多くのブランドは試作品を見て、それで作業は完了だと考えがちです。しかし、それは間違いです。タブレット製造において、工場での試作品はしばしばゴールデンサンプルと呼ばれます。まず、このサンプルは手作業で作られていることを理解する必要があります。最高の部品が使用されているため、非常にうまく機能します。そして、量産を開始します。いつものように、工場は部品を変更することでコスト削減を図ろうとする可能性があります。だからこそ、エンジニアリングの知識が必要なのです。10,000万台を生産する際に、どのようにして同じ品質を維持できるのでしょうか？
消費者向けタブレット市場の概況
コンシューマー向けタブレット市場は、様々な分野で成長を続けています。学校、スマートホーム、映画鑑賞など、用途は多岐にわたります。独自の設計を希望される方も、既存の製品を工場から調達される方もいらっしゃるでしょう。一般的に、カタログから製品を選ぶだけでは不十分です。ビジネスの観点から言えば、カスタマイズする方が賢明です。ユーザーのニーズに合った製品を提供しましょう。
多くの新規ブランドはOEMまたはODM製造を選択しています。これは、タブレットの製造を他社に委託することを意味します。使用する部品は自社で管理できるはずです。工場に「主な部品サプライヤーはどこですか？ご存知ですか？」と尋ねてみるのも良いでしょう。多くの工場は、契約締結後に高品質な部品を安価な部品に交換します。それまではすべてが完璧に見えますが、それ以降は経験豊富なバイヤーがすべてのロットをチェックするようになります。
消費者向けタブレット製品のポジショニングと市場セグメンテーション
まず、誰がタブレットを使用するのかを決め、それに基づいてハードウェアを選択する必要があります。
エントリーレベルの一般消費者向けタブレット
これらは通常8インチの画面を備えています。コスト削減のため、ケースにはプラスチックを使用します。そのため、タブレットは軽量です。工場は安価なSoCを提案します。例えば、4コアしかないタイプなどです。次に、Wi-Fiが十分な速度であるかどうかを確認します。あまりに安価なものを選ぶと、ユーザーエクスペリエンスが悪くなることがよくあります。コスト最適化されたバッテリーを入手してください。プラスチック製の筐体内でバッテリーが過熱しないように注意してください。
ミドルレンジのAndroidタブレット
これらは通常10インチまたは11インチです。ほとんどの人はこれを学校や仕事で使用します。構造に関しては、一般的にプラスチックはすべて避けるべきです。金属を使用すると、より快適な感触になります。次に、スタイラスを使用して書き込みます。これを行う最良の方法は、アクティブペンを使用することです。パッシブペンは指と同じで、あまり優れていません。1080pの画面なので、テキストが鮮明です。
ハイエンド消費者向けタブレット
これらは2Kスクリーンと高速チップを搭載しています。まず、アルミ製のケースを使用してください。そうすることでタブレットを薄型に保つことができます。サウンドに関しては、大きなスピーカーボックスが必要です。そうすることで、音が大きくクリアになります。最後に、画面のリフレッシュレートを確認してください。120Hzの画面ははるかに滑らかです。画面は1秒間に120回更新されます。
消費者向けタブレット システムアーキテクチャ設計
消費者向けタブレットの動作に必要な部品を選ぶのはあなたです。これは多くの場合、価格と速度を決定づけるだけです。
SoCプラットフォームの選択
SoCはタブレットの頭脳です。処理能力の面では、最新のチップが望ましいでしょう。一方で、古いチップの方が安定性が高い場合もあります。ボードサポートパッケージ（BSP）を確認してください。これは、チップとタブレット間の通信を補助するソフトウェアです。
新しいチップにはソフトウェアにバグがあることがよくあります。そのため、Snapdragon 680のような古いチップを使う方が良い場合もあります。ここで役立つ質問は、「このチップはどれくらい前から生産されていますか？」です。それまでは、ソフトウェアのクラッシュが頻繁に発生する可能性があります。
ディスプレイとタッチシステムの統合
LCDとOLEDのどちらかを選びましょう。OLEDの方が画質が良いので、価格も高くなります。次に、インセルタッチについて見てみましょう。タッチ層がスクリーンガラスの内側にあります。エンジニアに尋ねるべき重要な質問は、「このスクリーンのEMIレベルはどのくらいですか？」です。スクリーンは電気ノイズを発生させるため、タッチセンサーに悪影響を与える可能性があります。これを解決するには、シールドを追加してください。
メモリとストレージの構成
RAMを選ぶ必要があります。LPDDR4Xが一般的ですが、LPDDR5の方が高速です。次にストレージを選び、高速なタブレットにはeMMCストレージは避けてください。UFSストレージを使用しましょう。アプリの起動が速くなります。これだけでタブレットの使い勝手が大きく変わります。eMMC搭載のタブレットは、数週間使用すると動作が遅く感じられるようになります。ほとんどのユーザーにとって、ストレージ容量は最低でも128GBを目安にしましょう。
コンシューマー向けタブレット向けPCBおよびPCBAエンジニアリング
内部にある緑色の基板がプリント基板です。
多層PCB設計
あなたは 多層基板 8層または10層構造。スマートフォンなどで使われているタイプです。エンジニアが配線を描き、電流が高速に流れるようにします。次に、配線の長さを揃えます。速度の面では、RAMは配線の長さが完全に一致している必要があります。
設計ファイルを確認しない限り、それらが正しいかどうかを知る方法はありません。安価なPCBショップは避けてください。これを行う最善の方法は、インピーダンス制御に対応しているショップを利用することです。配線の電気抵抗が同じになるようにします。
薄型錠剤構造における熱管理
まず、タブレットは熱を発します。そのため、グラファイトシートを使って熱を逃がす必要があります。例えば、黒いステッカーのようなタイプのものです。それをCPUとケースの背面に貼り付けてください。こうすることで、熱が分散されやすくなります。
一般的に、熱が一箇所にこもらないようにすることが重要です。ユーザーの快適性を考えると、熱くなったタブレットは誰も望んでいません。アルミニウム製の筐体はプラスチック製よりも放熱性に優れているため、金属製のタブレットはより高速で長時間動作します。
機械・工業設計工学
外装は強度を確保できるように設計する。
構造設計と材料選定
CNC加工の金属製ケースかプラスチック製ケースかを選択してください。重量に関しては、プラスチック製の方が軽量です。そのため、バランスを考慮して、プラスチックケースの内側に金属フレームを追加できるようにする必要があります。そうすることで、タブレットが曲がるのを防ぐことができます。ここで役立つ質問は、「アルミ壁の厚さはどれくらいですか？」です。0.6mmより薄い壁は避けてください。
構造的な落下保護
タブレットは床に落ちることがあります。そのため、画面を保護する必要があります。角は最初に床にぶつかるため、角を補強してください。角が最初に床にぶつかると画面が割れます。ガラスの周りに小さなプラスチック製のリングを使用してください。金属がガラスに直接触れないようにします。数回落とした後、設計が機能するかどうかを確認してください。これを行う最良の方法は、すべての方向から1メートルの高さから落下させるテストを行うことです。
電力管理とバッテリーエンジニアリング
バッテリーが最も危険な部分だ。
バッテリー設計：4.45Vの落とし穴
エネルギー密度の高いバッテリーを選びましょう。例えば、4.45Vセルと呼ばれるタイプです。これらのセルは小型ながら大容量です。ただし、工場によっては4.35Vセルに交換している場合もあります。そうなると、バッテリーの寿命が短くなります。
この特定の電池のサイクル寿命はどれくらいですか？300サイクルしか持たない電池は避けてください。800サイクルを要求してください。そうすれば、お客様はそれ以来ずっと満足するでしょう。
電力最適化戦略
Androidは消費電力が大きいので、ソフトウェアの調整が必要です。高性能なBMS（バッテリー管理システム）を導入し、待機電流を確認してください。電流を測定しない限り、バッテリーが一晩で消耗してしまう原因は分かりません。
画面がオフのときは、ソフトウェアを使ってCPUをオフにしてください。最後に、充電速度を確認してください。急速充電は便利ですが、バッテリーが熱くなります。
接続性と周辺機器の統合
まず、タブレットにはWi-FiとBluetoothが必要です。そうすることで、世界とつながることができるのです。
無線通信
新しいタブレットにはWiFi 6を搭載しましょう。速度面で、はるかに高速です。アンテナには遮るもののない経路が必要です。厚い金属の後ろにアンテナを置かないようにしてください。そのため、ケースにプラスチック製の窓が必要です。これは多くの場合、信号の発信を助けます。次に、TRPとTISをテストします。これは、アンテナがデータをどれだけ効率的に送受信できるかを示します。
周辺の生態系
Bluetoothを使ってキーボードを接続する方法が必要です。一方、ポゴピンの方が優れています。ピンの方が信頼性が高いからです。次にスタイラスペンを追加します。スタイラスペンをタブレットに固定できる場所があることを確認してください。これを行う最良の方法は磁石を使用することです。ペンが落ちないように、強力な磁石を使用してください。
Android OSのカスタマイズと認証
ソフトウェアを入手して、Googleの承認を得てください。
Androidシステムのカスタマイズ
アイコンと背景を変更して、ブランドイメージに近づけましょう。不要なアプリを削除して、タブレットの空きメモリを増やしましょう。システムコードの変更は最小限に抑え、バグを減らしましょう。ここで役立つ質問があります。「ユーザーにアップデートを送信するにはどうすればよいでしょうか？」OTAサーバーを導入しましょう。
GMS認証
GMSはGoogleモバイルサービスのことです。つまり、ユーザーはPlayストアを利用できます。CTSとVTSのテストに合格する必要があります。これは互換性テストスイートのことです。不合格の場合、Googleはタブレットの販売を許可しません。その後、テストラボを雇ってテストしてもらいます。これには通常4～6週間かかります。それまでは製品を出荷できません。Googleはセキュリティに関して非常に厳格です。
消費者向けタブレット プロトタイピングと検証プロセス
テスト用に少数のユニットを製造し、その後数千個単位で製造する。
EVT / DVT / PVT の発達段階
次の手順を実行します。
- EVT: まず、基板が正常に動作するか確認してください。
- DVT：次に、設計がしっかりしているかどうかを確認します。
- PVT：最後に、工場が迅速に製造できるかどうかを必ず確認してください。
これは間違いを見つけるのに役立つ方法です。所要時間としては、各段階に約1ヶ月かかります。DVT段階でバグを修正できるはずです。
信頼性テスト
まず、タブレットを高温の部屋に置いて、クラッシュするかどうかを確認します。次に、振動装置に入れます。はんだ付けが不良であれば、部品が外れることがあります。その後、ロボットを使って画面を100,000万回タップします。数日後、タッチセンサーが正常かどうかを確認します。タブレットの耐久性は、実際に壊してみない限り分かりません。
大量生産と品質管理
工場が機械を稼働させる。こうして消費者向けタブレットは生産ライン上で製造される。
SMTおよびPCBAプロセス
SMTとは表面実装技術のことです。ロボットが基板上にチップを実装します。歩留まりは98%以上である必要があります。90%程度では、あまり良いとは言えません。
一般的に、基板の再加工は避けるべきです。初回合格率はどのくらいですか？最良の方法は、X線装置を使ってはんだの状態を確認することです。
最終組立工程
作業員はスクリーンとバッテリーをケースに入れます。次にガラスを接着します。医療機器の製造に使用されるような、埃のないクリーンルームに行きます。数分後、接着剤が乾きます。最後に、すべての消費者向けタブレットをテストします。箱の中に画面が故障していないことを確認します。Wi-Fiとサウンドの最終ソフトウェアテストを実行します。
主要なエンジニアリング上の課題と解決策
まず、発生する可能性のある問題点を見ていきましょう。次に、その解決策を見ていきます。
| エンジニアリングチャレンジ | なぜそれが問題なのか | これを解決する最善の方法 |
| タブレットが熱くなりすぎる | CPUの動作が遅くなる。 | より太いグラファイトと金属を使用してください。 |
| Wi-Fi信号が弱い | 金属製のケースがそれを遮っている。 | アンテナ用のプラスチック製の窓を取り付ける。 |
| バッテリーが膨張する | それは危険であり、事件を破綻させる。 | 高品質の4.45V電池を使用してください。 |
| 画面が鮮明ではありません | 解像度が低いか、ガラスの質が悪い。 | FHD解像度とインセルタッチを採用。 |
| タブレットの動作が遅い | 安価なストレージ、あるいは質の悪いRAM。 | UFSストレージとLPDDR4Xを使用してください。 |
| Google Playストアが失敗 | このソフトウェアは認証されていません。 | Google CTSの試験に早めに合格しましょう。 |
結論
コンシューマー向けタブレットの開発は困難です。品質面では、ゴールデンサンプルを鵜呑みにしてはいけません。バッテリーセルとPCBの歩留まりを必ず確認してください。これだけで大惨事を回避できる場合が多いのです。適切なSoCを選び、頑丈な筐体を設計しましょう。そして最後に、Googleの認証を取得することを忘れないでください。
最高のブランドとは、他の誰も気づかないような細部にまで気を配るブランドです。これで、素晴らしいものを作るための知識が身につきました。あとは、これらの手順に従うだけです。そうすれば、このガイドを次のプロジェクトに活用できます。
