Где в смартфоне навигационный чип? Часть 2
В первой части статьи мы вспомнили старые-добрые времена, когда один телефон от другого можно было отличить по фотографии. Мы добрались до iPhone 4S и увидели, как функции навигационного приемника переместились в связной чип Qualcomm MDM-6610. Что же было в следующих айфонах?
iPhone 5, 5S, 5C
В модели iPhone 5 (2012 год) обработка навигационных сигналов осталась за сотовым модемом, на этот раз Qualcomm MDM9615 (gpsOneGen 8A).
Функции радиочастотного блока были вынесены в микросхему Qualcomm RTR8600 — многоканальный радиочастотный блок (RF transceiver), содержащий, помимо передающих, 10 каналов на прием. Два из них способны пропускать сигналы GPS/ГЛОНАСС L1, остальные используются для многочисленных диапазонов сотовой связи. Микросхема выполнена по 65 нм технологическому процессу.
Модем Qualcomm MDM9615 и радиочастотный трансивер Qualcomm RTR8600 на плате Apple iPhone 5 (источник ifixit.com)
В iPhone 5S и 5С на смену Qualcomm RTR8600 пришла новая микросхема WTR1605L. Размер микросхемы сократился почти в два раза за счет использования другого метода корпусирования и увеличилось число каналов, что добавило поддержку Beidou.
Плата Apple iPhone 5S с модемом Qualcomm MDM9615 и радиочастотным трансивером Qualcomm WTR1605L (справа, источник ifixit.com)
Модель 5S базировалась на новой СНК Apple A7. Это первая 64-битная СНК от Apple. В части навигации она примечательна тем, что в неё интегрирован сопроцессор M5. Он предназначен для обработки данных гироскопов и акселерометров.
От iPhone 6 к iPhone 11
Последующие модели iPhone не меняли архитектуру в части навигационных функций, а лишь развивали микросхемы.
Плата Apple iPhone 6 с модемом Qualcomm MDM9625M (выделена оранжевым, источник ifixit.com)
Смартфон iPhone 6 поступил в продажу в 2014 году, модем в нем заменили на Qualcomm MDM9625M, навигационная технология получила обозначение IZat gpsOneGen 8B.
Раздельные микросхемы акселерометров и гироскопов заменили на одну микросхему InvenSense MPU-6700, дополнительно поставили микросхему трехосевого акселерометра Bosch Sensortec BMA280. Микросхема от Bosch обладает худшей чувствительностью и скудным функционалом, но при этом потребляет в три раза меньше (130 мкА).
Из-за начавшихся патентных споров между Apple и Qualcomm модель iPhone 7 (2016 год) выходила в двух исполнениях. В большой части продаваемых телефонов вместо модема от Qualcomm используется микросхема Intel PMB9943 (aka Intel XMM7360) в паре с аналоговой Intel PMB5750s. Они же берут на себя функции обработки сигналов ГНСС.
Плата Apple iPhone 7 с модемом Intel PMB9943 (слева от лотка SIM-карты)
Ситуация с наличием нескольких модификаций сохраняется в двух последующих поколениях, модели iPhone 8 и Х имеют разные исполнения с модемами от Intel и Qualcomm. В моделях 2018 года XR и XS компания Intel уже полностью вытесняет Qualcomm: используются микросхемы Intel PMB9955 (XMM7560), поддерживающие GPS, ГЛОНАСС, Galileo и Beidou.
Осенью 2019 года вышел iPhone 11. Важным нововведением стали антенна и приемопередатчик сверхширокополосных (UWB) сигналов, которые могут использоваться для навигации в помещениях. К сожалению, использование этой функции в России ограничено из-за особенностей лицензирования частотного диапазона.
Одна из плат Apple iPhone 11 с модемом Intel X927YD2Q (по центру снизу) и радиочастотным приемопередатчиком Intel 5765 P10 A15 08B13 (на одну позицию правее, источник ifixit.com)
Что касается спутниковой навигации, телефон содержит модем Intel X927YD2Q, работающей в паре с трансивером Intel 5765 P10 A15 08B13 H1925
iPhone 12, 13
В 2019 году Intel продал большую часть своего телефонного бизнеса компании Apple. В объем сделки входили около 17000 патентов и 2200 сотрудников. Дальнейшая разработка модемов, в том числе ГНСС приемников, осуществляется в калифорнийских подразделениях Apple. Но на переходной процесс после слияния требуется некоторое время.
Параллельно на рынке стали появляться телефоны от Xiaomi и других конкурирующих брендов, поддерживающие навигационный диапазон L5. В этом частотном диапазоне расположены более широкополосные сигналы. Широкая полоса у навигационного сигнала позволяет существенно снизить ошибки многолучевого распространения и, как результат, повысить точность позиционирования в городских условиях. Эксперты высказывали предположения о появлении аналогичных решений в продукции Apple следующих поколений.
Третье обстоятельство — бурное развитие сетей 5G и необходимость реализации их поддержки в флагманских телефонах.
Всё вместе привело к тому, что в iPhone 12 и 13 мы снова видим микросхемы от Qualcomm — лидера решений 5G.
Плата Apple iPhone 12, желтым выделен трансивер Qualcomm SDR865, зеленым — baseband-процессор Qualcomm X55M (источник фото — ifixit.com)
Связные и навигационные функции iPhone 12 базируются на Qualcomm Snapdragon X55M и трансивере Qualcomm SDR865. Телефон содержит две навигационные антенны и обрабатывает сигналы навигационных диапазонов L1 и L5.
Плата Apple iPhone 13 Pro, синим выделен трансивер Qualcomm SDR865, голубым — baseband-процессор Qualcomm X60M (источник фото — TechInsights)
В iPhone 13 обновился Snapdragon, теперь это X60M, что слабо отразилось на навигационных функциях телефона. На смену 7 нм техпроцессу пришли 5 нм, что положительно сказалось на энергоэффективности и нагреве.
Заключение
Если пытаться выделить тренды, то мы видим как среднестатистический навигационный приемник из устройства превратился в функцию. Второстепенную функцию связного модема. В случае с Apple, ещё и реализуемую собственными силами подразделений.
Но не все современные приемники «нормотипичные». Смартфоны занимают более 90% рынка ГНСС устройств по количеству выпускаемых единиц, но в денежном выражении это только 60%. Остаются средства телематики, автомобильные системы, геодезические и морские приложения, авиационная техника и железнодорожный транспорт и т.д. Российские компании представлены в этих секторах, имеют достойные решения, а российские инженеры — возможность для самореализации. Тренда к интеграции разных систем в одной СнК это не отменяет, а значит и работа навигационного инженера продолжит дрейфовать либо в сторону разработки IP-ядер, софта и прошивок, либо к использованию чужих чипов, модулей и плат в своих проектах.
Больше картинок и деталей:
Ссылка на первую часть статьи
