X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Развитие современной электронной техники направлено на расширение функциональных возможностей и улучшение технических параметров электронных систем с одновременным уменьшением их габаритов и потребляемой энергии. Решение проблемы миниатюризации электронной аппаратуры определяется достижениями одного из наиболее быстро развивающихся направлений науки и техники – микроэлектроники.

Микроэлектроника – это область электроники, охватывающая исследование, конструирование, производство и применение электронных функциональных узлов, блоков и устройств в микроминиатюрном интегральном исполнении [4].

Каждый человек тесно связан с электронными приборами: чайник, холодильник, компьютеры, телефоны и т.д. Всё это неотъемлемая часть нашей жизни.

Жизнь современного человека невозможно представить без мобильного устройства – с тех пор, как мобильный интернет получил широкое распространение, пользователи стали проводить перед экраном смартфона еще больше времени, чем за компьютером.

Рассмотрим, из чего состоит смартфон и для чего нужен тот или иной компонент. Сейчас существует множество различных моделей смартфонов, разных конструкций, с разными характеристиками, временем автономной работы и так далее.

Компоненты смартфона

1)Дисплей

Один из самых наблюдаемых компонентов смартфона – это его экран. Все, что мы видим на экране, обрабатывается и контролируется внутренними компонентами. На данный момент существуют две технологии производства дисплеев:

жидкокристаллические экраны – изготовляются по технологии IPS или TFT;

светодиодные экраны – изготовлены по технологии AMOLED или Super AMOLED.

Жидкокристаллический дисплей использует подсветку для получения изображения. Белый свет проходит сквозь фильтры и благодаря возможности управления свойствами кристаллов, мы можем видеть разные цвета. Свет не создается самим экраном, он создается источником света за ним.

Светодиодный экран работает по-другому. Каждый пиксель, который мы видим на экране – это отдельный светодиод. Здесь сам экран создает яркие и красочные цвета. Преимущество Super AMOLED по сравнению с IPS в том, что когда пиксель выключен, мы будем видеть черный цвет, он не использует батарею. Поэтому смартфоны с AMOLED более эффективны для автономной работы. Но экраны AMOLED дороже, чем IPS, поэтому смартфон с таким дисплеем будет стоить значительно дороже [1].

2)Аккумулятор

В смартфонах обычно используются литий-ионные аккумуляторы, которые подразделяются на съемные и не съемные. Благодаря этой технологии не нужна калибровка или тестирование аккумулятора, как при использовании батарей на основе никеля.

3)System-On-A-Chip (SOC)

SoC или материнская плата с процессором – это самый важный компонент вашего смартфона. SoC включает в себя не только процессор, но и графический процессор, LTE-модем, контроллер экрана, беспроводные адаптеры и другие блоки кремния, которые заставляют телефон работать.

Существуют смартфоны, использующие SoC от Qualcomm, MediaTek, Samsung, собственные чипы компании Krirn, Apple, но все они используют одну и ту же архитектуру – ARM. ARM не только производит процессоры, но и лицензирует их архитектуру для других компаний, поэтому все могут использовать одну технологию для создания современных и мощных SoC.

Некоторые компании выпускают свои архитектурные линейки, которые совместимы с ARM и могут использоваться в смартфонах. Примером могут служить наборы микросхем Apple, работающие на процессорах Cyclone или процессоры Qualcomm Kryo. SoC – это основные компоненты из чего состоит смартфон.

4) Внутренняя и оперативная память

Ни один смартфон не сможет работать без оперативной памяти и системного хранилища. Большинство устройств используют оперативную память LPDDR3 или LPDDR4, а некоторые высококлассные модели поставляются с LPDDR4X. Сочетание LP означает Low Power, напряжение питания этих микросхем снижено, а это делает их более эффективными в плане потребления энергииp [1].

LPDDR4 более эффективен, чем LPDDR3, а LPDDR4X эффективнее и экономичнее обоих.

Что касается внутреннего хранилища, то здесь применяется флеш-память от 16 до 256 Гб. Требования пользователей постоянно растут и, в соответствии с ними, будут расти объемы. Для записи информации на накопитель приходится меньше, чем заявлено. Например, сказано, что накопитель на 32 Гб, а для записи доступно 29 Гб. Остальные 3 Гб заняты операционной системой и приложениями.

5)Модемы

Поскольку смартфоны – это телефоны, им нужны коммуникационные компоненты для приема и совершения звонков, отправки текстовых сообщений и связи с сетью интернет. Именно для этого используются модемы. У каждого производителя SoC есть свой бренд модемов – это Qualcomm, Samsung, Huawei и другие.

Каждый из производителей пытается выпустить самый быстрый LTE-чип.

6)Камера

У всех смартфонов есть фронтальная и передняя камеры. Камеры состоят из трех основных частей:

сенсор – обнаруживает свет;

линза – концентрирует изображение;

процессор изображений.

Количество мегапикселей камеры смартфона по-прежнему остаются очень важным критерием, но теперь это имеет намного меньшее значение. Сейчас основным ограничивающим фактором становится сенсор камеры, а также его чувствительность, когда через него проходит свет.

Сенсор может вести себя по-разному в каждом смартфоне, поэтому фото или видео будет иметь разный контраст, оттенки, насыщенность по сравнению с другими смартфонами. Поскольку смартфоны имеют небольшой размер сенсора, они, как правило, плохо работают в условиях слабого освещения.

7)Датчики

В большинство современных смартфонов встроено пять основных датчиков, которые позволят использовать смартфон более удобно:

акселерометр – используется приложениями для определения ориентации устройства и его движений. Например, позволяет использовать «встряхивание» смартфона для переключения музыки;

гироскоп – работает с акселерометром, чтобы обнаружить вращения вашего телефона. Полезно для игр;

цифровой компас – помогает найти Север для нормальной ориентации на картах;

датчик освещенности – этот датчик позволяет автоматически устанавливать яркость экрана в зависимости от окружающего света и помогает увеличить время автономной работы.

датчик приближения – во время разговора, если устройство приближается к вашему уху, этот датчик автоматически блокирует экран чтобы предотвратить нежелательные касания.

Это были все основные элементы смартфона, в различных моделях могут быть и другие датчики, например, датчик пульса, давления и температуры, но они встречаются намного реже.

Мы рассмотрели, из чего состоит смартфон. Теперь, когда у нас больше информации о сложных компонентах, из которых состоит каждый смартфон, мы можем сравнить характеристики различных смартфонов.

Для выяснения наиболее распространенных марок смартфонов проведён социальный опрос, в котором приняло участие 39 респондентов возрастом от 18 до 25 лет.

Результаты опроса:

1) Ваш пол?

2) Ваш возраст?

3) Пользуетесь ли вы смартфоном?

Только один респондент не имеет смартфона.

4) Как часто вы используете смартфон?

Из данного вопроса видно, что пользователи проводят за экранами смартфонов довольно много времени.

5) Какую цену Вы готовы заплатить за смартфон?

6) При покупке устройства для вас важнее:

7) Какой марки ваш смартфон?

8) Какими функциями Вашего смартфона Вы пользуетесь чаще?

Исходя из результатов опроса, подберём наиболее оптимальные модели смартфонов, учитывая технические характеристики и дизайн, в различных ценовых категориях.

Сравнительный анализ современных смартфонов

Смартфон	Apple SE	Samsung Galaxy A5 (2017)	Huawei Honor 9	Meizu M5C	Xiaomi Redmi Note 5A Prime	LG Q6A	Sony Xperia XA Dual
Тип дисплея	IPS	Super AMOLED	LTPS	IPS	IPS	IPS	IPS
Диагональ (дюйм)	4	5.2	5.15	5	5.5	5.5	5
Камера (Мп)	12	16	12 + 20 (двойная)	8	13	13	13
Фронтальная камера (Мп)	1.2	16	8	5	16	5	8
Процессор	Apple A9 + сопроцессор M9	Samsung Exynos 7880 Octa	HiSilicon Kirin 960	MediaTek MT6737	Qualcomm Snapdragon 435	Qualcomm MSM8940 Snapdragon 435	MediaTek Helio P10
Частота процессора (Мгц)	1 840	1 900	2 400	1 300	1 400	1 400	2 000
Количество ядер	2	8	8	4	8	8	8
Встроенная память (Гб)	32	32	64	16	32	16	16
Оперативная память (Мб)	2 048	3 072	4 096	2 048	3 072	2 048	2 048
Аккумулятор (мАч)	1 642	3 000	3 200	3 000	3 080	3 000	2 300
Цена (руб)	20 000	23 000	25 000	9 000	14 000	16 000	14 000

Проанализировав рынок мобильный устройств, можно сделать вывод о том, что подобрать смартфон с достойными характеристиками и дизайном, в котором будут все необходимые функции для повседневной жизни, можно приобрести в пределах 10 000 – 20 000 тысяч рублей.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

Из чего состоит смартфон [Электронный ресурс]. URL: https://losst.ru/iz-chego-sostoit-smartfon (дата обращения 23.12.2017).

Интернет-магазин Связной [Электронный ресурс]. URL: https://www.svyaznoy.ru (дата обращения 23.12.2017).

Социальный опрос [Электронный ресурс]. URL: https://goo.gl/forms/77v1yAJIeqqCUokU2 (дата обращения 24.12.2017).

Троян П.Е. Микроэлектроника: Учебное пособие. – Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2007. С. 5–8.

Код для цитирования: Скопировать