Pengembangan Tablet Konsumen: Panduan Desain Perangkat Keras, Rekayasa PCB & Manufaktur OEM

Banyak merek melihat prototipe dan berpikir pekerjaan sudah selesai. Ini tidak benar. Dalam pembuatan tablet, prototipe di pabrik seringkali merupakan Sampel Emas. Pertama, Anda perlu memahami bahwa sampel ini dibuat dengan tangan. Sampel ini menggunakan komponen terbaik. Jadi, ia bekerja dengan sangat baik. Kemudian mulailah produksi massal. Seperti biasa, pabrik mungkin mencoba menghemat uang dengan mengganti komponen. Inilah mengapa Anda harus memahami rekayasa teknisnya. Bagaimana kita menjaga kualitas tetap sama untuk 10,000 unit?

Gambaran Pasar Tablet Konsumen

Pasar tablet konsumen berkembang di banyak bidang. Orang-orang menggunakannya untuk sekolah, rumah pintar, dan menonton film. Anda tertarik untuk membuat desain sendiri atau menggunakan desain yang sudah ada dari pabrik. Secara umum, hindari hanya memilih produk dari katalog. Dari segi bisnis, lebih baik melakukan kustomisasi. Jadi, buatlah produk yang sesuai dengan pengguna Anda.

Banyak merek baru memilih manufaktur OEM atau ODM. Artinya, pihak lain yang merakit tablet tersebut. Anda seharusnya dapat mengontrol komponen yang mereka gunakan. Ini bisa menjadi pertanyaan yang berguna untuk diajukan kepada pabrik: Siapa pemasok komponen utama? Apakah Anda tahu? Banyak pabrik mengganti komponen berkualitas tinggi dengan komponen yang lebih murah setelah menandatangani kontrak. Sampai saat itu, semuanya tampak sempurna. Jadi sejak saat itu, pembeli berpengalaman memeriksa setiap batch.

Penentuan Posisi Produk Tablet Konsumen & Segmentasi Pasar

Pertama, Anda harus memutuskan siapa yang akan menggunakan tablet tersebut untuk memilih perangkat keras yang sesuai.

Tablet Konsumen Tingkat Pemula

Tablet ini biasanya memiliki layar 8 inci. Gunakan plastik untuk casing agar hemat biaya. Sehingga tablet menjadi ringan. Pabrik akan menyarankan SoC yang murah, seperti tipe yang hanya memiliki 4 inti. Kemudian periksa apakah WiFi cukup cepat. Ini seringkali hanya menyebabkan pengalaman pengguna yang buruk jika Anda terlalu hemat. Dapatkan baterai yang hemat biaya. Pastikan saja baterai tidak terlalu panas di dalam cangkang plastik.

Tablet Android Kelas Menengah

Ukuran layarnya biasanya 10 inci atau 11 inci. Kebanyakan orang menggunakannya untuk sekolah atau bekerja. Dari segi konstruksi, sebaiknya hindari bahan plastik sepenuhnya. Gunakan logam agar terasa lebih nyaman. Kemudian gunakan stylus untuk menulis. Cara terbaik adalah menggunakan pena aktif. Pena pasif seperti jari. Kualitasnya tidak begitu bagus. Layar 1080p di sini agar teks terlihat jelas.

Tablet Konsumen Kelas Atas

Tablet ini memiliki layar 2K dan chip yang cepat. Pertama, gunakan casing aluminium. Dengan begitu, tablet tetap tipis. Dari segi suara, Anda membutuhkan kotak speaker yang besar. Sehingga suara terdengar keras dan jernih. Terakhir, pastikan untuk memeriksa kecepatan refresh layar. Layar 120Hz jauh lebih halus. Layar diperbarui 120 kali setiap detik.

Tablet Konsumen Desain Arsitektur Sistem

Anda memilih komponen yang membuat tablet konsumen dapat berfungsi. Hal ini seringkali hanya menentukan harga dan kecepatan.

Diagram blok sistem arsitektur tablet konsumen yang menunjukkan subsistem SoC, RAM, penyimpanan, layar, audio, nirkabel, dan daya dengan koneksi aliran data.

Pemilihan Platform SoC

SoC adalah otak dari tablet. Dari segi performa, Anda mungkin menginginkan chip terbaru. Di sisi lain, chip yang lebih lama lebih stabil. Perhatikan Board Support Package atau BSP. Perangkat lunak yang membantu chip berkomunikasi dengan tablet. 

Chip baru seringkali memiliki bug pada perangkat lunaknya. Jadi, menggunakan chip yang lebih lama seperti Snapdragon 680 terkadang lebih baik. Ini bisa menjadi pertanyaan yang berguna: Sudah berapa lama chip ini diproduksi? Sampai saat itu, Anda mungkin akan menghadapi banyak kerusakan perangkat lunak.

Integrasi Sistem Layar & Sentuh

Pilih antara LCD dan OLED. OLED terlihat lebih bagus sehingga harganya lebih mahal. Kemudian pertimbangkan teknologi sentuh In-cell. Lapisan sentuh berada di dalam kaca layar. Ini bisa menjadi pertanyaan yang berguna bagi teknisi Anda: Berapa tingkat EMI (Interferensi Elektromagnetik) dari layar ini? Layar menghasilkan gangguan listrik. Jadi, hal itu dapat mengganggu sensor sentuh. Tambahkan pelindung untuk mengatasi masalah ini.

Konfigurasi Memori & Penyimpanan

Anda perlu memilih RAM. LPDDR4X umum digunakan. LPDDR5 lebih cepat. Kemudian pilih penyimpanan dan hindari penyimpanan eMMC untuk tablet yang cepat. Gunakan penyimpanan UFS. Dengan begitu, aplikasi akan terbuka dengan cepat. Ini seringkali membuat perbedaan besar dalam bagaimana tablet terasa. Setelah beberapa minggu penggunaan, tablet dengan eMMC akan terasa lambat. Targetkan setidaknya penyimpanan 128GB untuk sebagian besar pengguna.

Rekayasa PCB & PCBA untuk Tablet Konsumen

PCB adalah papan berwarna hijau di bagian dalam.

Desain PCB Multi-Lapisan

Anda akan membutuhkan papan PCB multi lapis dengan 8 atau 10 lapisan. Seperti jenis yang digunakan di smartphone. Para insinyur menggambar jalur sirkuitnya. Sehingga listrik dapat mengalir dengan cepat. Kemudian mereka mencocokkan panjang kabelnya. Dalam hal kecepatan, RAM membutuhkan kabel yang panjangnya persis sama. 

Ilustrasi susunan PCB 8 lapis untuk tablet konsumen yang menunjukkan bidang sinyal, ground, dan daya dengan jalur impedansi terkontrol dan vias termal.

Tidak ada cara untuk mengetahui apakah mereka benar kecuali Anda memeriksa file desainnya. Hindari toko PCB murah. Cara terbaik untuk melakukan ini adalah menggunakan toko yang menerapkan Impedansi Terkendali. Kabel-kabel tersebut memiliki resistansi listrik yang sama.

Manajemen Termal pada Struktur Tablet Tipis

Gambar distribusi termal tablet konsumen yang menunjukkan penyebaran panas dari CPU melalui lembaran grafit ke casing aluminium dibandingkan dengan titik panas plastik.

Pertama, tablet menjadi panas. Jadi Anda perlu menghilangkan panas dengan menggunakan lembaran grafit. Misalnya, jenis yang terlihat seperti stiker hitam. Tempelkan pada CPU dan di bagian belakang casing. Ini seringkali membantu menyebarkan panas. 

Secara umum, hindari membiarkan panas terkonsentrasi di satu titik. Dari segi kenyamanan pengguna, tidak ada yang menginginkan tablet yang panas. Casing aluminium menyebarkan panas lebih baik daripada plastik. Jadi, tablet berbahan logam dapat berjalan lebih cepat dan lebih lama.

Teknik Desain Mekanik & Industri

Anda mendesain bagian luarnya untuk memastikan kekuatannya.

Desain Struktur & Pemilihan Material

Tata letak struktur internal tablet konsumen yang menunjukkan rangka tengah aluminium, PCB, baterai, layar, speaker, dan penguatan pelindung benturan.

Pilih antara logam CNC atau plastik. Dari segi berat, plastik lebih ringan. Jadi Anda harus menemukan keseimbangan dan mampu menambahkan rangka logam di dalam casing plastik. Dengan begitu tablet tidak akan bengkok. Ini bisa menjadi pertanyaan yang berguna: Berapa ketebalan dinding aluminiumnya? Hindari dinding yang lebih tipis dari 0.6 mm.

Perlindungan Jatuh Struktural

Tablet bisa jatuh ke lantai. Jadi, Anda perlu melindungi layarnya. Perkuat sudut-sudutnya karena sudut-sudut tersebut akan membentur lantai terlebih dahulu. Kemudian layar akan pecah. Gunakan cincin plastik kecil di sekeliling kaca. Logam tidak akan menyentuh kaca secara langsung. Setelah beberapa kali jatuh, periksa apakah desain Anda berfungsi. Cara terbaik untuk melakukan ini adalah dengan melakukan uji jatuh dari ketinggian 1 meter di semua sisi.

Manajemen Daya & Rekayasa Baterai

Baterai adalah bagian yang paling berbahaya.

Tata letak struktur baterai internal dan manajemen daya yang menyoroti sel berdensitas tinggi 4.45V, BMS, dan antarmuka termal ke casing aluminium.

Desain Baterai: Perangkap 4.45V

Pilihlah baterai dengan kepadatan energi tinggi. Misalnya, jenis sel 4.45V. Sel-sel ini menyimpan lebih banyak daya dalam ukuran kecil. Di sisi lain, pabrik mungkin menggantinya dengan sel 4.35V. Artinya, baterai Anda akan lebih cepat habis. 

Berapa lama masa pakai sel baterai ini? Hindari baterai yang hanya bertahan 300 siklus. Anda perlu meminta baterai dengan masa pakai 800 siklus. Dengan begitu, pelanggan Anda akan puas sejak saat itu.

Strategi Optimalisasi Daya

Android menggunakan banyak daya. Jadi Anda perlu menyetel perangkat lunaknya. Dapatkan BMS (Battery Management System) yang bagus. Kemudian periksa arus siaga. Tidak ada cara untuk mengetahui mengapa baterai habis semalaman kecuali dengan mengukur arusnya. 

Gunakan perangkat lunak untuk mematikan CPU saat layar mati. Terakhir, pastikan untuk memeriksa kecepatan pengisian daya. Pengisian daya cepat memang bagus, tetapi membuat baterai menjadi panas.

Konektivitas & Integrasi Periferal

Pertama, tablet membutuhkan WiFi dan Bluetooth. Agar bisa terhubung ke dunia luar.

Komunikasi Nirkabel

Dapatkan WiFi 6 untuk tablet baru. Dari segi kecepatan, ini jauh lebih cepat. Antena membutuhkan jalur yang jelas. Hindari menempatkan antena di belakang logam tebal. Jadi Anda membutuhkan jendela plastik di casing. Ini seringkali hanya membantu sinyal keluar. Kemudian uji TRP dan TIS. Ini berarti seberapa baik antena mengirim dan menerima data.

Ekosistem Periferal

Anda membutuhkan cara untuk menghubungkan keyboard menggunakan Bluetooth. Di sisi lain, pin Pogo lebih baik. Pin lebih andal. Kemudian tambahkan stylus. Pastikan stylus memiliki tempat untuk menempel pada tablet. Cara terbaik untuk melakukan ini adalah dengan menggunakan magnet. Dapatkan magnet yang kuat agar pena tidak jatuh.

Kustomisasi & Sertifikasi Sistem Operasi Android

Unduh perangkat lunaknya dan dapatkan persetujuan dari Google.

Kustomisasi Sistem Android

Ubah ikon dan latar belakangnya. Agar terlihat seperti merek Anda. Hapus aplikasi yang tidak Anda butuhkan. Tablet akan memiliki lebih banyak memori kosong. Hindari mengubah terlalu banyak kode sistem. Dengan begitu, Anda akan memiliki lebih sedikit bug. Ini bisa menjadi pertanyaan yang berguna: Bagaimana cara kami mengirimkan pembaruan kepada pengguna kami? Dapatkan server OTA.

Sertifikasi GMS

GMS adalah singkatan dari Google Mobile Services. Jadi pengguna dapat menggunakan Play Store. Lulus tes CTS dan VTS. Ini adalah singkatan dari Compatibility Test Suite. Google tidak akan mengizinkan Anda menjual tablet jika gagal dalam tes tersebut. Kemudian, Anda harus menyewa laboratorium untuk mengujinya. Proses ini biasanya hanya memakan waktu 4 hingga 6 minggu. Sampai saat itu, Anda tidak dapat mengirimkan produk. Google sangat ketat dalam hal keamanan.

Tablet Konsumen Proses Pembuatan Prototipe & Validasi

Buat beberapa unit untuk pengujian, lalu produksi ribuan unit.

Tahapan Pengembangan EVT / DVT / PVT

Ikuti langkah ini.

  • EVT: Pertama, periksa apakah papan tersebut berfungsi.
  • DVT: Kemudian, periksa apakah desainnya kuat.
  • PVT: Terakhir, pastikan untuk memeriksa apakah pabrik tersebut dapat memproduksinya dengan cepat.
    Ini adalah cara yang bermanfaat untuk menemukan kesalahan. Dari segi waktu, setiap tahap membutuhkan waktu sekitar satu bulan. Anda seharusnya dapat memperbaiki bug pada tahap DVT.

Pengujian Keandalan

Pertama, letakkan tablet di ruangan panas dan periksa apakah tablet tersebut mengalami kerusakan. Kemudian, masukkan ke dalam mesin getar. Komponen mungkin akan lepas jika solderannya buruk. Kemudian, gunakan robot untuk mengetuk layar 100,000 kali. Setelah beberapa hari, periksa apakah sensor sentuhnya masih berfungsi dengan baik. Tidak ada cara untuk mengetahui apakah tablet tersebut tahan lama kecuali Anda mencoba merusaknya.

Produksi Massal & Kontrol Kualitas

Pabrik mulai mengoperasikan mesin-mesinnya. Jadi, tablet konsumen diproduksi di jalur produksi tersebut.

Proses SMT & PCBA

SMT adalah singkatan dari Surface Mount Technology. Sebuah robot menempatkan chip di atas papan sirkuit. Anda perlu memeriksa tingkat keberhasilan (yield), misalnya 98% atau lebih tinggi. Jika hanya 90%, itu tidak terlalu bagus.

 Secara umum, Anda sebaiknya menghindari pengerjaan ulang papan sirkuit. Berapa tingkat keberhasilan pengerjaan pertama Anda? Cara terbaik untuk mengetahuinya adalah dengan menggunakan mesin sinar-X untuk melihat hasil penyolderan.

Proses Perakitan Akhir

Para pekerja memasang layar dan baterai ke dalam casing. Kemudian mereka merekatkan kaca. Proses selanjutnya dilakukan di ruang bersih tanpa debu, seperti ruangan yang digunakan untuk pembuatan alat-alat medis. Setelah beberapa menit, lem mengering. Terakhir, pastikan untuk menguji setiap tablet konsumen. Sehingga tidak ada layar yang rusak di dalam kotak. Lakukan pengujian perangkat lunak terakhir untuk WiFi dan suara.

Tantangan dan Solusi Utama di Bidang Teknik

Gambar distribusi termal komparatif yang menunjukkan manajemen panas sebelum dan sesudah menggunakan lembaran grafit dan casing aluminium pada tablet konsumen.

Pertama, mari kita lihat masalah yang mungkin Anda hadapi. Kemudian kita akan melihat solusinya.

Tantangan RekayasaMengapa ini menjadi masalah?Cara terbaik untuk memperbaikinya
Tablet menjadi terlalu panasHal itu memperlambat CPU.Gunakan grafit dan logam yang lebih tebal.
Sinyal WiFi lemahCasing logam itu menghalanginya.Tambahkan jendela plastik untuk antena.
Baterai membengkakIni berbahaya dan merusak casingnya.Gunakan baterai 4.45V berkualitas tinggi.
Layar tidak jelasResolusi rendah atau kualitas kaca yang buruk.Gunakan resolusi FHD dan In-cell touch.
Tablet terasa lambat.Penyimpanan murah atau RAM yang buruk.Gunakan penyimpanan UFS dan LPDDR4X.
Google Play Store gagalPerangkat lunak ini tidak bersertifikat.Luluslah tes Google CTS lebih awal.

Kesimpulan

Membuat tablet konsumen itu sulit. Dari segi kualitas, Anda tidak bisa mengandalkan sampel emas. Periksa sel baterai dan hasil produksi PCB. Ini seringkali menyelamatkan Anda dari bencana. Pilih SoC yang tepat. Kemudian rancang casing yang kuat. Terakhir, pastikan untuk mendapatkan sertifikasi Google.

Merek terbaik adalah merek yang memeriksa hal-hal yang tidak dilihat orang lain. Sekarang Anda memiliki pengetahuan untuk membangun sesuatu yang hebat. Pastikan untuk mengikuti langkah-langkah ini. Anda kemudian dapat menggunakan panduan ini untuk proyek Anda berikutnya.

Tinggalkan Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Bidang yang harus diisi ditandai *