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史上最详细富士通S6520拆解手册

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最详细的Fujistu S6520拆解全过程

唐鸿/DIGITIMES2008/12/01

Fujistu S6520拆解步骤:

1、拆除5800mAh电池与SATA可抽换光驱。

2、底盘部分卸除螺丝后,几乎可以全部卸下,实务上可简化维修与更换零件流程

3、将可拆解的内存模块、无线网卡模块、调制解调器模块、硬盘机…等组件移除。

4、将背部螺丝移除后,翻转到正面将快捷按钮移除,因其也是固定键盘的机构设计。

5、将键盘移除后,拆卸担任骨架与散热片双重任务的Heat-Plate-Assy组件

6、将固定于机身扁平电缆槽内的扁平电缆拉出移除,这样的设计平时可避免扁平电缆移位发生故障。

7、松开链接装置后,将面板与机身分离,由于S6520采用薄边框设计,此处的支撑力相当重要,要有足够的支撑强度又避免开起的应力过大,对面板产生破坏性应力

8、移开手置装置,图中可看见一般此结构不会有的空匣处铝合金强固梁

9、移除连接I/O板的扁平电缆后,将主板移除,由此处可见主板尺寸仅约机身宽度一半约20公分

10、将主板散热器与软扁平电缆拆除,整个机身拆解步骤完成

重视细部功能与机构差异化设计检视Fujitsu S6520的「加值」设计观

Centrino架构一直是笔记本电脑的重要基础,不过另一方面却也限制Notebook产品差异化的部分构成,加上Netbook相对低价却以相似性能同台竞争,让相关业者不得不重新检视Notebook设计。采全功能路线的Fujitsu S6520 Centrino2笔电,

定位商务用途,加上比过去更重视内部组件配置及机构差异化设计,藉以拉开技术差距…

核心零组件与面板尺寸这2个要素,过去曾是推动Notebook产品差异化的基础,不过在Notebook核心组件标准平台化与各厂商几乎都推出全系列面板尺寸产品后,这2个组件架构的差异性,已不能成为推动产品差异化的要素。2大处理器厂商皆已推出标准平台产品,其中的细节仅大同小异。

面板尺寸亦然,标准的16:10切割比例下的12-15.4吋面板已成为标准,虽然有11吋以下机型与16吋以上机型,亦有少部分仍采4:3切割比例,或采新的16:9切割模式,不过,标准面板还是占了极大比重,特别是标准14.1-15.4尺寸,更是占了Notebook产品线的6成。

因此,在核心组件相似、面板尺寸也类似的情况下,众多14.1吋笔电要如何拉开产品差异化设计?就成为相当重要的技术议题,毕竟现在IT信息愈来愈透明,真正技术设计差异更能凸显出来,此外,目前Notebook平台区分为家用、娱乐用、商务用…等不同设计方向,技术设计重点也不同。

Mobile Computing 2.0世代笔电定位重新洗牌

过去以核心组件与面板尺寸区分Notebook等级的世代,称为Mobile Computing 1.0,因为当时仅Notebook能够提供行动运算能力,虽然有Tablet PC与UMPC挑战,但也仅是Notebook的变形产品,但行动运算终端装置演变至今已有Smart

Phone、MID、Netbook…等终端装置分食行动运算大饼,百家争鸣称为Mobile Computing 2.0世代。

在Mobile Computing 2.0世代,Notebook在基本技术上,已无法明显拉开与其它终端装置间的差异性,除前述的Notebook本身产品差异化外,拉开与其它行动终端装置差异化的设计,亦考验Notebook着设计者的开发能力。

在内/外冲击下,Notebook拉开产品差异化的基础,是其较大的机身,虽然机身较大对于行动装置可能是个缺点,但是相对的,能利用内/外部的空间多更多,设计弹性相对较大,能把全面性的功能整合至Notebook内,而全功能正是其它终端装置碍于体积限制必须割舍功能的致命伤,Notebook利用这样的设计观,重新创造差异化后的产品价值。

Centrino2架构翻新S6520技术考验第一关卡

富士通(Fujitsu)推出的S6520 Notebook,为新一代Centrino 2架构,由于Centrino2采用的核心组件与Centrino世代有较大的变化,特别是核心组件之一的内存,由SDRAM的并列架构改为串行架构,加上内存频率突破1GHz,兼容性问题、电气讯号设计与电磁干扰,甚至散热问题都较前代Centrino架构设计更为困难。

事实上,平台代号为Montevina的Centrino2,其芯片组就曾经因技术与验证…等问题延后推出时间,可见Montevina平台的技术改变幅度较大。硬件架构大幅改变也让

近年为压低成本,1个Notebook机壳横跨好几个世代的作法大受到挑战,S6520内部机构就采更新设计,亦可藉由拆解发掘日系笔电设计者对Mobile Computing 2.0世代挑战的响应。

此外,Centrino2架构虽然仍是识别Notebook世代与基本性能的观察指针,不过却已不是产品差异化的识别工具。换言之,Centrino架构相当程度代表了笔电Mobile Computing 1.0世代拉开差异化的设计观,也就是「加量减价」,提供更高性能并同时压低售价,但是这招各家厂商都会,而且日系厂商拼costdown也未必真正划算,加上品牌形象…等总体考虑,已经不能一招打通关。

S6520采用全新的「加值」设计观,从名词上看来,加值概念与加量差不多,都是赋予产品更多性能、功能、特性、特色…等,不过加量基本上与营销紧密绑在一起,技术设计者完全配合营销,例如,处理器频率愈飙愈高就是加量的明显代表,不过市场是否

真有需要?就不一定,因此加量技术观往往变成「你有、我也有」,纯属意气之争,也

增加成本、稀释获利。

「加值」技术设计观S6520拉开差异化隐藏密技

S6520加值设计概念是将技术用于规格表之外的部分,但是效果比加量可能更好,主要可分为散热、机构、电池续航力、组件4部分,大部分改变都是以技术为出发点,研

发者认为,从商务笔电角度重新检视哪些设计真正符合其定位,再将相关组件导入笔电设计中,由于没有意气用事的竞争,更能切合需求。

以散热为例,笔记本电脑十分重视散热,加量的设计观就是以更强、更贵但效果更好的风扇强化散热效能,S6520的加值设计观则是由技术分析散热强化的弱点为何?结果直指笔电使用一段时间后散热效率不彰的原因,并非没有强力风扇,甚至进气道也经过CAD分析,相当完美,不过累积的灰尘量,却让整个散热系统效率大减。

因此,对散热系统的加值方式,是针对防尘系统进行强化,例如,在下方进气道设立防尘过滤片,主进气口则加入闸状可清洗灰尘过滤器,这样的配置可减少机身内部进尘量超过60%,除维持散热效果的稳定性,亦能避免散热器内的风扇因为轴心进尘…等原因损坏,降低RMA机率。

如前所述,加值设计不止一处,其余部分将在各专属章节作更进一步的分析,整理出S6520利用加值设计拉开产品差异特性的内功所在。

图说:S6520以高价位要求,有其设计基础,不过外观与规格都无法针对此深入着墨。

图说:S6520营造「加值」的设计观无法由外部甚至规格查探,只有拆解才能了解设计精髓。

系统平台与处理器:Montevina C6模式但需避免重复唤醒问题

Montevina平台为基础的Centrino2架构,与过去Centrino架构强调的重点特

性,除性能方面提升,很大一部分技术重点是放在节能效率方面,甚至以节能效率作为区分产品等级标准,与过去以频率高低或是指令集搭载与否的方式类似,也可以看出Mobile Computing 1.0世代与2.0世代处理器扮演角色的转移。

1.0世代处理讲求效能,技术重点摆在如何提高效能,但是

2.0世代讲求每瓦效能比,虽然这个技术名词在1.0世代就已经开始普及,但是2.0世代成为处理器验证技术标竿,主要是强调静态功耗(Static Power)与动态功耗(Dynamic Power)都必须节能。

例如,以45nm制程为例,因为晶体管击穿造成的漏电问题(transistor leakage),理论上会让芯片静态功耗超过动态功耗(达到3倍),因此,虽然45nm制程理论上可降低动态功耗,但如果放任电流泄漏,静态功耗会让制程优势完全丧失,这也是许多IC难以导入45nm制程的原因。

提升效能非处理器首要目标降低动静态功耗优先

Centrino2架构所使用的Penryn核心45nm Core 2 Duo处理器,利用以铪(Hafnium)为基础的高介电常数(High-K)和金属闸极(Metal Gate)…等措施防止电流泄漏,这里的K所指的介电常数,如以原来使用的二氧化硅(SiO2)栅介质,其K值约为4-5,而High-K材料一般会在25以上(Intel未公布实际数值)。利用这种高-K材料,可以使得栅介质层厚度不必太薄,可明显降低栅电极漏电,最佳可达5倍。同时还提高了栅场效,驱动电流增加20%。

除处理器内部的静态功耗,降低动态功耗也不仅限于降低电压方式,因为Penryn核

心运作电压已经降到1.2V上下,降低效果有限,因为已经逼近临限电压(threshold voltage),所以从电路层次切入的改良法虽仍持续改良,但Montevina平台更从系统层次、架构层次、逻辑层次…等角度切入改良处理器动态功耗。

功耗降低非仅为延长电池时间

动态功耗处理牵动这么多层次的原因,在于过去Intel处理器常用的Speedstep技术,会将多核心处理器仍然视为1个处理器核心,但是大部分应用程序却仅多仅支持

单核心运作,但在此运作情境下,原本应该闲置无用的核心却仍得到全速运作,明显

可见是1个技术上的弱点。

因此Montevina平台的Penryn处理器修正了降低动态功耗的技术,分别为整合进阶

睡眠状态控制(Enhanced Sleep State Control)及动态智能型快取调整(Dynamic Intel Smart Cache Sizing)与深度低功耗节能技术(Deep Power-Down Technology)。

前述这些机制将系统电力状态分成C0、C1、C2、C3、C4、DC4、C6等7种模式,当某处理器核心闲置时,系统进入C1状态,将核心频率关闭;若再进一步进入C2,则核心及总线频率都关闭;C3则会将频率产生器关闭;C4状态则降低核心供电电压;当2颗核心都进入C4状态,会将L2快取完全关闭时,并启动更省电的DC4省电模式。

C6模式则是Notebook平台处理器专属模式,会将处理器整个架构状态储存在

On-die SRAM中,处理器几乎等于完全关闭状态,但是唤醒速度比整个系统进入待命或是休眠又快上许多,而且为避免反复睡眠与唤醒反而浪费功耗,C6模式还有专属的

判定机制,让处理器进入C6模式的时机更为精准。

由于Montevina平台中央处理器的效能应付目前应用程序都绰绰有余,且CPU几乎是整个系统最耗电的组件,因此,Montevina平台处理器设计宗旨以降低功耗为优先,除延长电池使用寿命,也可让笔电设计者有更多的功耗余裕设计笔电,加入更多的组件或功能,因此,亦是S6520加值设计观的推手。

此点由S6520选用的处理器便可看出端倪,虽采用T9400处理器版本(1,065MHz前端总线、6MB L2快取,频率亦高达2.53GHz,TDP 35W),但主推采用P8600处理器版本,处理器对半仅3MB、频率略降到2.4GHz,但TDP降到25W,与SFF版本的17W已经相去不远。

图说:以铪(Hafnium) 为基础的High-k材料作为闸极电介质,可减轻45nm制程的静态功耗损失。(Intel)

图说:动态功耗使用降低电压的传统方式,成效有限,目前更由系统层次、架构层次、逻辑层次…等角度切入设计降低动态功耗。(Intel)

图说:S6520拆解版本使用P8600处理器,TDP仅25W,与削减封装与效能的SSF版本之17W已相去不远。

网络与储存设备:Modem IC模块化省机构空间DVD安装槽重视结构强度

无线网络模块是现代Notebook相当重要的组件,也是Centrino架构重要的一环,Centrino 2架构对此处亦有不少着墨,不过进步幅度相比于处理器及芯片组则显得相对不足。主要原因在于下一代无线网络传输规格尚处在规格分歧,不完全是技术主导的议题。

Centrino 2架构采用的无线网络模块为5300AGN或5100AGN模块,取代4965AGN 无线网络模块,S6520使用5300AGN。但实际上两者规格皆支持802.11 Draft-N 无线标准,乍看下似乎没有进步,但5300AGN模块利用3 x 3 MIMO天线组态,传输速率可达到450Mb/s,较4965AGN的300Mb/s快50%,不过5100AGN模块因为仅2 x 1组态,传输速率与4965AGN相同。

由于传输速率相同,光看规格会认为不需有5100AGN出现,沿用4965AGN即可,不过在Mobile Computing 2.0思维下,就算频率相同,功耗控制较佳者仍会胜出,5000系列优势即在此,5100AGN链接网络状态下闲置耗电量低于25毫瓦,约仅4965AGN的20%,又可为笔电增加更多的功耗余裕。

实际上Centrino 2架构较受注目的关键,应该是研发代号为Echo Peak的

5350/5150 WiMAX无线网卡,不过目前由于基础建设不足,各地区WiMAX频谱不完全相同,目前台湾笔电尚未有搭载5 x 50网卡的机型出现,不过由于无线网卡的模块化设计,未来仍有更换可能性。

Modem在S6520成模块化装置兼顾成本与加值

S6520的无线网络采目前最快的802.11n 450Mb/s规格,加上拥有GbE等级有线网络,看似设计已经相当完整,但S6520还追加56K Modem模块,提供调制解调器网络支持能力,也是加值设计思维的展现。

不过在普世高谈高速无线网络的年代,有线网络技术已受到排挤,何况是更老旧的数

据网络技术?不过此点加值设计并非完全由技术观察,而是由实务面主导的设计,毕

竟无线网络全球覆盖率尚难称普及,甚至有线网络建设也未达100%,许多地区仍须仰

赖调制解调器上网。

S6520搭载的调制解调器模块为Agere Delphi Modem D40,标示上为Agere systems的产品,不过Agere systems 2006年被LSI并购,因此,目前应该算是LSI的产品,此调制解调器组件数众多,装载于1片独立的PCB板上并覆盖隔热胶布,显见组件发热量不低,以现今技术观察,这些组件或已经可整合成SoC化架构。故S6520采用虽没有以SoC精缩体积,但仍算模块化的Agere Delphi Modem D40,

仍可以在加值之余,随时将此组件移、除节省成本,而不会妨碍整体机身设计,应是在调制解调器选择已经不多情况下,兼顾成本与加值观点的折衷设计。

SATA刻录机导入无明显优势但插槽可供电池使用

由于闪存储存媒体发达,如快闪记忆碟主流规格推进到16GB后,其容量亦已超越

4.7GB的DVD光盘片甚多,加上许多驱动/应用程序已改为网络下载模式,故光驱的存废,成为Notebook相当头痛的规格。

就技术上而论,光盘刻录机无论读取速度、功耗、便利性…等技术特色,亦占用大量机内空间,加上仍有资安…等许多议题尚待克服,只读光盘不会被病毒入侵的优势在某些情况下相对重要,S6520这类商务导向的笔电设计,仍将DVD光盘刻录机列为标准配备,而S6520采用SATA光驱的原因主要是ICH9-M已不支持原生IDE接口。

其实光驱存在,亦可利用插槽提供加值功能,最重要的是扩充电池(Modular Bay Battery),可再为S6520提供2,500mAh 10.8v额外电力,对于行动应用情境相对重要,加上SATA光驱成本下降,所以才有SATA光驱设计,也许未来此插槽将反客为主,以多功能插槽为要求,未必一定搭载光驱,S6520的机构设计已经有了预告。

图说:S6520采用带宽达到450Mb/s的5300AGN模块,功耗亦降低。

图说:5300AGN需要3天线组成MIMO数组,才能达到最高传输速率,天线配置模式经由拆解一目了然,因为薄边框设计,由中间直接穿过。

图说:加值设计观下,S6520腾出空间内建了Agere Delphi Modem D40 56K V92调制解调器模块。

图说:在Blu-Ray刻录机尚未正式接班情况下,DVD刻录机在商务笔电的角色渐显尴尬,S6520显示安装插槽的重要性,可能都超过刻录机本身。

机构设计:导入Heat-Plate-Assy散热设计

S6520外观与一般笔电大同小异,主要强调的机构优势,从外表看起来似乎也只有SlimEdge Design这项薄边框设计,虽然S6520相较于前代边框又更薄(仅5mm),

由于已非首度设计,震撼力不大,但是拆解后发现内部机构另有玄机,处处可见加值概念的设计观。

散热机制设计加值,导入Heat-Plate-Assy即在一般作为支撑与机身骨架的键盘下方内支架上,采铝合金材质并加入导热管,让支架本身成为芯片组散热片,此支架的散热表面积远大于内部任何散热片,加上原本为强化结构的圆形孔隙,让内部气流具增加碰撞散热的效果,解决芯片组散热问题。

此设计的优势在于,处理器与芯片组这2大热源可以分别处理散热,而且芯片组热能还可透过机体传导、自然散发,亦能减少散热器负担,在主板PCB组件配置上,处理

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