Cuando Apple Inc. lanza un nuevo iPhone, las firmas de análisis como IHS Inc., UBM e iFixit rápidamente lo analizan al detalle y destacan los costosos componentes en su interior tal como la pantalla, el procesador, la batería y los chips de memoria. Sin embargo, como todos los productos electrónicos, el iPhone también contiene dispositivos más pequeños que son ingredientes esenciales del diseño, incluyendo los capacitadores.
El análisis detallado de IHS del iPhone 6 ilustra el papel crítico que tienen los capacitores en productos electrónicos de marquesina, con un aproximado de 730 de estos pasivos encontrados en el teléfono inteligente. Los capacitores están presentes en cada subsistema importante del iPhone 6, ilustrando cuán omnipresentes son estos dispositivos.
Lista de materiales expuesta
En un análisis minucioso preliminar llevado a cabo en septiembre de 2014, IHS calculó que la lista de materiales (BOM) del iPhone 6 equipado con 16 gigabytes (GByte) de memoria flash NAND hacía un total de $196,10.
De hecho, los artículos costosos con tecnología innovadora son responsables de la mayor parte del costo.
Por ejemplo, el subsistema de la pantalla del iPhone 6 usa pantallas LCD táctiles avanzadas, de alternancia en el plano, con tecnología Retina de alta definición de Apple. El procesador de aplicaciones es A8 de Apple, que era innovador en ese momento, fabricado usando una tecnología de fabricación de semiconductor nanómetro 20 de vanguardia y que incluía el doble de transistores que la generación previa A7.
IHS no reveló el precio por pieza para estos componentes importantes, pero la pantalla y los subsistemas del procesador de las aplicaciones en el iPhone 6 cuestan $45,00 y $20,00 respectivamente.
Momento de fama de los capacitores
En contraste, todos menos uno de los capacitores en el iPhone 6 cuesta fracciones de centavo por dispositivo. Cuando se suman, los 730 capacitores en el teléfono inteligente cuestan solo $2,13; lo que representa solamente un 1 por ciento de la BOM total.
Sin embargo, los capacitores penetran cada parte del diseño, desde la placa de circuito impresa (PCB, por sus siglas en inglés) principal, hasta la PCB de la interfaz y la salida/entrada el botón de inicio de la PCB, el micrófono frontal de la PCB, el módulo de visualización, el botón de activación/espera/flash de la PCB.
Todos excepto uno de los capacitores en el producto es un dispositivo cerámico de múltiples capas (MLCC). Esto refleja el estado del MLCC como el capacitor más común encontrado en dispositivos electrónicos, con un cálculo de 1 trillón de estos dispositivos usados cada año. IHS identificó los MLCC ya sea como capacitores X5R/X7R, dispositivos C0G/NP0 o piezas de alimentación. Los sobrenombres NPO, X5R y X7R definen el rango de temperatura y dieléctrico y la carga de capacitancia permitida.
Los capacitores cerámicos de alimentación participan en propósitos de derivación. Vienen en forma de tubo, con metalización interior de contacto con una metalización exterior y de plomo para el soldado. La parte sobresaliente fue un dispositivo encapsulado de tantalio de Rohm Co. Ltd. Este dispositivo, el capacitor más costoso en el iPhone 6, tenía un precio de alrededor de $0,02. Los capacitores de tantalio se emplean en circuitos de muestra y espera y filtrado de suministro de energía en teléfonos celulares y placas madre informáticas. El capacitor de tantalio Rohm se usa en la PCB principal del iPhone 6.
Capacitores a través de la placa
Los capacitores en el iPhone 6 se encuentran en los varios subsistemas del teléfono inteligente.
La PCB principal del teléfono contiene la funcionalidad central del iPhone 6, incluyendo el procesador A8, la DRAM, el modem inalámbrico y los sensores del giroscopio y del acelerómetro. Debido a que incorpora todas estas funciones clave del sistema, la PCB principal también contiene el número más grande de capacitores de cualquier subsistema del teléfono inteligente hasta el momento, con 682 dispositivos.
El próximo número más grande de capacitores se encuentra en la PCB de interfaz e I/O, con 17 dispositivos. El módulo de visualización/pantalla táctil es el siguiente con 11 capacitores. A esto le sigue el botón de inicio con nueve, la PCB del micrófono frontal con siete y la PCB del botón de activación/espera/flash con cuatro.
Eficiencia de Apple
El gran número de capacitores en el iPhone 6 es aún más sorprendente si uno tiene en cuenta el enfoque eficiente y altamente integrado de Apple en relación a la electrónica móvil. Los productos móviles de Apple son famosos por concentrar su funcionalidad en circuitos grandes integrados, lo que minimiza el uso de componentes más pequeños, tal como pasivos y discretos.
El secreto del diseño elegante de Apple es su control minucioso en el diseño, software y selección de componentes para sus productos. Mientras Apple produce su propio sistema operativo (OS), otros fabricantes de dispositivos móviles usan sistemas operativos de terceros. Apple además desarrolla sus propios planos, mientras que otras compañías a menudo emplean diseños de referencia que emplean diseños de referencia de proveedores de semiconductores y fabricantes por contrato. La compañía además lleva a cabo su propio diseño de su circuito integrado de procesamiento clave.
Este enfoque permite que Apple alcance eficiencias de diseño en dispositivos móviles que otros fabricantes de tablets no pueden lograr. Estas eficiencias se manifiestan en áreas como la densidad de la memoria, el uso de la batería, el costo, el ahorro de espacio y el rendimiento y conteo de componentes, de acuerdo a IHS.
El enfoque menos integrado usado por otros fabricantes significa que, comparado con los productos Apple, incluso más capacitores pueden encontrarse en sus teléfonos inteligentes.
Perspectiva general del capacitor
Apple es un actor principal en el mercado de los teléfonos inteligentes, sin embargo se espera que los productos en base al sistema operativo iOS de la compañía correspondan a menos del 17 por ciento de los envíos de unidades en el mundo en 2015, de acuerdo a la firma de investigación de mercado IDC. La amplia mayoría de los envíos restantes serán contabilizadas por Android. Esto significa que un número abrumador de teléfonos inteligentes enviados cada año usan diseños con componentes más discretos y pasivos que los que se encuentran en la línea iPhone.
El mercado de teléfonos inteligentes continúa expandiéndose, ya que estos dispositivos ingresan en la porción del mercado de otros tipos de teléfonos celulares. Se espera que los pedidos de teléfonos inteligentes en el mundo se eleven a 1,5 mil millones de unidades en 2019, desde los menos de 1,2 mil millones en 2015, según el IDC. Todo esto significa que la oportunidad para los capacitores en los teléfonos inteligentes continuará expandiéndose en los próximos años, lo que resultará en ventas elevadas para los proveedores pasivos.