小方讲故事【3】：U49F研发笔记和困难

    在《小方讲故事【1】：U49F的精彩设计解析》中我们讲到了同方U49F的设计理念，而在《小方讲故事【2】：同方U49F诞生过程》文章中我们谈到了同方U49F的诞生过程，而本篇文章将会为大家介绍清华同方U49F的研发过程以及在制造时遇到的挑战，希望用户能对这款做工、性能均属于尚佳的超极本有个全面的了解。

● 同方U49F研发笔记

     同方U49F研发过程中，从供应商选择到工厂审查、从规格制定到外观设计、从研发测试到质量管控、从物料运营到成本核算、从批量试产到正式量产各个环节均经历了众多事宜的仔细研究和讨论，故记录了大量的研发笔记。如下节选部件规格选定这个环节的部分笔记向大家展示产品开发来之不易。

独家：不同颜色的同方U49F超极本

·U49F部件规格选定：

    一、液晶屏：

    由于该产品规划目标厚度为小于17mm，故液晶屏选择方向以3.6mm和3.0mm液晶屏为主。

U49F 超极本的后盖可以比较轻松的打开

    1、3.6mm液晶屏

    优势：

  运营：由于3.6mm液晶屏为目前主流的薄型液晶屏，故上游资源丰富，各家屏厂几乎都有该规格产品。故从物料运营角度来说没有问题。

  研发：该规格液晶屏，此前已经有很多笔记本产品采用。故无论是机构强度、电性能方面，兼容性和可靠性方面都没有太大风险。

  成本：该规格液晶屏资源丰富，故价格较为适中。符合此次规划产品成本诉求。

    劣势：

  若采用3.6mm液晶屏，经过研发评估整机厚度将达到17.4mm。无法满足该产品对于厚度的诉求。

    2、3.0mm液晶屏

    优势：

  采用3.0mm液晶屏，整机厚度可控制在17mm以内，在这一点上，同方获得奇美的大力支持。

    劣势：

    运营：由于3.0mm液晶屏目前仅奇美有成熟产品，其它屏厂尚处于研发阶段，故若采用此规格将会出现独家供应的局面，后续容易出现供应链断裂的风险。

    研发：该规格液晶屏目前尚无应用经验。同时由于液晶屏上盖过于轻薄，无法采用螺钉固定液晶屏前框，需寻找其他更好方案。

    成本：该规格液晶屏目前尚没有主流化，资源较少。故成本预计比3.6mm液晶屏贵。

    初步选择倾向：由于该产品定位为极致轻薄超极本，故厚度是产品最重要特点，故初步倾向于选择3.0mm液晶屏。需经过研发评估，同时需通过ODM跟奇美商讨。

    最终结论：3.0mm液晶屏通过研发测试，液晶屏的上盖也达到25公斤承压标准。同时3.0mm液晶屏成本满足整体的成本预估。故最终采用3.0mm液晶屏。

    二、 硬盘存储

    由于该产品为超极本。故硬盘选择时需满足超极本对于硬盘的技术指标。选择方向为纯SSD硬盘或SSD加机械硬盘模式。

SSD 固态硬盘

    1、纯SSD硬盘

    基本规格：

    接口方面：目前主要分为mSATA接口和标准SATA接口，mSATA接口方案可将SSD做到无线网卡的体积，便于降低整机厚度。标准SATA接口方案产品形态与2.5寸机械硬盘一样。可直接放到硬盘位使用。

    读写速度：SSD的接口协议主要有两种SATA2和SATA3，其中SATA3的SSD读速度最高可达550MB/s、写速度最高可超过300MB/s。

    优势：

    规格：数据读写速度相较于混合模式快，体现在开机速度、数据读写速度方面。可较为轻易满足超极本认证测试。但具体快多少视选择的SSD硬盘具体规格而定。同时，若采用mSATA接口模式的SSD硬盘，体积可做到全高无线网卡的大小。可满足整机厚度17mm以内的诉求。

  运营：目前SSD制造商较多，且大多数制造商均有此类型产品，故供应运营方面无大风险。

    研发：纯SSD硬盘作为系统中的存储设备，可直接被系统访问，可像常规机械硬盘那样使用。开发无难度。

    劣势：

  规格：纯SSD硬盘在容量方面比机械硬盘小很多，主流应用为128BG、最大到512GB但价格极其昂贵。

  成本：由于采用单一SSD硬盘作为存储，故容量不能太小最小为128GB，方能满足数据存储的需求。故在价格方面就比传统机械硬盘价格高出2倍以上。

    2、SSD硬盘+机械硬盘

    优势：

  规格：可采用mSATA接口小容量SSD硬盘（最小可24GB）搭配一个机械硬盘。硬盘存储容量可达1TB。

  运营：SSD和机械硬盘的供应资源均很丰富，故供应及运营风险小。

  价格：小容量SSD硬盘价格较低，搭配机械硬盘后，总体成本低于纯SSD硬盘。

    劣势：

  规格：也可通过超极本认证，但数据读写速度相较于纯SSD要慢。机械硬盘会增加整机厚度。

  研发：开发时需要通过RAID模式将SSD与硬盘联系起来。开发较为复杂，但同方已有此方面开发经验。

    初步选择倾向：由于SSD硬盘近期降价趋势明显，故倾向采用纯SSD硬盘，但研发开发时两种模式均进行评估。

    最终评估：采用2.5寸纯SSD硬盘和SSD加机械硬盘模式，整机厚度均后超过18mm。寻找到较好的mSATA接口纯SSD硬盘资源，符合SATA3协议。读取速度超过500MB/s；写速度可达300MB/s，较为符合该产品高端超级本的定位。实际测试：开机至系统桌面仅需7秒，休眠唤醒速度仅需4秒。同时超级本认证测试中关于硬盘的测试分数远高于标准。整机若采用128GB SSD硬盘成本可符合整机成本诉求。

    最终决议：选用128GB mSATA接口 SATA3纯SSD硬盘方案。

● 开发过程中遇到的挑战

    同方U49F设计过程中最大的难点在于如何保证机构强度和散热的同时尽量降低整机厚度。故产品在设计时，对于内部空间及结构支撑并没有任何减少，而是通过采用薄型部件已达到降低厚度的效果，其中液晶屏，我们采用的是奇美3.0mm超薄液晶屏模组，相较于传统3.6mm的液晶屏，直接使整机厚度降低0.6mm。消费者可能会质疑，采用如此薄的液晶屏，整机的抗压能力是否会大大折扣、屏幕是否更容易碎裂。

    实际情况确实如此，单纯从玻璃角度来说薄的比厚的一定更容易破损。所以，采用3.0mm液晶屏并非简单置换过程。而是衍生出一些列的机构设计问题，例如：如何补强液晶屏上盖抗压能力、液晶屏前框由于上盖太薄无法采用螺钉，那该如何固定前框。都对机构设计提出了挑战。最终我们通过采用增强笔记本上盖金属强度在内部增加纵向机构支撑解决了抗压问题，使得U49F的上盖抗压能力达到常规笔记本的水平（25kg抗压能力）。

红色版本是否更加鲜艳呢？

    前框固定我们采用双孔位双排卡勾的特色设计，保证前框的贴合严丝合缝。另外键盘方面我们也采用了比传统5.2mm键盘更薄的3.1mm键盘，也大大降低了整机厚度，但作为最重要的人机交互设备，键盘的使用手感并不能随着键盘厚度的降低而降低。最终我们在20多款键盘中最终选定目前这款全键程悬浮式键盘。这款键盘的键程跟常规键盘相同。故最终在保证了整机厚度降低的同时，让键盘的使用手感达到最佳。

    除部分部件需要选择薄型部件外，保证机构强度和散热能力是关键和重点。结构方面：该产品A、C、D面均采用金属材质。同时通过机身内部的纵向结构支撑设计来达到整机结构强度的标准要求，整机的结构强度甚至比普通塑胶外壳的常规笔记本还要强。另外一个关键点就是笔记本的散热设计。

机身底部全金属材质设计

未上色的转轴原配件

    超极本相较于传统笔记本由于厚度的大幅降低，内部空间也大幅缩小，虽然采用了低电压处理器功耗仅为传统处理器的一半，但如果机器内部空气热流道、空气走向设计不合理依然很难满足散热要求。而且进出风口位置设计也会受到机身厚度的限制，故目前大多数超极本在设计时，都将出风口位置开在机身后面。但此种设计会衍生出一个新的问题，笔记本在使用时，开启的液晶屏会遮挡部分出风口，造成出风量减少，机器内部热量堆积，同时被液晶屏遮挡的热风会使液晶屏控制电路处温度升高，影响液晶屏的稳定性。U49F在散热设计时借助前者之经验，将出风口位置设计在机身尾部下侧。同时在此位置做一个弧面设计，这样机器放置在桌面时不会遮挡出风口。同时也不会把热风吹到液晶屏上。从而保证整机的散热效果。

    另外除了上述机构和散热方面外，机身变薄也对音效产生不小的影响。由于没有足够空间摆放喇叭音腔。只能将喇叭发声单元直接内置在机器内，这样会大大影响声音的效果和音量。最初在设计时，我们就没有考虑到这个问题，结果DVT首批样机的喇叭不但音量小，而且声音效果干涩并伴随杂声。此问题曾将令我们机构工程师一筹莫展，后来通过长达两周反复密集寻找方案；进行测试，最终采用了一种巧妙的方式解决了这一问题——由于喇叭位于机身前侧，故在喇叭单元四周借助机身结构构建起一个天然音腔，同时前侧边缘巧妙的设计了一整条喇叭网孔和腔体。这样就是声音达到了预期的效果。

宽大的触控板设计包含了鼠标左右键

    除了上述开发过程中的技术问题外，另一个让我们困扰的问题就是成本问题。最初U49F D壳也采用的是纯铝合金材质，通过电脑数控机床（CNC）进行精密钻铣加工，最终成型。这种工艺水平是目前金属本大多采用的方式，但受到CNC加工工艺限制，成本非常之高，采用此种方式核算下来的成本远远背离我们的预期。后来经过我们设计人员反复研究，大胆尝试。最终成功的将铝皮塑骨这种多用于上盖的方式创新性的移植到了下盖。这种方式既有效保持了金属外壳的效果和结构强度，又成功的降低了成本。最终达到了我们的预期。

    U49F整个研发过程中如上案例举不胜举，总而言之，U49F可谓充分体现了同方在笔记本设计开发方面的一流实力。相信这款产品真正能够带给消费者物超所值的体验。