år sedan så var det en udda fågel som gjort intåg på mobilmarknaden och sedan dess i stor grad format den. Eftersom Apple själva tillverkar både operativsystemet och hårdvaran i telefonen är utvecklingen till stora delar intern och Apple har aldrig något intresse av att dela med sig av detaljerna till andra. Det är alltså svårt att titta på specifikationer och den vägen jämföra Iphone med andra telefoner. Det är svårt helt enkelt för att Apple är restriktiva med att berätta om detaljerna under skalet. Det gör givetvis extra nyfikna, så vi har tagit en titta under skalet för att se vad som finns där.

Trots ett nytt och hårdare glas händer det att Iphone 4 spricker. Vi passar på att hälsa på Stefan Olgarsson på Mumien. Han reparaerar trasiga Iphones och det är här som vi passar på att ta en titta under skalet och se vad som faktiskt döljer sig där under. Efter lite detektivarbete kan vi också jämföra hårdvaran i Iphone mot andra jämförbara telefoner.

Batteriet tar upp en stor del av utrymmet. Jämfört med andra tillverkares batterier använder Iphone en liten sladd istället för infällda kontaktbleck för polerna. Det minskar risken att batteriet glappar, men som bekant gör det också att man måste öppna hela mobilen för att kunna byta ett dåligt batteri. I många andra mobiler kan man ju helt enkelt öppna en lucka och plocka ut batteriet när det tappar i effekt, men Iphone har som bekant ett batteri du inte kommer åt lika enkelt.

Batteriet är en litiumjonackumulator – den idag helt dominerande batteritypen för mobiler. Tekniken gör att man kan lagra mycket energi per gram och kubikcentimeter jämfört med äldre typer samtidigt som materialen är förhållandevis snälla mot miljön. Polspänningen är 3,7 volt vilket avslöjar att batteriet inte använder mer än en cell i serie. Den kemiska reaktionen i batteriet ger 3,6 eller 3,7 volt, så batterier med högre spänning har seriekopplade celler. Batteriet är märkt med 5,25 Whr – wattimmar. Omräknat till den vanligare enheten milliamperetimmar (mAh) blir det 1419 – alltså lite högre kapacitet än batteriet i Androidmobilen HTC Desire som har 1400 mAh eller en Iphone 3GS som har strax över 1200 mAh.

Kretskortet som rymmer processor, minne, simkort och sensorer är L-format och sitter monterat vid sidan av batteriet. Nästan alla kretsar är täckta med små metallock som skyddar kretsarna, och omgivningen, från störningar. Under locken hittar vi de ytmonterade kretsarna och den kanske mest omtalade är märkt med Apple-loggan och beteckningen A4. På Apples presentationer av nya produkter brukar Steve Jobs beskriva den här som Apples egna, men faktum är att A4-processorn tillverkas av Samsung, dock efter Apples specifikationer.

Processorn består egentligen av flera olika processorer på en och samma kiselplatta. En sådan lösning kallas SoC – System On Chip. De olika delarna i A4-processorn är standardprodukter som skulle kunna återfinnas även i andra produkter, men kombinationen är anpassad för Apples produkter och sitter alltså bara i produkter från elektroniktillverkaren borta i amerikanska Cupertino. A4 finns inte bara i Iphone 4, utan också i Ipad och de senaste versionerna av Ipod Touch och Apple TV. A4 finns alltså bara i Apple-produkter, men beståndsdelarna kan du hitta i andra mobiler från andra tillverkare. Den viktigaste komponenten inuti A4-chipet är Samsungs version av ARM Cortex-A8-processorn. Cortex-A8 finns i många olika varianter och går att hitta i mobiler som Nokia N900, Sony Ericsson Satio och Motorola Droid. Det som gör A4-varianten lite vassare är att Samsung lagt till förbättringar som gör att processorn går att köra med samma instruktioner som en vanlig Cortex-A8, men med högre klockfrekvens – runt 1 GHz. Faktum är att Samsung använder en nästan identisk processor – S5 – i sina Wave-mobiler så Apples A4 är inte så väsenskild från konkurrenterna som kanske Steve Jobs och Apple vill göra gällande genom hemlighetsmakeri och mystik kring produkterna.

För att avlasta Cortex-A8-processorn har man lagt till en särskild processor för grafiken. Den heter PowerVR SGX 535 och kommer från företaget Imagination Technologies. Apple är långt ifrån ensamma om kombinationen Cortex-A8 och PowerVR – den finns istället i mobiler från Samsung, Motorola och flera andra tillverkare. Samsung använder till exempel en betydligt snabbare version som heter SGX 540 i Androidmobilen Samsung Galaxy S. Grafikprocessorn har många olika uppgifter i mobilen, men för 3D-spel är den helt avgörande. Högupplösta skärmar kräver väldigt mycket beräkningskraft för att behålla både skärpa och uppdateringsfrekvens i 3D-grafiken. Processorn används också för att skapa alla effekter i gränssnittet, så den är verkligen central för upplevelsen av Iphone-systemet. De stationära spelkonsolerna har fortfarande betydligt snabbare grafikprocessorer, men mobilerna har imponerande prestanda för sin storlek. Grafiken i ett Nintento Wii är bara lite drygt 3 gånger snabbare än en Iphone 4. Apparna och systemet i en Iphone använder grafikprocessorn med hjälp av standardiserade instruktioner som ingår i standarden OpenGL ES 2.0. OpenGL fungerar på många olika system och med processorer från många olika tillverkare, så stora delar av grafikkoden går att återvinna när samma app ska släppas för både Iphone och Android.

Apple har inte byggt in något arbetsminne på själva A4-plattan, utan minnet staplas på höjden tillsammans med processorn. Lösningen kallas PoP (Package on Package) och ser ut som en enda krets, men består av ett lager med Cortex-A8 och PowerVR och ett lager med minne. Tekniken gör att kablarna mellan minne och processor blir mycket korta och leder i sin tur till bättre prestanda.

Intill A4-chippet sitter simkortshållaren och på andra sidan finns en metallkapsling som hyser flera viktiga komponenter. Genom höljet skymtar en krets som heter Skyworks SKY77x. Intill, under metallplåten, finns ytterligare två Skyworks-kapslar och en så kallad sändtagarkrets från Infineon. De bildar tillsammans mobilens mest grundläggande radiodel och sköter kommunikationen med basstationerna. Kretsarna innehåller sändare och mottagare för varje frekvensband och en antennavstämningsenhet som ser till att signalerna matchar 50 ohms impedans. Rätt impedans är avgörande för att all effekt ska stråla ut från antennen och inte speglas tillbaka som störningar – så kallad stående våg – in i mobilen. Själva antennen sitter inte på kretskortet, utan finns intill bottenkontakten och innan signalen kommer dit får den extra effekt genom förstärkare från Triquint. Under samma skal som radiokretsarna finns också en av mobilens sensorer – accelerometern som ser till att skärmbilden roteras rätt när du vrider telefonen. Accelerometern kommer från STMicroelectronics och är byggd med MEMS-teknik – en mekanisk konstruktion med rörliga delar som tillverkas med ungefär samma verktyg och metoder som används för processorer och andra kretsar. Accelerometern omvandlar rörelser i tre plan till digital information och behövs alltså till exempel för att vrida skärmbilden rätt efter mobilens läge. Iphone 4 har ytterligare en sensor för att känna rörelse. Mellan A4-chipet och simkortshållaren sitter ett digitalt gyroskop – också det från STMicroelectronics. Gyroskopet kan mäta hur mobilen vrids i förhållande till sin egen axel medan accelerometern mäter just acceleration i olika riktningar. Tillsammans ger sensorerna en väldigt bra bild av mobilens rörelser. Accelerometern ensam skulle till exempel kunna bli förvirrad om den befann sig i en bil som svänger – g-krafterna i kurvan går inte att skilja från jordens dragningskraft utan ett gyroskop som kan berätta om mobilen roterats.

Skärmen i Iphone 4 sitter monterad tillsammans med glasskivan som utgör pekskärmens sensor i ett enda stycke. Själva skärmen kommer från LG och använder TFT-teknik, men Apple är hittills ensamma om att använda så hög upplösning på en 3,5-tums mobilskärm. Namnet ”Retina” – näthinna – har Apple valt eftersom de hävdar att tätheten på 326 pixel per tum är mer än vad ögats egen bildsensor kan uppfatta. Skärm och pekskärmsglas har var sin anslutning på mobilens kretskort och signalerna från glaset omvandlas till information som operativsystemet kan använda av en pekskärmskontroller från Texas Instruments. Pekskärmskontrollern sitter på undersidan av mobilens kretskort och här finns också mobilens minneskretsar. Iphone har som bekant inget minneskort, utan lagringsminnet består av en 16 eller 32 Gbyte flashminneskrets från Samsung – monterad direkt på kretskortet.

Kompassfunktionerna i Iphone 4 bestämmer riktningen med hjälp av magnetfältssensorn AKM8975 från Asahi Kasei Microdevices. Till skillnad från en traditionell kompass så finns det inga rörliga delar, utan sensorn mäter magnetfältets styrka i tre olika fasta detektorer och räknar ut riktningen med triangulering. Strax intill finns ljudkretsen Cirrus Logic 338S0589. Den sköter omvandling i båda riktningar mellan analogt ljud och digital information. Samma krets finns även i Ipad. Iphone 4 har en mikrofon på varje sida av mobilen och använder båda för att skilja samtalsljudet från buller i bakgrunden och på så sätt höja ljudkvaliteten.

Bakom en avskärmande plåt finns kretsarna för de trådlösa funktionerna som inte har med mobilnätet att göra. Bluetooth och wlan sitter i samma krets – Broadcom BCM4329. Kretsen klarar den senaste wlan-standarden 802.11n och har stöd för Bluetooth 2.1+EDR. BCM4329 har också en FM-radio med både mottagare och sändare, men Iphone saknar programvara för att utnyttja den och det är tveksamt om kretsen har kontakt med hörlurssladden eller någon annan del av mobilen som skulle kunna fungera som antenn för så låga frekvenser. Broadcom står också för gps-mottagaren i Iphone 4. Kretsen heter BCM4750 och klarar att följa 24 satelliter parallellt och leverera positionsuppdateringar två gånger per sekund. Mottagaren utnyttjar mobilnätet för att slippa hämta kalenderdata, som behövs för att räkna ut positionen, via den långsamma datalänken från gps-satelliterna.

Iphone 4 har dubbla kameror – en enklare modell med VGA-upplösning finns intill skärmen och används för Facetime. Autofokuskameran på baksidan använder bildsensorn OV5650 från Omnivision. Sensorn har inte upplösning i klass med de bästa kameramobilerna på marknaden, men sensorn klarar sig ändå bättre i jämförelse med utbudet just nu än de modeller som Apple tidigare satsat på. Sensorn har bra ljuskänslighet tack vare BSI-teknik och en ganska väl tilltagen storlek på 1/3,2 tum. BSI (backside illumination) innebär att de ljuskänsliga elementen sitter närmare linsen. De flesta sensorer är byggda med en skyddande skiva längst fram, men med BSI-tekniken vänder man på konstruktionen och får bättre prestanda i dåligt ljus. Kamerasensorn klarar att fånga video i HD-upplösning med 30 bilder per sekund och är cirka 25 % strömsnålare än 8-megapixelsensorer i samma storlek.

Summerat har Iphone en mix av komponenter som väl motiverar platsen bland de vassaste mobilerna på marknaden. Skärmen håller absolut toppklass tillsammans med rörelsesensorerna och de trådlösa kretsarna, men när det gäller kamera och grafikprocessor har Apple hållit hårdare i plånboken och nöjt sig med delar ur mellanklassen.