蘋(píng)果公司在2022年9月的年度發(fā)布會(huì)上承諾，iPhone 14將配備“重新設(shè)計(jì)的接近傳感器”，可以探測(cè)顯示屏后面的光線,，以節(jié)省額外空間,。事實(shí)上,，我們最初的拆解分析顯示，蘋(píng)果決定改變他們對(duì)接近傳感器的方法。
iPhone顯示屏的正面已經(jīng)從手機(jī)頂部的傳統(tǒng)缺口（用于紅外（IR）設(shè)備中的自拍相機(jī)）演變?yōu)橐粋€(gè)pill或“動(dòng)態(tài)島（dynamic island）”區(qū)域（動(dòng)態(tài)指的是隨著島功能的變化，黑色橢圓形的大小和形狀發(fā)生變化,；圖1顯示了處于靜止?fàn)顟B(tài)的island/pill 。這是island的最小尺寸）,。
圖1：蘋(píng)果iPhone 14 Pro顯示屏正面,，活動(dòng)顯示屏下方的接近傳感器位置顯示。提取的傳感器的方向被保留,。TechInsights, 2022年,。
在圖1中，顯示了接近傳感器相對(duì)于island的位置,，位于有源顯示器下方，IR 投影儀正下方,。右側(cè)是提取的接近傳感器,，顯示了一個(gè)發(fā)射窗口和一個(gè)更大的檢測(cè)窗口。
打開(kāi)傳感器的蓋子,，可以看到三個(gè)主要功能器件以及安裝在兩個(gè)獨(dú)立基板上的無(wú)源元件,，如圖 2 所示。請(qǐng)注意,，覆蓋控制 IC 的金屬蓋已被移除,，露出 IC。
圖2:iPhone 14 Pro 接近傳感器指示發(fā)射設(shè)備,、探測(cè)器和控制IC,。TechInsights, 2022,。
參考圖2，光學(xué)元件似乎是一個(gè)基本的光電二極管探測(cè)器和一個(gè)邊緣安裝的激光二極管,。激光二極管的邊緣安裝在一個(gè)大的黑色段塞上,，大概用作散熱器?？刂艻C有封裝標(biāo)記Y81/529IL/EDQCR,，激光二極管有裸片標(biāo)記Y2/13/32。
圖3:存儲(chǔ)的控制IC,，顯示的是Analog Devices芯片,，裸片標(biāo)記為W30A。TechInsights, 2022年,。
深入挖掘,，控制IC的一個(gè)倉(cāng)庫(kù)如圖3所示。裸片標(biāo)記為ADI/21/W30A和Analog Devices標(biāo)志,。通過(guò)Analog Devices的目錄搜索這些封裝和裸片標(biāo)記并不能提供任何進(jìn)一步的信息,。布局表明大型驅(qū)動(dòng)電路與控制數(shù)字電路一起出現(xiàn)，可能用于飛行時(shí)間測(cè)量,。在裸片上有36個(gè)鍵合墊（所有線鍵合）,，而控制器包有30個(gè)（5 × 6）球鍵合。
這與之前的iPhone接近傳感器有很大不同,。TechInsights拆解數(shù)據(jù)庫(kù)顯示,，蘋(píng)果一直在用意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）的設(shè)備制造接近傳感器。目前還沒(méi)有跡象表明iPhone 14的傳感器采用的是意法半導(dǎo)體,。從表1可以看出,，至少?gòu)膇Phone XS Max開(kāi)始，這個(gè)位置就一直被意法半導(dǎo)體占據(jù)著,。之前的ST接近傳感器使用直接安裝在包含單光子雪崩二極管（SPAD）探測(cè)器的硅芯片上的GaAs/AlGaAs垂直腔面發(fā)射激光器（VCSELs）（參見(jiàn)封裝報(bào)告PKG-2106-801對(duì)這種類(lèi)型傳感器的詳細(xì)分析）,。新的傳感器有一個(gè)更簡(jiǎn)單的邊緣安裝激光二極管和簡(jiǎn)單的光電探測(cè)器。
表1:iPhone世代中的接近傳感器,。TechInsights, 2022年,。
TechInsights對(duì)激光二極管進(jìn)行了進(jìn)一步的分析，以確定激光器的尺寸和材料,。
邊緣發(fā)射激光二極管垂直安裝在一個(gè)插頭上,，以引導(dǎo)光線穿過(guò)手機(jī)的顯示屏。單個(gè)金球鍵連接到與p+陽(yáng)極接觸的金色接觸墊,。陰極連接在器件的背面,。激光二極管測(cè)量270 μ m寬，腔長(zhǎng)430 μ m。裸片高度為~81?m;這種厚度需要在晶片減薄和棒材切割過(guò)程中小心處理,。
激光二極管的頂部視圖包括大型非電連接襯墊,，有助于保護(hù)激光脊在晶圓減薄、棒材切割和facet涂層的最后階段免受處理?yè)p傷,，以及作為任何機(jī)器視覺(jué)測(cè)試和組裝系統(tǒng)的基準(zhǔn),。在激光二極管的表面上，可以觀察到一些表面涂層的過(guò)度噴涂,，形成顏色邊緣,。這種過(guò)度噴涂是為了確保小面得到充分的涂層和保護(hù)。所述發(fā)射邊緣的小面涂層被設(shè)計(jì)為部分發(fā)射光,，而反射邊緣被調(diào)整為最大限度的反射光學(xué),。沿著裸片切割通道進(jìn)行裸片隔離，以分離設(shè)備,。
圖4:激光二極管脊的反射邊緣,，EDS位置指示。TechInsights, 2022年,。
激光器的后側(cè)面如圖4所示,。激光脊寬4.0?m，高2.2?m,。乍一看,，這似乎是一個(gè)法布里-珀羅增益導(dǎo)向脊波導(dǎo)激光結(jié)構(gòu)。這種應(yīng)用的性能要求不需要復(fù)雜的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)窄線寬或高速調(diào)制,。金屬化從小面向后設(shè)置,，這將有助于保持高產(chǎn)量的棒材切割，因?yàn)槿魏斡捎诮饘賾掖沟奈ｋU(xiǎn)都被消除了,。通過(guò)高產(chǎn)量保持低成本可能是這類(lèi)組件的重要設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)力,。
對(duì)材料進(jìn)行SEM-EDS（掃描電子顯微鏡-能量色散x射線能譜）分析，確認(rèn)材料體系,。結(jié)果匯總見(jiàn)表2,。p接觸金屬化分為兩個(gè)階段。有一個(gè)3微米金層頂部,，并從第一金屬化堆棧輕微嵌入,。我們期望與p++脊蓋半導(dǎo)體層接觸的典型接觸金屬堆疊是Ti/Pt/Au，以提供良好的合金歐姆接觸,，同時(shí)保持一個(gè)屏障，以防止Au進(jìn)入半導(dǎo)體層的可靠性危險(xiǎn),。
金觸點(diǎn)（圖4,，點(diǎn)1）通過(guò)一個(gè)蝕刻的p觸點(diǎn)連接到p+陽(yáng)極，通過(guò)開(kāi)口到脊（沒(méi)有顯示，因?yàn)檫@個(gè)橫截面視圖沒(méi)有通過(guò)接觸區(qū)域）,。facet涂層（Spot 2,，表面）使用含鉭、硅和氧的薄膜來(lái)反射激光,。山脊本身（點(diǎn)2,，大塊）含有銦、磷和砷,。在山脊的那個(gè)位置沒(méi)有檢測(cè)到鎵,，但山脊下面的層確實(shí)含有鎵?；模ò唿c(diǎn)3）是磷化銦,。
當(dāng)蘋(píng)果將顯示缺口區(qū)域縮小到pill時(shí)，接近傳感器被放置在活動(dòng)顯示屏下,。如果要讓光通過(guò)OLED顯示屏傳輸,，就需要從905納米波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換到更長(zhǎng)1xxx納米。在iPhone 14中,，從GaAs VCSEL器件到具有InGaAsP四元活性區(qū)域的磷化銦激光器的轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn),。簡(jiǎn)單的脊?fàn)罴す饨Y(jié)構(gòu)使該裝置的成本較低。光電二極管探測(cè)器也使用磷化銦,。
新的iPhone 14近距離傳感器引發(fā)了許多問(wèn)題,。新設(shè)備似乎更簡(jiǎn)單。成本是主要因素嗎,？性能優(yōu)越嗎,？整個(gè)傳感器模塊是Analog Devices公司生產(chǎn)的嗎？使用的是什么波長(zhǎng)的光,？是否修改了接近傳感器上方的顯示（例如,，降低像素間距）以允許發(fā)光和檢測(cè)？這些問(wèn)題還需要更進(jìn)一步的探討,。
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