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仅售 15 美元,树莓派 Zero W 继任者终于发布,可惜没躲过全球缺“芯”

众所周知,树莓派是专为学习计算机编程教育而设计的一款微型电脑,其外表虽小,却是“五脏俱全”,具有电脑的基本功能,加之售价较为“亲民”,因此广受编程爱好者欢迎。

回看树莓派这一路的发展,可以发现它一直坚持着一个理念,即让所有人都能用得起树莓派。基于这种理念,树莓派在 2015 年推出了 Zero 系列:相较于彼时 20-35 美元的树莓派 Model B 系列,定价 5 美元的树莓派 Zero 几乎消除了入门编程的成本障碍。

时至今日,树莓派 Zero 和树莓派 Zero W(W 表示无线 Wireless,即树莓派 Zero W 拥有无线功能,售价 10 美元)已出售近 400 万台,并成功应用于从智能扬声器到医院呼吸机的所有领域。树莓派基金会创始人 Eben Upton 对此欣慰表示:“在我们推出的所有产品中,Zero 系列仍然是我最引以为豪的产品,因为它完美体现了我们的使命:消除成本障碍,让所有人都可以使用树莓派。”

如今,阔别 6 年,树莓派 Zero W 的继任者终于来了:昨天,Eben Upton 发布了树莓派 Zero 2 W,15 美元的售价依旧亲民,而性能相比原先的树莓派 Zero W 几乎提升了 5 倍
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(图片来自树莓派官方)

一、树莓派 Zero 2 W 规格

既然是时隔 6 年所推出的树莓派 Zero W 继任者,我们自然要先聚焦树莓派 Zero 2 W 的重点规格配置:

  • 采用 Broadcom 的 BCM2710A1 四核 64 位芯片组(1GHz 的 Arm Cortex-A53)

  • 512MB LPDDR2 SDRAM

  • 2.4GHz IEEE 802.11b/g/n 无线局域网、蓝牙 4.2、BLE

  • 1 个 USB 2.0(支持 OTG)

  • 与 HAT 兼容的 40 针 I/O 针脚

  • MicroSD 卡插槽

  • 迷你 HDMI 端口

-复合视频和复位引脚焊点

  • CSI-2 摄像头连接器

  • H.264、MPEG-4 解码 (1080p30);H.264 编码 (1080p30)

  • OpenGL ES 1.1、2.0 图形

对于这个配置,了解的人肯定觉得有些眼熟,因为 Zero 2 W 的设计师 Simon Martin 是在原先的 Zero 中加入额外的性能,因此所有为 Zero 设计的外壳和配件都应该与 Zero 2 W 完美契合。

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(图片来自树莓派官方)

不过也正因如此,在 Zero 2 W 的设计过程中,如何将这些额外的功能模块全部封装进去是一大难题:树莓派 Zero 的板子太小了,组件又是单面放置,没有多余的物理空间来容纳主要 SoC 和封装独立的 SDRAM。

二、性能与艺术兼具的封装工艺

与树莓派 1 一样,树莓派 Zero 和 Zero W 也是基于 Broadcom BCM2835 芯片构建的。以前为应对类似空间不足的问题,树莓派会采用 PoP(Package on Package,封装体叠层技术)技术,即把 SDRAM 直接封装在 SoC 顶部。

可惜的是,这个方法在 Zero 2 W 中并不适用:为了创建 BCM2836 和 BCM2837,Broadcom 上添加了一个四核 Cortex-A7 和一个四核 Cortex-A53,因此芯片超出了 PoP 空腔。

在这种情况下,树莓派设计者关注到了 BCM2835 的一个“孪生兄弟”BCM2763——它将 128MB SDRAM 芯片与 SoC 芯片直接集成到封装中,即系统级封装(SiP)。

最开始,BCM2763 旨在用作手机的图形协处理器,巧的是,在 2011 年树莓派还未正式发布,仅处于原型机时,就是用的 BCM2763 来进行演示。更巧的是,十年前在 Broadcom 设计出 BCM2763 封装的 Simon Martin 如今正在树莓派工作。

为了解决 Zero 2 W 的封装难题,Simon Martin 创建出了 RP3A0,这是一种现代 SiP,结合了 BCM2837A1 中使用的 BCM2710A1 芯片、一个 4Gbit Micron LPDDR2 芯片以及平滑核心电源电压所需的去耦电容。

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(RP3A0 系统级封装)

真正的设计师从来不会放弃表达艺术的机会。Simon Martin 在通过 RP3A0 解决 Zero 2 W 的封装问题后,还设法将一个分辨率较低的树莓派 Logo 融入了进去:

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三、树莓派 Zero 2 W 也逃不开全球缺“芯”

封装问题解决,接下里就该聚焦树莓派 Zero 2 W 的其他方面了,例如散热、电源及其无线模块。

  • 散热

更高的性能意味着散热也是一大挑战。在这个问题上,Zero 2 W 与其他近期推出的树莓派产品一样,都采用了加厚的内部铜层将热量从处理器传导出去。

这个散热效果有多好呢?Eben Upton 举了一个例子:“在 20 摄氏度的环境下,无外壳的树莓派 Zero 2 W 可以无限期地运行我们最喜欢的 LINPACK 线性代数压力测试,还不会出现节流。”

  • 无线模块

在巨大的 RP3A0 封装旁边,可以看到一个大型金属屏蔽罩:

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这个金属屏蔽罩覆盖了电路板上的无线电路,保护其免受外部干扰。此外,与自 3B+ 以来的所有树莓派产品一样,Zero 2 W 具有 FCC 模块化认证,减少了将其集成到最终产品中所涉及的合规工作量。

  • 电源

为了匹配 Zero 2 W,树莓派还推出了新的官方 USB 电源,使用 USB micro-B 连接器代替 USB-C 连接器,峰值电流额定值也会降低为 2.5A。

目前,树莓派 Zero 2 W 已在英国、欧盟、美国、加拿大和中国香港发售,但由于受到全球缺芯的影响,其出货量会受到一定影响:今年预计将发售 20 万台,2022 年上半年将出货 25 万台。

不过,买不到树莓派 Zero 2 W 的人也不用担心,因为树莓派官方表示,Zero 和 Zero W 目前不会停产,并且 Zero 2 W 至少在 2028 年 1 月之前都会一直生产下去。

虽然在购入树莓派 Zero 2 W 方面可能会有些小阻碍,但许多编程爱好者已经对其非常期待了:

@Max:

“祝贺树莓派 Zero 2 W,它是 Zero 系列的一个非常受欢迎的成员,我相信它会被用于世界各地的许多项目。期待工业设计师和创客社区成员的想法!”

@aBUGSworstnightmare:

真是一个惊喜,恭喜!

@tramcrazy:

“哇!这太令人兴奋了!我迫不及待地想亲自动手做一些比以往任何时候都更强大的小项目。RP3A0 也真是一个了不起的成就。”

那么,你是否也对树莓派 Zero 2 W 感兴趣呢?

参考链接:

  • https://www.raspberrypi.com/news/new-raspberry-pi-zero-2-w-2/

  • https://www.raspberrypi.com/news/raspberry-pi-zero/