拆解:聯想Smart Clock Essential智慧鬧鐘

作者 : Brian Dipert,EDN專欄作者

今天被拆解的「犧牲者」是第一代Smart Clock Essential,這是我去年夏末以不到18美元的價格,從eBay向VIPOutlet購買的翻新機...

智慧裝置在住宅中日漸普遍,通常每個家庭都有多個此類裝置,其範圍從以音訊為主的智慧音箱(附有麥克風)到功能更強大、包含螢幕(有時還包含攝影機)的語音助理產品。智慧音箱的品牌範例包括亞馬遜(Amazon)的多種純音訊Echo裝置和Google的Home (現為Nest)產品,以及蘋果(Apple)的HomePod Mini (支援該公司的Siri技術)。聲控螢幕語音助理陣營則有亞馬遜的Echo Show和Google Home (沒錯,現已整合為 Nest) Hub變化版本。

亞馬遜(以其Alexa)和Google (以其Assistant)也努力在其他公司的產品中取得對其「智慧」生態系統的支持,並獲得了不同程度的成功。聯想(Lenovo)是一個特別古怪的例子。該公司至今已開發過兩代的Smart Clock Essential,這是一種語音可控的「極緻鬧鐘收音機」。聯想還開發了兩代更高階的智慧鬧鐘,多了支援觸控螢幕的功能;雖然兩代智慧鬧鐘都使用Google Assistant,但該公司剛剛推出的Gen 2智慧鬧鐘卻從Google Assistant (第一代)轉向亞馬遜的Alexa。

同樣值得玩味的是,聯想是一家總部位於中國(儘管是國際)的公司;而許多Google服務卻被中國的防火牆封鎖。最後,雖然材料成本(和其他成本)與價格之間的差異通常是消費電子裝置盈虧的決定性因素,但在這些情況下,我懷疑亞馬遜和Google可能會補貼其合作夥伴(在此特殊案例中為聯想)的產品成本,作為擴展其生態系統的一種手段。

也就是說,今天被拆解的「犧牲者」是第一代Smart Clock Essential,這是我去年夏末以不到18美元的價格,從eBay向VIPOutlet購買的翻新機。同樣地,在我開始寫這篇文章的不久前,百思買(Best Buy)正以25美元的特價販售其全新品。 同樣地,我們先將從一張「庫存」照片開始:

這款智慧鬧鐘的介紹影片:

 

由於我的是翻新機,所以它到貨時已開箱過了,儘管如此,在對角線為4英吋(10.2cm)的正面前還是附有一片塑膠保護薄片。內附其「壁疣」式交流電電源供應器,在此也附上一枚直徑為0.75英吋(19.1mm)的1美分硬幣以便於比較尺寸 (Smart Clock Essential的尺寸為4.8×2.5×3.3英吋[121×64×83mm],重量為11.6盎司[328克]):

「壁疣」式交流電電源供應器的規格特寫:

該裝置背面和側面的綜觀展現出其迷人的(至少以我看來是如此)灰色織物上蓋,下方則是白色塑膠底座:

現在讓我們專心觀察頂部:

由於Smart Clock Essential (有別於其較大的Smart Clock系列)不含觸控螢幕,因此聯想添加了實體按鈕:音量增大/減小、播放和鬧鐘(開/關)。

據說你也可以透過點擊頂部的任意位置來暫停鬧鐘,雖然我無法確定這功能是如何做到的。我猜要嘛透過加速度計(其尺寸極小,所以也許就在那裡只是我找不到罷了),或者是透過從前置麥克風陣列所收取的聲音來達成。在此情況下,麥克風靜音開關似乎會破壞該功能,儘管看起來無論「輕敲」式感測器長啥樣子,其似乎都與環境光感測器一起運作(可能會暫時蓋過「靜音」功能)。說到這,這裡是靜音開關等功能:

右側是用於連接智慧型手機或其他裝置的USB充電埠;Smart Clock Essential透過Wi-Fi進行韌體更新。左邊是電源輸入。

現在讓我們把裝置倒過來:

兩個橡膠「腳」上都有標記,包括但不限於最重要的(用於研究目的) FCC ID‘O57CD4N341Y’。那些橡膠「腳」是我第一次嘗試進入裝置內部的路徑,不過徒勞無功。所以我把注意力轉向正面,並藉助一把細長的平頭螺絲刀:

現在已經能看到頂部的兩個麥克風,它們之間和左側有一個環境光感測器,當然還有LED陣列。此產品的「螢幕」只是一塊半透明的塑膠。說到LED,在繼續拆解前,我想得先暫時將電源連接到裝置上,才能向你展示啟動順序的樣子:

最後,還會透過系統的1.5英吋3W揚聲器發出音訊通知,將裝置連接到具有藍牙功能之行動裝置上的Google Home應用程式,以完成設定:

取下照片中所示的四枚十字螺絲後,似乎從最初的沮喪明顯向前邁出一步了,但我不僅無法斷開此處顯示的兩條線束,甚至無法確定它們在初始系統組裝期間如何連接:

但後來我意識到,上一張照片右邊的組件實際上是一個兩層的「三明治」夾層:

此外,還可以在顯示器的印刷電路板(PCB)上看到一個標示V1110、3112的IC。

在其位於印有‘SN3112’的PCB旁邊,採用了矽恩微电子(SI-EN Technology)的12通道LED控制器。此外,來自深圳泰坦微電子(Titan Micro Electronics)的兩個 TM1652 LED驅動器IC分別位於PCB的兩側。接著撬開系統PCB上的法拉第籠(Faraday cage)。

雖然我所做的部份拆卸具有啟發性,但其佈線仍然阻礙了進一步的進展。顯然,要完全進入內部還需要另一種方法,所以我將注意力從平頭螺絲起子轉移到背面。最初的努力還是令人沮喪,直到我無意中發現後面板實際上是一個兩件式組件:

卸下現在外曝的兩顆十字螺絲,總算讓我取得了必要的進展:

至此,你可能在想究竟有沒有看到東西。容我向你保證,你的眼睛和大腦的確是正常在運作的;那真的是一圈LED,光線穿過半透明的後端,給予使用者一組可控強度的「夜燈」:

內部之謎解決了,讓我們繼續拆:

底座並不是特別令人印象深刻——揚聲器的聲音和任何系統產生的熱度都可從很多孔散出:

毫不奇怪,底座內部更有趣。先從背面開始,又看到LED了,現在更清晰可見:

接下來,左側展示了一個有趣的有線「貼紙」(暫且先保留這個想法):

右側是這兩道從前到後的線束:

仰視圖強烈顯示出一個看起來很奇怪的網狀「帶」(同樣地,保留這個想法):

現在,讓我們初步了解四個設置在頂部的開關,以及前面提到的揚聲器:

現在讓我們取出揚聲器:

從系統PCB斷開電線,你可以單獨查看感測器:

還要斷開另一條電線:

現在,後方和系統PCB脫離先前共同的束縛:

現在看到的後PCB背面,沒有什麼可寫的內容,至少現在是如此(再次,保留這個想法):

而且我得承認話說得太早了!這是系統PCB,還有一道線束(如果不是親眼所見,這線束無論如何都會讓人聯想成是用於連接天線):

在繼續拆下去之前,讓我們從不同的角度再看一眼這些開關:

這是現在完全可見的背面:

已經明顯可辨識的元件(從左到右):

  • AP6256 802.11ac/a/b/g/n雙頻1T1R Wi-Fi和藍牙0 SiP模組,以博通(Broadcom)的BCM43456組合晶片為基礎(諷刺的是,想到我之前的類比鬧鐘收音機,同樣也支援FM波段收訊)
  • 晶晨半導體(Amlogic)的A113X SoC
  • 晶豪科技(Elite Semiconductor Microelectronics Technology;ESMT) AD52058 D類音訊放大器

取下法拉第籠後,率先映入眼簾的是下面的另一個晶片:

美光(Micron)的IC標有:9YP77、D9SHD。

其結果是MT41K256M16TW-107,一個4Gbit DDR3-1866 SDRAM。將系統PCB翻過來:

拉開法拉第籠,你會發現其下的東西也沒讓人多興奮:

旺宏電子(Macronix)的MX30LF4G28AD-TI 4Gbit SLC NAND快閃記憶體。為什麼聯想在這個設計中,選擇將兩個離散式記憶體裝置放置在法拉第籠下面,而不是其他電路,這讓我感到困惑。

很快地,已經來到結束階段了,但我還想給你看更多內容。回到現在已沒有PCB的主要組裝:

除去頂部的膠帶並沒有任何意義。一般來說,鋁質部份被牢固地粘在適當的位置。 也就是說,無論如何,內部都沒有什麼值得注意的。但外部仍然有一些令人好奇的東西:

那個接地帶(我猜因為它是「接地」用的—各位讀者覺得呢?)首先,我之前簡短提過,它從背面延伸到前面的鋁板,其並於該處黏貼在適當的位置上。在後面,它終結在一塊「焊墊」上,因為無法用更好的文字來表達(注重細節的讀者可能已經注意到,另外有一條黏在系統PCB正面其中一個24焊點陣列上):

這是我對這個特殊焊墊功能的猜測(歡迎各位讀者一起猜猜看)。該「焊盤」的背面定位與背面PCB上15個焊點陣列的位置一致。我的假設是15個焊點陣列可以直接使用,和/或結合同一PCB上可能一開始就強化功能的USB連接器一起使用,用於系統製造期間的測試和最終編程(例如,對特定市場的語言支援)。完成這些步驟後,將背面PCB放置在其最終位置,在此過程中將焊點接地並防止任何進一步的無意靜電放電(ESD)或以其他方式引起的訊號啟動。

現在,把覆滿泡沫和膠水的電線從系統PCB一端的天線連接器,繞到另一側組件的貼紙上:

沒錯,它的確是天線:

Smart Clock Essential反映了其內部明確支援2.4GHz和5GHz Wi-Fi波段的Broadcom BCM43456模組,以及2.4GHz藍牙。我必須承認,對於單一天線如何在頻譜上完成所有這些作業感到困惑,因為我並沒看到任何嵌入PCB天線結構的證據(例如,它可能用於藍牙短距離初始配對功能——該裝置不能做為基本藍牙揚聲器使用,所以,遠距離接收不是絕對必要的)。

最後,讓我們回到前面的組件。第一步是移除該迷你PCB (在此過程中,斷開它與環境光感測器的連接):

雙微機電系統(dual MEMS)麥克風清晰可見:

剩下來的就是要小心進行「體力勞動」了,將LED陣列PCB從其白色塑膠周邊取下:

這又是另一個比最初預期更有趣的「包裝」拆解!

(參考原文:Teardown: Dissecting Lenovo’s Smart Clock Essential,by Brian Dipert)

本文同步刊登於EDN Taiwan 2022年7月號雜誌

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