睽違4年,Pi Zero新成員RPi Zero 2 W登場!

作者:陸向陽

圖1 Raspberry Pi 2 W(圖片來源:樹莓派基金會)

以平價出名的Pi Zero族系從2015年打響第一炮,而後在2016年小改版、2017年推出無線版,隨後無再大更新。在沉寂逾4年後,RPi基金會再推出Pi Zero族系的新版產品:Raspberry Pi Zero 2 W(以下簡稱Zero 2 W),這個新板子與過往相比有何獨到處,以下將對此解析探討。

基礎調整

首先又微幅調升價格了,過去漲了Pi Zero為5美元,Pi Zero W要10美元,而今Zero 2 W要15美元,不過RPi基金會已經表明Zero 2 W不會取代前述兩款產品,基金會的態度是盡可能不要停產已發表的產品,目前三款都會持續銷售,Pi Zero族系已累積銷售超過400萬片。

Zero 2 W的一大重點是效能再提升,原有的Pi Zero、Pi Zero W使用1個ARM1176JZF-S核心,新的Zero 2 W改成4個Cortex-A53核心,更簡單說就是直接取用過去RPi 3的BCM2837B0晶片,但把時脈從1.4GHz降到1GHz,編號也更替成BCM2710A1。

處理核心升級,但記憶體容量相同,依然是512MB,為何不是更高的1GB將於後述。核心升級後各種運算多會更快些,特別是在多執行緒方面的表現,透過SysBench測試可以比過去快5倍。

其他方面大體與過往的Pi Zero成員無異,BLE方面小幅版本提升,自4.1版變成4.2版,而過去用於Pi Zero的外殼、I/O轉接板(HAT也都能延續使用,但用電有增加,所以RPi基金會也有針對Zero 2 W推出對應的新款電源配接器(變壓器),約8美元。

Zero 2 W開箱配件

技術變革

以上資訊對於一般RPi使用者、應用開發者而言已是足夠,以下更進一步說明Zero 2 W的技術變革細節,事實上Zero 2 W很大程度在於半導體技術的精進,過去Pi Zero成員的板卡上同時配置著主控晶片與記憶體晶片,這次Zero 2 W運用封裝技術把兩個晶片疊在一起,省去了本來需要配置給獨立封裝記憶體晶片的電路板面積。

原本RPi基金會想用PoP(Package-on-Package)封裝技術將記憶體晶片疊在主控晶片上,但4核的處理核心電路面積太大,而後基金會參考了過去BCM2835晶片的衍生晶片BCM2763,它使用與BCM2835相同的核心但運用SiP(System-in-Package)封裝技術把128MB的記憶體給包入。

BCM2763晶片本來是用於手機內充當圖形加速的協同處理器,然後也用在2011年的RPi原形品(prototype)展示中。Zero 2 W使用了SiP技術把512MB的美光(Micron)LPDDR2記憶體給包入,另外也把去耦合電容、核心電路需要的電壓調節電路也都包入,RPi基金會把這次運用的SiP技術稱為RP3A0。

圖2 RP3A0封裝技術(圖片來源:樹莓派基金會)

附帶一提的是,新的BCM2710A1晶片在封裝底部的錫球接腳上也玩藝術,刻意把錫球的排列弄成樹莓派的標章圖案。另外,因為新晶片的效能更多、用電更多,散熱也必須更佳,對此Zero 2 W也增加銅箔厚度以強化散熱,所以Zero 2 W板子會略重一點。

圖3 BCM2710A1晶片刻意把底部錫球排列成樹莓派標章(圖片來源:樹莓派基金會)

進一步的,Zero 2 W一樣在無線收發部份用上金屬屏蔽,並通過FCC模組認證,如此使用Zero 2 W進行開發應用與創作的產品,在通過無線認證上的工作也會比較簡單容易。

小結

由於SiP封裝技術現階段無法把2個512MB記憶體晶片封到主控晶片內,只能封一個,所以Zero 2 W依然是512MB,不是1GB,而封裝技術主要倚賴我國的日月光(ASE)。

其他就是Zero 2 W的主要設計者是Simon Martin,有訂購MagPi雜誌的訂戶可以免費拿到一片,生產基地是在大英國協南威爾斯彭科德的Sony英國技術中心。

目前礙於全球半導體供應短缺問題,預計今年只會出貨20萬片,預計明年上半年可以出貨25萬片,並且期望在2028年1月以前都能維持供貨。當然,還是要通過各國的檢磁標準要求才能進口。

陸向陽

Author: 陸向陽

從電子科系畢業後,即以媒體人的角色繼續這段與「電子科技」的不解之緣。歷任電子技術專書作者、電子媒體記者、分析師等角色,並持續寫作不殆。近來投入Arduino、Raspberry Pi等開放硬體的研究與教程介紹。

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