為了讓大家對蘋果iPhone12 MagSafe磁吸無線充電器有更加全面的了解，我們合CNAS授權(quán)的芯片分析實驗室西安半導(dǎo)體功率器件測試應(yīng)用中心，共同對MagSafe磁吸無線充電器進行芯片級的分析。

西安半導(dǎo)體功率器件測試應(yīng)用中心是國家CNAS授權(quán)的第三方實驗室，實驗室由四個科室組成，分別為半導(dǎo)體測試實驗室，主要進行半導(dǎo)體動態(tài)、靜態(tài)、熱參數(shù)的測試；半導(dǎo)體失效分析實驗室，主要進行各類半導(dǎo)體器件的失效分析；半導(dǎo)體可靠性實驗室，主要各類半導(dǎo)體器件提供全面的可靠性測試評估；半導(dǎo)體應(yīng)用實驗室，主要從事器件在系統(tǒng)級應(yīng)用、測試及分析。

蘋果MagSafe無線充電器的包裝盒仍然是典型的蘋果風(fēng)設(shè)計，白色基調(diào)，形狀方正。盒子正面設(shè)有蘋果logo、MagSafe Charger和產(chǎn)品外觀圖，十分簡約。

紙盒內(nèi)部采用紙槽用來放置充電板，中間卡紙固定線纜。整個包裝全部紙質(zhì)化，可以說是蘋果環(huán)保行動的一個很好體現(xiàn)。

iPhone12 MagSafe磁吸無線充電器主電路由兩部分組成，分別為USB Type-C線頭單元電路及線圈發(fā)射單元電路。無論是線頭部分還是發(fā)射部分，整個充電器做工緊湊，體積極小，鋁型材后殼，科技感十足。

從發(fā)射部分的XRAY圖中可以清晰的看出16塊釹鐵硼強磁鐵拼裝成的環(huán)形磁鐵，同時線圈、電路板及線圈的焊接點均清晰可見。

從線頭XRAY圖可清晰看出其電感、線頭焊接點，電路板及輸出的三顆電容，拆解后經(jīng)測量其容量為22μF。

USB Type-C線頭單元解剖后發(fā)現(xiàn)其主要IC有兩款，分別是同步BOOST IC 和Type-C接口控制IC。該兩款I(lǐng)C封裝形式均為FC-BGA（Flip Chip Ball Grid Array），該種倒裝技術(shù)較我們常用的WireBond封裝技術(shù)的芯片有較好的EMI特性及電性能，同時可將WireBond封裝芯片芯片的面積減小30%-60%，這種封裝方式特別適合MagSafe磁吸無線充電器這種對產(chǎn)品尺寸要求極高的產(chǎn)品，因此iPhone12 MagSafe磁吸無線充電器采用的主控IC均為FC-BGA封裝的IC。

BOOST采用TI的IC，絲印為2ASH。TI官網(wǎng)未查到相應(yīng)型號，根據(jù)管腳功能及封裝形式推測該IC應(yīng)該為TI為Apple定制的BOOST升壓IC，TI該款I(lǐng)C市場版本型號為TPS61178，為內(nèi)部集成2顆16mΩ的同步BOOST IC。有強制PWM模式和輕載PFM兩款可選。

結(jié)合XRAY、DECAP圖、電路板上測量、TPS61178規(guī)格書等信息可確認出其中見三個豎形銅框架分別為該款I(lǐng)C的Vout、SW、GND等功率管腳，從去除框架的的DECAP圖中可看出其中導(dǎo)電的三個管腳周圍形成的方框是兩顆同步升壓MOS管，左右兩側(cè)為IC的控制及保護電路。

TPS61178的典型應(yīng)用如上圖所示，MagSafe磁吸無線充電器實際使用時電感采用3.3μH的電感，輸出采用了3顆22μF的電容并聯(lián)，取值也與TPS61178典型取值一致。

USB Type-C控制器采用的賽普拉斯的CYPD2104，賽普拉斯目前已被英飛凌收購。CYPD2014內(nèi)部集成了32位的ARM Cortex-M0處理器，支持一個Type-C端口，符合PD標(biāo)準(zhǔn)。采用BGA封裝，體積極小。

在升壓線頭上面，除過上面兩個主控IC外，另外還有兩顆IC，絲印分別為1324V和2P，這兩顆IC的外觀及解剖圖分別如下：

絲印1324V的芯片和絲印2P的芯片外觀

1324V從其DECAP的圖片來看，其有大面積銅框架左側(cè)部分很大可能是兩顆MOS，右側(cè)則是芯片電路部分，MOS管用于輸入過壓過流保護功能，保護接口和后級元件不被損壞。

絲印為2P的IC則采用相對傳統(tǒng)的DFN封裝形式，從其XRAY圖片可以看到明顯的打線。

通過DECAP圖片看出這顆IC來自安森美，NCP715，低功耗寬輸入LDO。XDFN6封裝，結(jié)合絲印信息判斷是一顆3.3V穩(wěn)壓。

線圈發(fā)射部分由兩部分電路組成，分別是連接認證控制部分和無線充電線圈發(fā)射部分，從充電頭網(wǎng)之前的解剖圖片中可以看出，兩部分分別被屏蔽罩蓋著。無線充電線圈外側(cè)是NFC線圈。線圈發(fā)射部分的控制采用的ST意法半導(dǎo)體的芯片，ST官網(wǎng)在無線充方向應(yīng)用的發(fā)射芯片為STWBC-MC，而本次解剖的型號為STWPSPA1，應(yīng)該屬于ST為Apple定制IC。

該IC直接采用晶圓級封裝（WL-CSP Wafer level Chip Scale Package），這種封裝的器件成品大小與芯片尺寸相同，與傳統(tǒng)封裝形式相比，該封裝最大程度的降低了封裝導(dǎo)致的體積增加，該封裝形式的優(yōu)勢與FC-BGA的優(yōu)勢類似；不同的是FC-BGA是關(guān)于管腳焊接的工藝角度來說，WL-CSP則是從芯片本身的角度來考慮，本次的線圈主控IC STWPSPA1則同時用到了FC-BGA和WL-CSP兩種技術(shù)，從而使得芯片封裝的體積最小化，Magsafe磁吸式無線充使用該種封裝的器件從而使得體積優(yōu)勢最大化。

通過DECAP圖可以看出，STWPSPA1芯片右側(cè)內(nèi)置兩顆MOS管，與芯片外置的兩顆組成H橋驅(qū)動無線充電線圈。

發(fā)射端的認證芯片同樣采用ST的芯片，為STM32F446MEY6，用于連接認證以及無線充電器其他保護控制功能。

STM32F446MEY6是ST的帶DSP和FPU的高性能基礎(chǔ)系列ARM Cortex-M4 MCU，其封裝也采用的WL-CSP封裝，用于減小封裝體積。STM32F446MEY6同樣的采用了FC-BGA和WL-CSP兩種封裝技術(shù)，不同的是其芯片表面涂上了一層黑色的涂層，用于保護芯片。

為STM32F446MEY6供電的是一顆MPS的降壓芯片，同步整流，采用DFN-8封裝。

發(fā)射線圈旁邊還有兩顆MOS管，這兩顆MOS管為DFN3*3的封裝，絲印為06 OBU。

這兩顆MOS則采用了傳統(tǒng)的框架打線工藝，從圖片中可以清晰的看到其框架、晶圓、打線等結(jié)構(gòu)。

結(jié)語：

蘋果MagSafe磁吸無線充電器電路設(shè)計復(fù)雜，體積極小，主控IC均采用了FC-BGA倒裝技術(shù)，發(fā)射線圈部分的IC還采用WL-CSP技術(shù)，從而使得MagSafe磁吸無線充電器的電路部分的體積降到最小。

iPhone12 Magsafe磁吸無線充電器不僅在系統(tǒng)級設(shè)計上采用了最新的無線充電技術(shù)，在芯片選用上也采用了先進的半導(dǎo)體器件，同時里面用到多款定制規(guī)格的IC，整個產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)感優(yōu)良、科技感十足。
責(zé)任編輯:pj