iPhone 12 MagSafe磁吸充电器IC级分析：科技感满分
为了让大家对苹果iphone12 magsafe磁吸无线充电器有更加全面的了解，我们合cnas授权的芯片分析实验室西安半导体功率器件测试应用中心，共同对magsafe磁吸无线充电器进行芯片级的分析。
西安半导体功率器件测试应用中心是国家cnas授权的第三方实验室，实验室由四个科室组成，分别为半导体测试实验室，主要进行半导体动态、静态、热参数的测试；半导体失效分析实验室，主要进行各类半导体器件的失效分析；半导体可靠性实验室，主要各类半导体器件提供全面的可靠性测试评估；半导体应用实验室，主要从事器件在系统级应用、测试及分析。
苹果magsafe无线充电器的包装盒仍然是典型的苹果风设计，白色基调，形状方正。盒子正面设有苹果logo、magsafe charger和产品外观图，十分简约。
纸盒内部采用纸槽用来放置充电板，中间卡纸固定线缆。整个包装全部纸质化，可以说是苹果环保行动的一个很好体现。
iphone12 magsafe磁吸无线充电器主电路由两部分组成，分别为usb type-c线头单元电路及线圈发射单元电路。无论是线头部分还是发射部分，整个充电器做工紧凑，体积极小，铝型材后壳，科技感十足。
线圈发射部分外观
线圈发射部分 x ray图
从发射部分的xray图中可以清晰的看出16块钕铁硼强磁铁拼装成的环形磁铁，同时线圈、电路板及线圈的焊接点均清晰可见。
usb-c部分外观
usb-c部分 x ray图
从线头xray图可清晰看出其电感、线头焊接点，电路板及输出的三颗电容，拆解后经测量其容量为22μf。
usb type-c线头单元解剖后发现其主要ic有两款，分别是同步boost ic 和type-c接口控制ic。该两款ic封装形式均为fc-bga（flip chip ball grid array），该种倒装技术较我们常用的wirebond封装技术的芯片有较好的emi特性及电性能，同时可将wirebond封装芯片芯片的面积减小30%-60%，这种封装方式特别适合magsafe磁吸无线充电器这种对产品尺寸要求极高的产品，因此iphone12 magsafe磁吸无线充电器采用的主控ic均为fc-bga封装的ic。
boost采用ti的ic，丝印为2ash。ti官网未查到相应型号，根据管脚功能及封装形式推测该ic应该为ti为apple定制的boost升压ic，ti该款ic市场版本型号为tps61178，为内部集成2颗16mω的同步boost ic。有强制pwm模式和轻载pfm两款可选。
boost 升压ic xray图
boost 升压ic decap 图
结合xray、decap图、电路板上测量、tps61178规格书等信息可确认出其中见三个竖形铜框架分别为该款ic的vout、sw、gnd等功率管脚，从去除框架的的decap图中可看出其中导电的三个管脚周围形成的方框是两颗同步升压mos管，左右两侧为ic的控制及保护电路。
tps61178的典型应用如上图所示，magsafe磁吸无线充电器实际使用时电感采用3.3μh的电感，输出采用了3颗22μf的电容并联，取值也与tps61178典型取值一致。
usb type-c控制器采用的赛普拉斯的cypd2104，赛普拉斯目前已被英飞凌收购。cypd2014内部集成了32位的arm cortex-m0处理器，支持一个type-c端口，符合pd标准。采用bga封装，体积极小。
赛普拉斯 cypd2104 xray图
cypd2104 在线缆上的典型应用图
cypd2104 decap图
在升压线头上面，除过上面两个主控ic外，另外还有两颗ic，丝印分别为1324v和2p，这两颗ic的外观及解剖图分别如下：
丝印1324v的芯片和丝印2p的芯片外观
1324v xray 图
1324v decap图
1324v decap图
1324v从其decap的图片来看，其有大面积铜框架左侧部分很大可能是两颗mos，右侧则是芯片电路部分，mos管用于输入过压过流保护功能，保护接口和后级元件不被损坏。
2p xray图
丝印为2p的ic则采用相对传统的dfn封装形式，从其xray图片可以看到明显的打线。
2p decap 图
decap图片放大
通过decap图片看出这颗ic来自安森美，ncp715，低功耗宽输入ldo。xdfn6封装，结合丝印信息判断是一颗3.3v稳压。
线圈发射部分由两部分电路组成，分别是连接认证控制部分和无线充电线圈发射部分，从充电头网之前的解剖图片中可以看出，两部分分别被屏蔽罩盖着。无线充电线圈外侧是nfc线圈。线圈发射部分的控制采用的st意法半导体的芯片，st官网在无线充方向应用的发射芯片为stwbc-mc，而本次解剖的型号为stwpspa1，应该属于st为apple定制ic。
该ic直接采用晶圆级封装（wl-csp wafer level chip scale package），这种封装的器件成品大小与芯片尺寸相同，与传统封装形式相比，该封装最大程度的降低了封装导致的体积增加，该封装形式的优势与fc-bga的优势类似；不同的是fc-bga是关于管脚焊接的工艺角度来说，wl-csp则是从芯片本身的角度来考虑，本次的线圈主控ic stwpspa1则同时用到了fc-bga和wl-csp两种技术，从而使得芯片封装的体积最小化，magsafe磁吸式无线充使用该种封装的器件从而使得体积优势最大化。
stwpspa1 xray图
stwpspa1 decap图
通过decap图可以看出，stwpspa1芯片右侧内置两颗mos管，与芯片外置的两颗组成h桥驱动无线充电线圈。
发射端的认证芯片同样采用st的芯片，为stm32f446mey6，用于连接认证以及无线充电器其他保护控制功能。
stm32f446mey6是st的带dsp和fpu的高性能基础系列arm cortex-m4 mcu，其封装也采用的wl-csp封装，用于减小封装体积。stm32f446mey6同样的采用了fc-bga和wl-csp两种封装技术，不同的是其芯片表面涂上了一层黑色的涂层，用于保护芯片。
stm32f446mey6 xray图
stm32f446mey6 decap图
为stm32f446mey6供电的是一颗mps的降压芯片，同步整流，采用dfn-8封装。
mps降压芯片x ray图
发射线圈旁边还有两颗mos管，这两颗mos管为dfn3*3的封装，丝印为06 obu。
06 obu xray图
06 obu decap图
06 obu decap图
这两颗mos则采用了传统的框架打线工艺，从图片中可以清晰的看到其框架、晶圆、打线等结构。
结语：
苹果magsafe磁吸无线充电器电路设计复杂，体积极小，主控ic均采用了fc-bga倒装技术，发射线圈部分的ic还采用wl-csp技术，从而使得magsafe磁吸无线充电器的电路部分的体积降到最小。
iphone12 magsafe磁吸无线充电器不仅在系统级设计上采用了最新的无线充电技术，在芯片选用上也采用了先进的半导体器件，同时里面用到多款定制规格的ic，整个产品结构紧凑、质感优良、科技感十足。
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