拆解Apple AirTag蓝牙追踪器结构

Apple AirTag是苹果公司2021年发布的一款蓝牙物品追踪器，售价低于30美元。大小和我们平时使用的钥匙挂坠相仿，使用者可以把它挂在或贴在平时易丢和贵重的物品上，如果物品丢失可以通过苹果的“Find My ”功能快速定位和找回物品。

不仅可以定位，还可以配合iPhone感知其具体位置。比如挂着AirTag的钥匙掉进了沙发缝隙里，它可以被感知到具体位置，连高度也可以感知到，是三维的，并不是二维平面的定位。它可以告诉你钥匙是在沙发坐垫这个高度，而不是在沙发底下这个高度，更容易被找到。

最近国外著名逆向机构TechInsights拆解分析了Apple AirTag。

Apple AirTag只有美国四分之一硬币大小的设备可以有多个天线、无线电集成电路、电池，并继续作为双向无线电运行，在几乎一整年的时间里精确地定位物体。

图 1. Apple AirTag 主要组件

例如，设计有更小的芯片工艺节点的 IC。具有更小工艺节点的管芯意味着更小的晶体管栅极长度，允许每个管芯有更多的晶体管，由于晶体管栅极长度更短，从而降低了IC 的功耗。

苹果AirTag使用的是Nordic公司的nRF52832，其芯片采用90纳米工艺节点，比稍早的2.4GHz Noridc收发器IC使用的180纳米工艺有所进步。AirTag中的nRF52832采用WLCSP50封装，比较大的48针6毫米x6毫米QFN选项小75%。选择WLCSP50而不是QFN封装可能有多种原因，其中一个原因可能是需要更少的PCB空间来使用多功能的Nordic芯片这么简单。

图 2. Nordic nRF52832 芯片照片

nRF52832 蓝牙 SoC 可以支持多种无线电类型，包括 2.4 GHz 专有无线电（如果需要）。Apple AirTag 中使用的 nRF52832 支持NFC 标签、蓝牙和蓝牙 Mesh。正是蓝牙 Mesh 功能使AirTag 能够连接到 Apple Find My 网络中的其他 Apple 设备。

IC 封装改进的另一个例子是将多个组件嵌入到单个IC 封装中的能力，其中一个好处是减少了电路设计的 PCB 面积。多芯片、多组件封装技术并不新鲜，而且还在不断改进，不仅仅包含芯片。Apple U1 UWB SIP（系统级封装）——在一个总封装面积为 20.58 mm 2的单个封装内包含 Apple UWB 收发器、嵌入式晶体振荡器、Sony RF 开关和更小的分立元件。

图 3. Apple U1 UWB SiP

对于与 nRF52832 的芯片尺寸比较，UWB 收发器芯片是在台积电的16nm 工艺节点上制造的，允许在与 nRF52832 类似尺寸的芯片上使用更多的晶体管。

总而言之，Apple AirTag 的无线 IC占整个可用 PCB 面积的不到 30 mm 2或 6%。

然而，AirTag 的性能，即它在保持连接到 Find My 网络方面的成功，不仅在于无线电 IC，而且在很大程度上依赖于它的天线和天线设计。

但是 AirTag 的小尺寸不允许像我们在其他更大的设备（如手机）中看到的单独的天线部件。相反，AirTag 有一个框架，上面设计了三个天线。

图 4. Apple AirTag 天线设计

苹果还在 AirTag 中加入了一个扬声器，它可以针对各种场景发出“啁啾声”。位于 PCB 上的 Maxim D 类音频放大器驱动扬声器。

值得注意的不仅仅是 AirTag 的功能和设计。AirTag 零售价低于30 美元，估计制造成本为 10 美元（不包括软件成本和研发）。

追踪器并不新鲜，苹果也不是第一个提供这种产品的公司。不幸的是，苹果正首当其冲地受到社会的反感，认为追踪器可能被用于侵犯性目的。我们不确定列出这些追踪器内的技术是否有助于让人放心。

但是对于技术来说，现在没有回头路可走，只有前进。我们相信新的电池技术，如固态电池、硅电池和缩小的工艺节点，只会让工程师们在设计无线电设备时采用更小的封装。

审核编辑：黄飞