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你有没有想过,没有PCB的电子设备是什么样的?

知乎?? 2015年11月24日 ?? 收藏0
引言:我们经常看到一些开脑洞的问题与回复,对于这个问题,大家的回复都是“暂时还没什么把pcb干掉的好方案”,当然也有人认为用其他方式“部分”代替pcb是可能的,比如芯片间无线通信而取消走线和有线接口,但并没本质变化。

此外,吐槽一句,芯片都有厂商Logo,PCB这么重要的东西,却很有很多终端厂商不允许PCB制造商打上自己的标记,且消费者也很少会了解到这一层幕后英雄。

以下是网友“疯狂的蔬菜”的开脑洞回答。

手机电脑这样的消费电子产品,各种媒体渠道在宣传过程中无不是几核CPU几G RAM几代eMMC的时候,如果说PCB是“低级”的组件的话,我就明确地告诉你,不用PCB,电脑应该是这样的

而不是这样的:

告诉我,你愿意在家里面专门腾出一个空房间,就为放一台“不用电路板”的电脑吗?

现在的集成电路技术尚且能在摩尔定律的预言下高速发展,但是远没有发达能到将一台电脑,或者手机所有功能模块的集成电路做到一块die上并保质保量大规模生产的程度。或许你听过有种东西叫“胶水封装”,能把几个芯片弄到一块,看上去是这样的:

且慢,底下的不还是传统意义上的PCB吗?!

那既然在一块die上不能做出所有功能,那贵一点我也从了,可不可以将几块实现不同功能的die堆叠起来,做所谓的“3D”集成电路?有一种TSV(Through-Silicon Via)技术可以实现不同wafer或者die上的电气连接。多花了不少钱,总算在一块集成电路的package里面做好了所有功能,但是你的USB接口怎么办?耳机插孔怎么办?

这还不是得做一块电路板把所有的外部接口引出来吗?!

说了这么多,我只是想表达一个观点:电子产品里面何为“低级”?哪些才是“低级”的,“没有技术含量”的组件?一直都存在的组件,必然有它存在的合理性。无论是从设计的角度考虑还是从成本、生产还有消费者使用和售后服务检修的角度来考虑,一个电子产品是不可能将所有功能模块只用一块集成电路实现,或者打包放在一个封装内的。

你可以说我用蓝牙耳机、无线充电,用MEMS的麦克风和扬声器,这样子不就不用任何外部连接了吗?但是问题是这样子的手机或者电脑造出来,有多少人愿意埋单?出问题了除了换新的还有别的方法吗?敏感部分怎么做电磁屏蔽?

即使是在最一成不变的电路板上,业界也是在不断地付出努力研发新技术去推进它进步的。

比如FPC(柔性电路板)这种东西,在消费电子产品里面用得越来越多了。最主要的优势是耐弯折(要配合电路元件实现),问题是贵且在极端环境下可靠性不够。

Olympus Stylus by Steve Jurvetson - CC BY 2.0
"Olympus Stylus" by Steve Jurvetson - CC BY 2.0

还有SIP(System In-Package),典型如Apple Watch里面用到的SIP,能够将整个主板做得非常小,问题就一个字:贵。

还有我在之前的一个问题里面提到的光速变慢,会影响计算机速率和网络带宽吗?——有用户回答,做高速总线的其实巴不得光速变快,这样就可以轻松提高传输数据的速度了。但问题是在现有的物理理论框架下光速是不可能变得更快的。要想电路板上的电信号传得更快,只能用介电常数更低的材料而不是常用的FR4玻璃纤维。问题是换了一种材料消费者能仅凭肉眼看出来然后赞赏厂商的设计吗?电脑主板有多少人会去留意厂商多上了几层板去优化信号完整性和电源完整性,而不是所谓的“性价比”?从不久以前的“黑色主板质量更好”这种论调的泛滥就知道在目前的消费电子市场这样搞是不行的。

所以总结一下,为什么科技这么发达,电子产品还在用电路板这种低级的东西?

? 电子元件之间的电气连接必需和产品小型化要求。总不能往外壳里面塞一堆电线。

? 产品的市场定位决定了不可能有成本用更高级的东西。

? 用了更高级的物料和技术,还有生产技术,但是消费者没发现,或者根本不懂。


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PCB? 消费电子? 柔性电路板?

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