Cosa c'è dentro un iPhone
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Quest'articolo è stato aggiornato il giorno: sabato 30 ottobre, 2021
Ti sei mai chiesto com'è fatto un iPhone?
A prescindere dal suo aspetto esteriore e dalla sua liena raffinata e ricercata, ti sei mai domandato com'è composto internamente?
Il processo che porta alla produzione di un iPhone è un incredibile lavoro di progettazione elettronica, di design, d'assemblaggi
di decine di micro-componenti e di circuiti integrati, oltre che... Miliardi di transistor e diodi!
È sicuramente un prodotto d'altissima ingegneria, la cui fattura è in costante miglioramento: dal primo iPhone del 2007 ai nuovi iPhone borderless dei giorni nostri, l'evoluzione elettronica messa in moto da Apple ha causato l'innesco di una forte competitività tra tutti i produttori mondiali, con un progresso tecnologico del mondo della telefonia d'assoluto rilievo.
Se vuoi conoscere nel dettaglio com'è fatto internamente il tuo iPhone, questa è la pagina giusta per te.
Buona lettura!
Componenti passivi e componenti attivi di un iPhone
iPhone, come qualsiasi altro cellulare, ha i suei componenti suddivisi in due categorie specifiche:
- Componenti attivi;
- Componenti passivi
I componenti attivi sono i circuiti che, come il nome suggerisce, dispongono delle azioni effettive, e controllano quindi uno specifico settore o funzionalità del telefono.
La quasi totalità dei componenti attivi risiede sulla scheda logica (o scheda madre), ossia un circuito stampato multistrato dove sono state ricavate piste e percorsi di comunicazione elettrica per connettere due o più circuiti integrati.
Sulla scheda logica sono saldati, mediante tecnologia SMD (Surface Mounting Device), tutti i chip ed i micro-componenti necessari a formare l'impianto elettronico
del dispositivo: microprocessore (CPU), RAM, memoria flash (flashROM), integrati di controllo audio, Wi-Fi, Bluetooth, chip di controllo del digitalizzatore, ecc ecc.
Per componenti attivi s'intendono anche i molti micro-componenti di supporto agli integrati, che regolano il passaggio elettronico e deviano gli elettroni a seconda delle necessità: sono piccolissime bobine, condensatori, fusibili e resistenze.
Stiamo parlando di componenti davvero microscopici: ce ne sono alcuni che misurano 0,5mm, difficili da vedere ad occhio nudo!
Sulla scheda logica sono anche saldati tutti i connettori necessari a collegare LCD, digitalizzatore, pulsanti vari, connettore di ricarica, batteria, antenne, ecc ecc.
Un qualsiasi danno ad uno dei componenti passivi pregiudica sempre una funzionalità dell'iPhone, ed è considerato grave.
Non sempre è possibile riparare un danno ad uno dei componenti attivi: le saldature SMD sono di difficile esecuzione e richiedono grande esperienza da parte del tecnico, e a volte sono irrecuperabili.
I componenti passivi sono tutti quei circuiti che svolgono una mera funzione di ricezione di un input o d'esecuzione di un output (o entrambe le cose), oppure controllano una funzione ma su comando dell'utente: sono circuiti passivi il display, il pannello digitalizzatore, i pulsanti, gli altoparlanti o gli speaker, le antenne, i motori elettromeccanici, ecc ecc.
I componenti passivi, se danneggiati, possono essere sostituiti un numero indefinito di volte: è un ottimo esempio di ciò il pannello del display, che può essere rimpiazzato più di una volta, a seconda dell'esigenze (e del grado di sfortuna) dell'utilizzatore.
La scheda logica di un iPhone
Le schede logiche di iPhone della serie 7, standard e Plus
La scheda logica (chiama anche scheda madre o, in inglese, logic board o mother board) è il circuito stampato dove sono saldati tutti i circuiti integrati ed i micro-componenti attivi dell'iPhone.
È il componente che mette in comunicazione tutti gli altri componenti, attraverso dei sottilissimi canali conduttivi elettrici (BUS).
Sulla scheda logica risiedono processore di calcolo primario (CPU), cooprocessore grafico (GPU), memoria principale RAM, memoria di massa flashROM, chip audio, baseband del telefono, chip di connessioni di rete (Wi-Fi, Bluetooth, GPS, GSM, ecc ecc.), connettori coassiali di antenne radio, connettori per pulsanti, display, digitalizzatore e via discorrendo.
In pratica, la
scheda logica è l'iPhone stesso.
Il microchip A11 Bionic
Datosi che lo spazio a disposizione in un telefono cellulare è poco ma le prestazioni richieste dagli utenti e dai software sono sempre più esigenti, dotare un dispositivo così sottile e compatto di hardware performante non è una cosa semplice.
Apple, come ogni altro produttore, è stata costretta ad ideare e far produrre
circuiti integrati dove CPU, GPU, RAM e unità MMU sono uniti in un unico chip (die): sono i System-on-a-Chip (SoC), ovverosia i 'Sistemi su un chip'.
Questa soluzione, benché difficile e costosa da progettare, è obbligatoria per garantire prestazioni ed elaborazioni di calcolo adatte ai complessi software odierni.
Nello schema elettronico di una generica scheda logica
di un qualsiasi modello di iPhone sono sempre presenti questi integrati:
- CPU (Central Processing Unit)
Il processore di calcolo principale, ossia l'unità in grado di eseguire tutti i calcoli matematici necessari al funzionamento dell'iPhone.
È un circuito composto sincrono, con le sue componenti ricavate da un unico blocco di silicio (die) di minuscole dimensioni.
Le sue parti principali sono la memoria di cache, i registri, il gestore della memoria e l'ALU, ossia l'unità logica aritmetica il cui compito è, per l'appunto, eseguire calcoli di sottrazione, divisione, addizione e moltiplicazione.
ALU, e registri formano il nucleo di calcolo (core) principale del processore: nelle CPU moderne, i core sono solitamente due, quattro od anche più.
Negli iPhone, nell'unità CPU è inclusa anche la GPU e la RAM, formando così un System-on-a-Chip: un sistema completo su un unico, piccolissimo integrato; - GPU (Graphic Processing Unit)
Il cooprocessore grafico che si occupa della gestione della grafica in 3D.
Si attiva solo quando è richiesto un calcolo per la grafica in tre dimensioni, esentando quindi la CPU principale da un mero - seppur pesante - lavoro dedicato.
Una GPU potente e veloce è essenziale per far girare adeguatamente complessi software grafici in 3D, come ad esempio quelli dei videogiochi.
Negli iPhone, la GPU è integrata direttamente nell CPU, formando così un System-on-a-Chip.
I core di calcolo di un moderno SoC montato in un iPhone attuale sono più di sei; - Memoria principale RAM (Random Access Memory)
La memoria con cui la CPU dialoga, e su cui vengono caricati i software in esecuzione.
Dopo i registri e la cache, è la terza memoria in ordine di priorità con cui la CPU s'interfaccia.
La caratteristica fondamentale della RAM è quella di essere ad accesso casuale: tutte le sue celle hanno lo stesso tempo d'accesso logico, indipendentemente dalla loro posizione fisica.
Negli iPhone, la memoria RAM è integrata direttamente nel chip della CPU, formando così un System-on-a-Chip; - Chip Wi-Fi e Bluetooth
L'integrato che si occupa della gestione delle antenne Wi-Fi e Bluetooth, e spesso anche della rete GPS; - Baseband
L'integrato che regola la parte prettamente telefonica dell'iPhone, quindi la connessione GSM, CDMA, UMTS, LTE e, in generale, tutta la parte cellulare del telefono.
È un processore stand-alone, e nell'iPhone è della serie S-Gold 2 (PMB8876 e derivati).
Senza baseband o con baseband danneggiato, l'iPhone non può più connettersi alla rete cellulare, quindi il suo corretto funzionamento è cruciale per l'integrita del telefono.
Il baseband contiene anche l'IMEI, ossia l'identificativo del telefono sulla rete cellulare.
In alcuni paesi e nei primi modelli di iPhone, Apple era solita bloccare il baseband con operatore, secondo logiche e tattiche commerciali.
Il primo modello assoluto di iPhone, uscito nel 2007, poteva essere usato solo con una SIM di AT&T, ad esempio.
In Italia il blocco operatore è proibito; - Chip audio
L'integrato che si occupa della gestione della parte sonora dell'iPhone.
Controlla sia audio in uscita che in ingresso; - Chip digitalizzatore
L'integrato, o la serie d'integrati, che si occupa della gestione del pannello digitalizzatore (touchscreen) dell'iPhone.
Qualsiasi danno a questo componente rende il display capacitativo insensibile al tocco; - Blocco alimentazione
La serie d'integrati che regolano la ricarica e l'alimentazione dell'iPhone, e che dispongono la tensione che proviene dalla batteria.
Sono svariati chip di controllo che compongono un sistema molto complesso e molto delicato: la maggioranza dei danni irreparabile su una scheda logica proviene statisticamente da questo settore.
Le antenne presenti nell'iPhone
L'antenna Wi-Fi e Bluetooth di iPhone 6
L'iPhone è un telefono dotato di tecnologia radiocellulare digitale secondo lo standard GSM (Global System for Mobile Communications) e sue derivazioni ed evoluzioni (EDGE, UMTS, LTE).
Il primo iPhone prodotto nel 2007 aveva una radioconnessione EDGE, gli ultimi iPhone usciti sul mercato sono compatibili con ogni standard fino a LTE.
Fn dalla sua prima incarnazione, iPhone riceve ed invia segnali alla rete GSM in quadribanda (quad-band a 850/900/1800/1900 MHz), che ne permette quindi l'uso in tutto il mondo.
L'antenna GSM di iPhone 4
iPhone 3G è stato il primo iPhone dotato di connessione in 3G UMTS, mentre iPhone 5 il primo iPhone a dotarsi di connessione 4G LTE.
Da iPhone 6 in poi, il telefono include anche un chip NFC (Near Field Communication).
Tutte le versioni di iPhone sono altresì dotate di antenna Wi-Fi e modulo Bluetooth integrato, arrivato attualmente alla versione 4.0.
Ognuna di queste connessioni è garantita dagli appositi chip di controllo e dalle antenne, opportunamente integrate nel dispositivo.
In alcuni modelli (come ad esempio, iPhone 4) il telaio centrale in metallo funziona da antenna, amplificando il segnale.
I connettori delle antenne sono dei coassiali saldati direttamente sulla scheda logica, come qualsiasi altro telefono.
I pulsanti fisici dell'iPhone
Il tasto home di un iPhone 6S, con chip del Touch ID incluso
iPhone è da sempre stato molto parco con i pulsanti fisici, preferendo puntare fin da subito sull'ampio display con tastiera virtuale.
I tasti sempre presenti in ogni modello sono pochi: il pulsante d'accensione e stand-by, i pulsanti di controllo del volume, un commutatore per inserire la vibrazione, il pulsante centrale home.
Tutti i pulsanti sono collegati alla scheda logica per mezzo di connettori flessibili e molto sottili (flex cable).
Il circuito del pulsante d'accensione/stand-by dell'iPhone5, con collegato anche il controllo del commutatore suoneria/muto ed i pulsanti del volume
I pulsanti fanno parte dei componenti passivi, quindi possono essere sostituiti, in caso di danneggiamento, indefinitamente.
Unica eccezione è il pulsante dell'home: dalla versione iPhone 5S in poi, tale circuito implementa il chip del Touch ID, che è un componente attivo, e di cruciale importanza: nel suo interno, iOS conserva
le informazioni relative al rilievo delle impronte digitali, e per sicurezza dell'utente tale circuito è collegato direttamente in fabbrica (pairing) con la CPU del telefono.
Non è possibile eseguire un nuovo pairing, e quindi cambiando il circuito del Touch ID, il processore non potrà più attivare più la funzionalità del riconoscimento digitale.
I connettori dell'iPhone
Un connettore di tipo Lightning a 9 pin
iPhone è dotato di un connettore di ricarica che può essere usato anche per lo scambio dati con un computer Mac o PC, oppure per la connessione ad altri accessori, come ad esempio altoparlanti o impianti sonori stereofonici.
Fino ad iPhone 5, la Apple ha usato per il suo smartphone lo stesso tipo di connettore montato sulla serie iPod, ossia il connettore dock a 30 pin.
Tale connettore, estremamente versatile, poteva trasportare video, audio e dati, con un sistema ad innesco polarizzato.
Dal 2012, il connettore dock è stato sostituito
dal connettore Lightning, molto più piccolo (8 pin più guscio metallico esterno che fa da nono pin) e con il grande vantaggio di non essere polarizzato: il maschio può essere connesso alla controparte femmina senza un preciso verso.
Dalla serie 8 in poi, iPhone è altresì dotato
di un sottilissimo elettromagnete interno, che riceve un accoppiamento induttivo da parte di un apposito dock esterno, su cui il telefono va poggiato.
La ricarica wireless (senza fili), datosi che invia energia tramite onde elettromagnetiche e non con contatto metallico, esclude il rischio di folgorazioni ed è indubbiamente molto comoda e pratica, ma è molto meno efficiente rispetto alla carica tramite cavo e richiede una distanza tra dock di ricarica (range) e l'iPhone molto ristretta, sull'ordine dei millimetri.
Fino ad iPhone 7, il telefono ha implementato per molti anni anche un connettore audio mini jack da 3,5 mm, molto usato per connettere cuffie, auricolari ed altoparlanti esterni.
Con la certificazione d'impermeabilità IP67 si è reso necessario rimuovere tale connettore dai nuovi modelli.
La batteria che monta l'iPhone
Una serie di batterie iPhone
Sin dalla sua prima apparizione nel 2007, iPhone monta una batteria integrata ai polimeri di litio (Li-poly), non rimuovibile direttamente dall'utente.
Nel corso degli anni e dei modelli, la batteria è diventata sempre più capiente, sottile e leggera: dai
poco più di 1000 mAh delle prime serie si è arrivati ai quasi 3000 delle ultime produzioni, in un deciso progresso tecnologico che ha coinvolto anche la progettazione interna ed il design.
L'evoluzione delle batterie Li-poly presenti nell'iPhone è sbalorditiva, anche considerando il progredire della capacità di calcolo delle CPU, la luminosità e l'ampiezza dei display e, non ultimo, il consumo energetico dei software - sia di Sistema che di terze parti.
Il primo modello di iPhone uscito nel 2007 aveva una batteria Li-poly con cavi elettrici direttamente saldati sulla scheda logica, ma dal modello iPhone 3G in poi i tecnici di Apple hanno ben pensato di dotare tutte le batterie di apposito connettore con relativo socket.
In ogni modello, la batteria è ancorata al telaio od alla scocca tramite un biadesivo: da iPhone 5S in poi, il biadesivo usato è l'M3 Command, decisamente tenace e difficoltoso da rimuovere, se non si conosce l'esatta procedura.
Il display dell'iPhone
Un display assembly di un iPhone 5
iPhone è stato uno dei primi telefoni cellulari a puntare quasi tutto su un grande display LCD a colori, rinunciando del tutto alla classica tastiera fisica.
Il pannello video è quindi, da sempre, una delle sue caratteristiche salienti, che hanno condizionato un intero settore di mercato.
Tutti gli iPhone ad eccezione di quelli dalla serie X in poi, montano un display con tecnologia LCD (Liquid Crystal Display), con milioni di colori e con matrice attiva.
iPhone X è il primo iPhone della storia a montare un display con tecnologia OLED (Organic-LED).
I pannelli LCD sono retroilluminati da un pannello luminoso (backlight) a LED, estremamente sottile; gli iPhone con pannello OLED non necessitano di backlight esterno.
Per qualsiasi modello di display, l'interazione con l'utente è garantita da un pannello aggiuntivo digitalizzatore (digitizer), con
tecnologia capacitativa.
Fino ad iPhone 3GS, il pannello digitalizzatore era incollato al vetro di protezione e rimuovibile dall'LCD vero e proprio, ma da iPhone 4 in poi, Apple ha adottato la tecnologia del pannello assemblato (display assembly), incollando con una speciale colla trasparente sia vetro di protezione, che film digitalizzatore e pannello LCD.
Il vetro di protezione è sempre realizzato in uno speciale silicato con inserti di potassio ed alluminio, conosciuto come Gorilla Glass e prodotto dalla famosa Corning Incorporated.
Da iPhone 6S in poi, Apple ha introdotto la tecnologia 3D Touch che, grazie ad un film aggiuntivo resistivo e un motore vibratore accoppiato, è in grado di dare un ritorno di forza (force feedback) all'utente, vibrando e aprendo menù contesuali, a seconda del grado di pressione che il tocco esercita sul display.
Dalla linea 7 in poi, il display è stato reso resistente all'acqua ed alle polveri, tramite appostio biadesivo perimetrale.
iPhone X vede infine l'avvento della progettazione senza bordi (borderless), e l'eliminazione del tasto fisico home, implementato in un tasto virtuale via software, direttamente nel pannello del display OLED.
Il display LCD degli iPhone è di tipologia transflettiva, quindi prende il meglio delle tecnologie riflettive e trasmittive, minimizzandone i difetti.
Un generico display assembly di un iPhone (ad esclusione dei modelli della serie 4) vede i seguenti componenti:
- Pannello LCD (OLED da iPhone X in poi);
- Pannello backlight (solo LCD);
- Vetro di protezione in Gorilla Glass;
- Film digitalizzatore capacitativo;
- Plate in metallo rinforzante;
- Frame plastico di contorno, con agganci per il telaio;
- Circuito fotocamera anteriore, microfono ambientale e circuito speaker microcornetta
- Circuito flex per il pulsante home (integrato da iPhone 6S in poi, rimuovibile in iPhone 6)
SIM Card
Da sinistra a destra: SIM mini, SIM micro e SIM nano
Per la connessione alla rete GSM/UMTS/LTE, sia vocale che dati, iPhone utilizza una comune carta SIM (Subscriber Identity Module).
I primi modelli di iPhone, sino ad iPhone 3GS, utilizzavano una SIM
di tipo ID-000 (25x15 mm), chiamata anche Mini-SIM.
Tale dimensione di carta era il più utilizzato nei cellulari di tutti gli anni '90 e negli anni 2000.
iPhone 4 ed iPhone 4S montano invece una SIM di tipo 3FF (15x12mm), chiamata anche Micro-SIM.
Da iPhone 5 in poi, tutti gli iPhone montano una SIM di tipo 4FF da 12x9mm, chiamata Nano-SIM.
Visto l'andamento del mercato, si prevede che gli iPhone degli anni futuri abbandoneranno
del tutto la SIM fisica per adottare una SIM elettronica (eSIM), con chip d'emulazione hardware direttamente saldato sulla scheda logica, su modello degli Apple Watch dalle Serie 3 in poi.
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Preparazione del dispositivo
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Il completamento di tutti i passaggi assicurerà la massima protezione dei tuoi dati sensibili e permetterà al laboratorio di lavorare al meglio e servirti nel minor tempo possibile.
Se il tuo iPhone non si accende più, cerca di completare il maggior numero possibile di passaggi:
- Esegui un backup dei tuoi dati
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Se usi iTunes per il backup in locale, collega il tuo iPhone al Mac/PC, apri iTunes, vai nella schermata riepilogativa del tuo iPhone e clicca su "Effettua backup adesso"; - Rimuovi il codice di blocco dello schermo
Vai su Impostazioni > Touch ID e codice (solo Codice se non hai un iPhone con la funzionalità Touch ID), immetti il tuo codice di sblocco e poi tocca "Disabilita codice". Metti ancora una volta il tuo codice di sblocco; - Rimuovi Trova il mio iPhone
Assicurati che il tuo iPhone sia collegato ad una rete dati 3G/4G oppure ad una rete Wi-Fi, quindi vai su Impostazioni > ID Apple, iCloud, iTunes e App Store > iCloud > Trova il mio iPhone e tocca l'interruttore per disattivarlo. Ti verrà richiesta la password del tuo Apple ID, mettila per disattivare Trova il mio iPhone; - Rimuovi qualsiasi bumper, cover o pellicola protettiva del tuo iPhone
I dispositivi in lavorazione devono entrare il laboratorio senza accessori, custodie o pellicole protettive: rimuovi qualsiasi elemento esterno al telefono prima di consegnarlo per la lavorazione
