拆解:Google Home Hub智能揚聲器和顯示屏

2020-12-23 EDN電子設計技術

我記得曾經說過，我的家是以Amazon Echo為中心的，但Google的智能揚聲器和顯示屏生態系統也有很多擁躉。所以，每次看到我還沒拆解過的Google產品在大力促銷，尤其是碰到我以前寫過的產品時，都會產生強烈的衝動，想買下來滿足你我的好奇心。IB8ednc

去年夏天就出現了這種情況，當時沃爾瑪有一個促銷活動，將免費的Smart Light Starter Kit智能燈泡入門套件（包括一個Google Home Mini和一個GE C-Life智能燈泡）與一個優惠30美元的Google Home（現在的Google Nest）Hub打包銷售，一共只要79美元。之前我已經拆解了智能燈泡和Home Mini（現在的Nest Mini），而Home Mini我準備當禮物送人了。本文要拆解的是其中的第三位成員——Google Home Hub。IB8ednc

儘管折扣很大，還附帶贈品，但這個產品仍是新的。在我買它的時候，沃爾瑪在網站上稱其為「Google Nest Hub」，但我注意到實際包裝上標的是「Google Home Hub」。我猜測這就是促銷的原因：Google正對其「Nest」系列產品（及Home Mini等其他產品）進行品牌重塑，所以暫時降低價格以清理庫存，而不是將零售商手中的現有設備貼上新標籤。IB8ednc

Google Home Hub的尺寸和重量分別為：IB8ednc

  • 深度：67.3mm
  • 寬度：178.5mm
  • 高度：118mm
  • 重量：480g

和往常一樣，我用一個直徑19.1mm的1美分硬幣來進行尺寸比較。設備頂部有兩個麥克風孔（產生「波束形成」背景噪聲抑制陣列），分別位於環境光傳感器的兩側（圖1）。環境光傳感器可以自動調節1024×600（169.5ppi）的7」LCD的背光強度（正如我在之前的文章中所指出的，與一些競爭產品相比，這款圖像傳感器並不能捕獲靜止圖像和視頻以進行遠距離社交通信。）IB8ednc

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圖1：Google Home Hub正面圖。IB8ednc

Google Home Hub背面也比較簡潔（圖2）。IB8ednc

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圖2：Google Home Hub背面圖。IB8ednc

在Google Home Hub的背面，頂部是麥克風陣列的手動靜音開關，左邊緣是音量調節按鈕，右下方是電源輸入孔。IB8ednc

這看起來有點單調，但設備左右兩側的設計更加樸素（圖3）。IB8ednc

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圖3：Google Home Hub的側面設計簡潔。IB8ednc

最後，我們看一眼底部的橡膠「腳」（圖4），可以看到FCC ID：AR4F1A。IB8ednc

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圖4：Google Home Hub底部的橡膠「腳」。IB8ednc

現在該深入內部了。我試圖用一字螺絲刀將粘合在一起的顯示屏組件與設備的其餘部分分離。看看發生了什麼（圖5）！這就是為什麼我從來不自己更換智慧型手機屏幕（或者在拆解過程中把顯示器拆下來）的原因。IB8ednc

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圖5：拆解中弄碎了顯示屏。IB8ednc

成功了！但是旁邊弄破了，還有玻璃碎片粘連在上面（圖6）。IB8ednc

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圖6：顯示屏拆下來了。IB8ednc

下一步是斷開將設備兩半連接在一起的柔性PCB電纜（圖7）。IB8ednc

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圖7：拆下將設備兩半連接在一起的柔性PCB電纜。IB8ednc

戴上厚厚的手套，清除殘留的玻璃碎片，我注意到露出的另一個螺絲頭。用我的常備iFixit 64合1螺絲刀套裝，我擰下了用來固定各個組件的幾十顆螺釘。絕大多數螺釘都是T4或T8梅花頭，只有一個例外（具體是哪一個，我們後面再說）。繼續！IB8ednc

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圖8：右邊的組件包含主PCB和輔PCB，左邊的組件包含揚聲器和電源輸入口。IB8ednc

如圖8所示，右邊的組件包含帶散熱裝置的主PCB，以及包含環境光傳感器和兩個MEMS麥克風的輔PCB。左邊的組件包括揚聲器和電源輸入口。位於底部的柔性PCB電纜將主PCB連接到揚聲器和電源輸入口（還有其他組件，馬上會講到）。上面的柔性PCB電纜將主PCB連接到輔PCB，後面的雙線電纜則將主PCB連接到揚聲器。再繼續。IB8ednc

往裡看，底部是錐形揚聲器。有趣的是，其輸出指向設備內部，而不是直接指向外部。這樣的設計既可以通過頂部的通風孔重定向聲音，也可以將設備機箱用作共振外殼。IB8ednc

接下來，拆下白色塑料外殼及白色底座，剩下一個大塑料塊。注意，揚聲器還在裡面。IB8ednc

然後拆下橡膠腳（圖9）。IB8ednc

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圖9：拆下橡膠腳。IB8ednc

這步操作相當容易，因為橡膠腳只是粘在那裡。如圖10所示，拆下橡膠腳後，裡面是一個隱蔽的micro-USB連接器，旁邊是電源輸入口，黑客社區中有說這其實是一個服務埠（我猜它也可能在組裝線上用於初始固件編程）。IB8ednc

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圖10：拆下橡膠腳後，裡面是一個隱蔽的micro-USB連接器，旁邊是電源輸入口。IB8ednc

圖11是多連接器組件。IB8ednc

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圖11：micro-USB連接器。IB8ednc

我所看到的是，它不包含有源電路，僅包含信號路由走線（當然還有連接器本身）。其下面的白色塑料塊除了增強機械強度，沒有其他特殊用途。IB8ednc

現在，我們來探究那一大塊黑色塑料的內部。相信我，揚聲器上的那塊磁鐵夠強（圖12）。IB8ednc

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圖12：Google Home Hub內的揚聲器。IB8ednc

最後，我們來看前面提過的包含兩塊PCB和散熱器的組件，如圖13所示。順便說一句，你見過哪個設備裡有如此多的二維碼貼紙嗎？IB8ednc

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圖13：包含兩塊PCB和散熱器的組件。IB8ednc

散熱器上方是兩個MEMS麥克風，以及環境光傳感器/麥克風靜音開關。散熱器左側是多天線組件（圖14）。IB8ednc

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圖14：橙色部分為帶狀天線組件。IB8ednc

Home Hub支持藍牙5.0，以及2.4GHz和5GHz Wi-Fi頻段。其FCC認證文檔中僅標明橙色帶狀組件是一個天線，但按它的設計應該至少有兩個天線，一個用於2.4 GHz，另一個用於5GHz（有時為了節省空間和成本，用單個天線同時支持藍牙和2.4GHz Wi-Fi，但雙天線仍是最佳方法）。IB8ednc

我最初認為橙色帶狀天線右側的藍色組件可能是另一個MEMS麥克風陣列，但文檔中根本沒有提及，而且也找不到從這個組件到外部的直接通路，因此我猜測它一定是天線，這種情況我之前從沒遇到過。你們怎麼看呢？我之所以相信這些都是天線，還有一個原因就是它們都鄰近無線控制器IC（我們很快會見到它的真容）。另外，如果看一下兩個天線之間，你會發現該設計中唯一的一個十字頭螺絲，我在前面提過。IB8ednc

好了，現在拆下散熱器（圖15）。IB8ednc

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圖15：拆下散熱器。IB8ednc

散熱器下面是兩個法拉第籠，其中一個上面貼有一塊雙面導熱膠帶（圖16）。我敢肯定它的下面是系統處理器，有沒有人願意和我打賭，看看我說的是否正確？IB8ednc

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圖16：散熱器下面是兩個法拉第籠，其中一個上面貼有一塊雙面導熱膠帶。IB8ednc

不出所料，其中一個法拉第籠內是Broadcom BCM4345藍牙+雙頻Wi-Fi控制器IC（注意它與上述的藍色天線組件相鄰）。另一個法拉第籠內有兩個Nanya NT5CC256M16EP-EK 4Gb ×16 DDR3 SDRAM，以及一個Kioxia（我以前從未聽說過這個公司）TC58NVG2S0HBAI6 4Gb SLC NAND快閃記憶體（順便說一句，雖然Google參考設計是基於Android Things作業系統的，但實際上Home Hub採用的是Google Cast作業系統）。最後需要提的是還有一塊導熱膠帶（圖17）。IB8ednc

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圖17：法拉第籠內還有一塊導熱膠帶。IB8ednc

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圖18：另一塊散熱膠帶下面是Amlogic的S905D2G。IB8ednc

瞧，跟想的一樣，膠帶下面是系統SoC，Amlogic的S905D2G，它包含四個Arm Cortex-A53處理器內核和Mali-450圖形處理器內核（圖18）。IB8ednc

現在將PCB翻過來，看看另一面有些什麼（圖19）。IB8ednc

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圖19：PCB的另一面。IB8ednc

這一面的IC只有另外兩個Nanya DRAM（NT5CC128M16JR-EK），每個DRAM容量為2Gb ×16。我下意識的反應是，這兩個DRAM用於完成圖形幀緩衝功能，之前的兩個則用於一般的系統數據和代碼執行功能，但也有可能這些DRAM組合在一起形成一個非典型1.5GB內存陣列。這一面PCB還有一個有趣的設計是和顯示屏背面匹配的一組導電墊片，在之前的圖片中應該可以看到它們。我猜這些墊片用於提供公共的「接地面」。IB8ednc

讀者朋友，你們對Google Home Hub的設計有何見解？IB8ednc

（本文授權編譯自EDN英文網站，原文參考連結：Teardown: Google Home Hub smart speaker and display，由Jenny Liao編譯）IB8ednc

本文為《電子技術設計》2021年1月刊雜誌文章，版權所有，禁止轉載。免費雜誌訂閱申請點擊這裡。IB8ednc

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