在我們深入細(xì)節(jié)之前，先來(lái)了解陀螺儀是做什么的吧。根據(jù)維基百科的定義：「陀螺儀是用于測(cè)量或維持方向的設(shè)備，基于角動(dòng)量守恒原理。」這句話的要點(diǎn)是測(cè)量 或維持方向，這是 iPhone 4 為何搭載此類設(shè)備的原因。機(jī)械陀螺儀 — 例如左側(cè)這只 —中間有一轉(zhuǎn)盤，用以偵測(cè)方向的改變。iPhone 4 采用了微型的，電子化的振動(dòng)陀螺儀，也叫微機(jī)電陀螺儀。
第二步
微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）是一種嵌入式系統(tǒng)，在極小的空間內(nèi)集成了電子和機(jī)械構(gòu)件。一個(gè)基本的 MEMS設(shè)備由專用集成電路（ASIC）和微機(jī)械硅傳感器組成。在 iPhone 4 中發(fā)現(xiàn)的 AGD1 2022 FP6AQ 芯片據(jù)傳是由 ST微電子設(shè)計(jì)的 MEMS 陀螺儀。
Chipworks 公司已確認(rèn)，該陀螺儀幾乎同目前市售的 ST 微電子 L3G4200D 一模一樣。左側(cè)是在 L3G4200D 中發(fā)現(xiàn)的GK10A MEMS 內(nèi)核照。GK10A由一個(gè)被稱作「待驗(yàn)質(zhì)量」的金屬片組成，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)加載于驅(qū)動(dòng)電容片時(shí)，導(dǎo)致其產(chǎn)生振動(dòng)（振蕩）。當(dāng)用戶旋轉(zhuǎn)手機(jī)，在科里奧利力 （Coriolisforce）的作用下，在 X，Y 及 Z 軸產(chǎn)生偏移。專用集成電路處理器感知到待驗(yàn)質(zhì)量通過(guò)其下電容器板和位于邊緣的指電容的偏移。
上圖中的 V654A 芯片將來(lái)自 GK10A 中微小的電容信號(hào)轉(zhuǎn)換成 iPhone 4可以接收的數(shù)字信號(hào)。該數(shù)據(jù)可用于，例如，視頻游戲中的方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)，或*眼瞄準(zhǔn)。給機(jī)械工程師的參考：MEMS 陀螺儀的靈敏度通常以mV/dps（或度每秒）衡量，因此振蕩器的輸出量（mV）除以敏感度（mV/dps）得到了角速率，以度每秒衡量。
上圖并不是 iPhone 4 的元件，但放在這里是為了解釋 MEMS 陀螺儀不可思議的結(jié)構(gòu)。照片所顯示的是 ST LYPR540AH三軸陀螺儀，通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）拍攝。MEMS 器件需要極其復(fù)雜和敏感的制造工藝，才能生產(chǎn)出準(zhǔn)確可靠的傳感器。大多數(shù) MEMS器件需通過(guò)膜的沉積，在蝕刻后保持無(wú)遮罩區(qū)域的形狀，最后蝕去多于的膜，完成最終產(chǎn)品。
有些 MEMS 陀螺儀的振蕩器設(shè)計(jì)令人贊嘆，例如上圖的 Kionix陀螺儀。這是一種肉眼看不見的美，深藏在黑色的封裝里。圖像中的比例尺顯示了其極小的規(guī)格。第二幅圖片（可訪問(wèn) iFixit網(wǎng)站查看）中振蕩器的厚度大約為頭發(fā)平均直徑的四分之一，或三個(gè)紅細(xì)胞并列的長(zhǎng)度。
這里展示的是 SiTime 公司的 SI8002AC，外防護(hù)罩已移除。專用集成電路 — 用于轉(zhuǎn)換振蕩器的原始信號(hào) —堆疊在振蕩器上方，二者用線接和，以利信號(hào)傳輸。整個(gè)單元密實(shí)的封裝在塑料外殼中。第二幅是博世 BMA 220 層疊核心的 X光結(jié)構(gòu)照片。電線將二者連接在一起，并將信號(hào)引至球形柵格陣列（編者：BGA）。堆疊式芯片使得制造商在同一封裝內(nèi)加入更多的功能。這對(duì) iPhone4 等移動(dòng)設(shè)備來(lái)說(shuō)尤其重要，因?yàn)殡娐钒蹇臻g有限。
這兩張照片是掃描電子顯微鏡所攝 SiTime SI8002 AC 內(nèi)的振蕩器。MEMS器件的設(shè)計(jì)、制造與實(shí)施需要大量的工程學(xué)參與。MEMS器件真正彌合了電子與機(jī)械工程之間的缺口。而設(shè)計(jì)這樣的設(shè)備需要工業(yè)、材料、 機(jī)械、電子、和軟件工程的通力合作。大力感謝 Chipworks提供的圖片！
