掌握產品薄型化趨勢的設計關鍵
- DIGITIMES企劃
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從WWDC(Apple Worldwide Developers Conference) 2013最新發佈的MacBook Air產品觀察，可攜式資訊產品的薄化設計似乎已經面臨設計瓶頸，再積極薄化的難度相當高，不但Apple MacBook Air主流筆記型電腦裝置再薄化設計的空間有限，Windows 8平板、Android平板電腦等行動裝置也面臨相同的設計限制。
資訊產品輕薄化設計風潮，一直以來都是相關業者展現開發技術能力的方式，透過推出更輕、更薄的設計，在維持相同的運算效能前提下，即可將自身豐沛的研發能量、技術地位較競爭品牌更為超前。但實際上在行動運算產品追求輕薄設計有一定程度的難度存在，不管是目前的機殼、材料與設計限制各方面，都可能造成產品薄化程度的限制，必須一一克服改善才能達到設計目標。
MacBook Air性能飆升 薄化外觀條件未變
以Apple的MacBook Air為例，在WWDC 2013發佈的新款MacBook Air產品，在薄化設計方面並沒有看到較積極的進化設計，其薄化設計重點，不外乎移除光碟燒錄器、傳統硬碟機等較厚之配件。移除光碟機尚不會影響產品核心應用，因為當前筆記型電腦使用趨勢，使用光碟機的機率越來越低；但是移除硬碟機的這一替代選項，影響層面將較大。
以MacBook Air的產品規劃剖析其設計薄化關鍵，移除使用率低的傳統零組件是一個常見的薄化產品減法設計方案，但硬碟機的選項是筆記型電腦關鍵元件，可行的方案是用SSD固態硬碟替換，而MacBook Air則選用薄化設計更為積極的PCIe介面固態硬碟產品，為利用PCIe介面標準設計的功能載板，在於PCB上建構SSD關鍵的讀？寫控制IC、Flash Memory元件，而PCIe功能載板形式的SSD較替換型的SSD更輕、更薄、更小，如Samsung近來針對PCIe型固態硬碟推出的XP941 SSD產品觀察，為採用PCIe匯流排，原本MacBook Air所使用的為SATA-IO標準制定的mSATA介面。
2013 MBA SSD尺寸更小
在舊款MacBook Air中，原本就已導入SSD元件來取代傳統硬式磁碟機，只是早期的SSD功能載板與2013年版本的MacBook Air有顯著差異，不僅SSD的Flash Memory顆粒面積變小，整個SSD功能載板設計也更為緊緻。2013年版本MacBook Air所使用的SSD功能載板，其整體載板面積約僅前代產品的三分之一，雖然SSD載板本身重量即相當輕，但在面積積極縮小條件下，整體重量也至少有30%的優化表現。
以XP941 SSD產品來說，所使用的是Intel NGFF(Next Generation Form Factor，或簡稱M.2)規格，目前NGFF概念設計的微型SSD設計方案，也將在Intel的積極整合下成為內建型功能載板設計SSD的應用趨勢，若以Samsung的XP941產品觀察，其外觀尺寸為80 x 22 mm，厚度僅PCB與IC料件厚度，與現有7mm厚的薄化硬碟相較，至少有3倍的厚度壓縮，SSD儲存模組整體重量僅6公克，若以目前筆記型電腦常規使用的2.5吋硬碟規格相較，SATA硬碟相比功能載板形式的SSD僅為傳統設計的七分之一，重量為九分之一，已可為筆記型電腦設計架構爭取到更寶貴的薄化設計空間。
Intel NGFF架構SSD 將成行動產品薄化設計關鍵
除Samsung生產採功能載板形式的SSD外(其實也是MacBook Air使用的SSD主要供應者)，目前也有記憶體廠商如Micron Technology、Plextor、ADATA Technology等業者，推出採Intel NGFF設計方案的SSD產品，目前可見容量有128/256/512GB等選擇，若不考量成本限制問題，這類薄化SSD已具備取代傳統硬碟的實力，甚至由於傳輸介面直接銜接PCIe 2.0，傳輸頻寬直接超越SATA 6Gbps的極限。
加上SSD本身的存取架構優勢，傳輸效能動輒1~1.5GB/s性能表現都能達到傳統SATA硬碟的兩倍表現，目前Flash Memory顆粒仍積極朝製程優化改善，未來相關業者還將投入1.xnm製程技術發展快閃記憶體顆粒，屆時不只在容量？架構比更進一步優化，甚至還可在更小體積整合更高容量的設計方案，讓載板形式的SSD設計產品更具薄化、輕量化設計優勢。
除在關鍵零組件的大幅薄化優勢外，其實MacBook Air架構能達到薄化設計目標，也必須有相關零組件的積極配合，以常見SMT(Surface-mount technology)表面黏著元件來說，在這幾年3C產品積極朝薄化設計趨勢下，常用零組件已有一定程度的薄化設計料件產品可選，這類元件也大量導入現有產品設計中，而除選用薄化料件外，另一個方向需朝向「簡化」概念著手，例如透過功能整合的元件把原本大量離散元件的設計方案，利用幾個積體電路IC就能取代，可簡化設計、亦可達到節省寶貴PCB載板空間的附加效益，高度整合的電路載板變小了，自然整體機構可以用更小空間容納整個筆記型電腦的電路系統。
產品機殼兼具美觀、耐用度要求 薄化設計不易
除簡化外，系統架構仍有眾多I/O、外部連接器、鍵盤、Touch Pad甚至螢幕需要連接，在載板往外擴充銜接角色的排線與連接器，也是影響整體薄化的設計重點，以薄化產品設計需求對應，所選用的連接器設計構型與連接形式，也需要選用薄化設計概念產品，對應的軟排線銜接到外部連接器功能載板，必須因應薄化設計於載板上增加可因應外部連接插拔需求的強化設計，這也會影響產品薄化設計後，整體產品應用的耐用度、易用度問題。
比較有趣的是，新款MacBook Air仍持續採取傳統筆記型電腦的構型設計，有A/B/C/D蓋主要結構，MacBook Air的優勢在於全unibody金屬鋁材經過精密切削加工的設計方案，讓薄化設計也能兼顧最佳化的材料強度，因此在保護顯示器的上蓋部分以達到較佳的結構優勢，而主體部分的C/D蓋也是受惠於金屬材料與加工優勢，讓整個關鍵機殼均能維持極佳強度，最後透過下蓋契合與螺絲固定，達到極佳的功能載板保護設計。
全金屬構型可以讓薄化之MacBook Air在發展13吋級距顯示產品時，薄化設計不用擔憂機殼材料的負重變形問題，尤其在邊邊角角的材料強度，都較塑料設計產品更為強固。
而以筆電型產品來說，佔位空間較大的元件也不光僅硬碟、光碟、PCB功能載板等，另一個最佔體積又非要不可的元件即電池模組，以MacBook Air產品設計為例，上一代2012年MacBook Air為採用6,700mAh/7.3V電池，2013年因硬體性能增強，為維持更好的電池續航力，電池改用7,150mAh/7.6V，2013年版本的MacBook Air同樣採取將四組電池模組平整置於主機底部的設計方案，不僅可讓整體產品設計維持扁平化構型，也能善用金屬機殼與電池模組的表面接觸，有助於改善電池模組充？放電產生的元件散熱需求。
即便2013年MacBook Air在外型上似乎沒什麼大變化，但在關鍵的SSD與相關電路仍有進一步微縮空間，透過機殼內關鍵零組件的積極優化，也能為維持產品功能指標的電池電力表現，在保持更優異的運行性能條件下，提供相同的電力續航表現水準。
同樣的，MacBook Air的薄化設計觀念在台廠新一代的Windows 8薄型筆電或是變形筆電，也有相對應的改善設計方案，例如大量導入整合型晶片減少離散元件、導入SSD改善效能與產品薄化設計，使用平整外型的電池模組等，達到與MacBook Air相近甚至更薄的設計水準。
而在變形筆電產品方面，在功能核心的平板結構上，由於集合了關鍵核心功能元件(功能載板、處理器、儲存模組、電池模組、顯示器...等)，導致於幾乎全機種量都集中在平板結構，雖然單一構型的結構在改善強度的設計表現較為單純，但也會導致平板功能與擴充鍵盤基座的重心結構問題，可能會令平板與鍵盤模組的固定卡榫、機構強度受到挑戰，因此有不同廠商採取多樣化的設計方案改善功能基座設計，都是發展相關產品設計前可參考的重點。
