手機廠(chǎng)商的5G研發(fā)之謎，一場(chǎng)蓄勢待發(fā)的戰爭

手機廠(chǎng)商埋頭研發(fā)5G，到底在研究什么？

你準備換5G手機了嗎？

在回答這個(gè)問(wèn)題前，不妨先看一組新聞：

一加投資近3000萬(wàn)美元，用以提升和改進(jìn)其5G研發(fā)實(shí)驗室；

OPPO與通信技術(shù)服務(wù)商Keysight成立聯(lián)合通信實(shí)驗室，加強5G智能設備研發(fā)合作；

在手機處理器和5G基帶都能從高通購買(mǎi)的情況下，手機廠(chǎng)商花如此大的力氣研發(fā)5G，到底在研究什么？消費者是時(shí)候換上5G手機嗎？

手機廠(chǎng)商的5G研發(fā)之謎

賣(mài)手機可能沒(méi)有太多技術(shù)含量，營(yíng)銷(xiāo)占大頭，但研發(fā)手機，卻又是另一回事。

今年開(kāi)年以來(lái)，小米、OPPO、vivo都陸續發(fā)布了5G旗艦機，5G換機潮正式拉開(kāi)，消費者也能明顯感受到這一波新機的起步價(jià)更高了，5G手機不再和低價(jià)掛鉤。

價(jià)格是5G手機高研發(fā)投入的最直觀(guān)體現。

按理來(lái)說(shuō)，5G手機的處理器和基帶都是高通備好的，手機廠(chǎng)商可以說(shuō)是萬(wàn)事俱備，只欠東風(fēng)。

但從高通去年的發(fā)布會(huì )也能看出，新一代通信技術(shù)的應用，于手機廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)并不是易事。

高通去年12月發(fā)布了最新的旗艦處理器驍龍865，令人比較意外的是驍龍865采用了“外掛”獨立5G基帶芯片的設計方式。當時(shí)，高通高管就基帶外掛問(wèn)題做出了澄清和解釋?zhuān)?strong>采用外掛方案可以讓OEM廠(chǎng)商迅速商用驍龍865和X55，將產(chǎn)品盡快上市。

從這個(gè)角度看，手機廠(chǎng)商和芯片廠(chǎng)達成了共識，在既有內部設計不做太多調整情況下，加快5G智能手機投放市場(chǎng)的速度。

據了解，5G手機較4G手機的主要區別是核心“射頻器件”——5G基帶芯片、射頻前端和終端天線(xiàn)的不同，這些又涉及到手機內部的設計，包括對平臺、結構、散熱、天線(xiàn)系統性的重新設計。

在手機這樣小的尺寸空間內增加上百個(gè)元器件，其中需要考慮的問(wèn)題很多。

首先是天線(xiàn)要增加，5G手機不僅包含4G手機的天線(xiàn)，還要增加多組5G頻段天線(xiàn)，而天線(xiàn)數量的增加對手機結構的設計是一個(gè)巨大的考驗。

其次是散熱問(wèn)題，5G網(wǎng)絡(luò )的數據功耗比傳統4G手機增加了50%到100%，這也是為什么一些5G手機采用了PC主機常用的液冷散熱系統。

再就是外掛5G基帶需要額外接口來(lái)傳輸數據，占用的面積也會(huì )更大。

而且，在5G應用中，從調制解調器到天線(xiàn)設計的優(yōu)化是至關(guān)重要的，其中任何信號劣化都會(huì )導致用戶(hù)端明顯的滯后或延遲。

綜上種種，如何在有限尺寸空間下將這些元器件堆疊在手機中，是手機廠(chǎng)商研發(fā)5G的最大難題之一。

這也是為什么他們要尋求合作，投入巨額資金的關(guān)鍵原因。

5G手機下的產(chǎn)業(yè)鏈升級

對于許多技術(shù)底子較為單薄的手機廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，合作無(wú)疑是雙贏(yíng)的方式，5G也給了他們向著(zhù)技術(shù)轉型的動(dòng)力，包括OV都在這幾年參與到了更深層次的手機內部結構設計中，比如vivo與三星聯(lián)合研發(fā)5G SoC芯片Exynos980。

但5G芯片設計并不是多數手機廠(chǎng)商的重頭戲，業(yè)已成熟的芯片和供應鏈體系，已經(jīng)卸下了他們身上的重擔。

如今的智能手機產(chǎn)業(yè)鏈非常成熟，很多難題也能迎刃而解，他們需要解決的是內部設計的難題。

為緩解天線(xiàn)數量增多帶來(lái)的高功耗等問(wèn)題，中興在5G手機器件堆疊和架構規劃上費了不少功夫；而為了避免天線(xiàn)增多后彼此間產(chǎn)生信號干擾，OPPO自研了多路智能切換的算法及獨立射頻管理模塊技術(shù)，vivo亦申請有天線(xiàn)解耦合技術(shù)等相關(guān)專(zhuān)利。

即便5G手機研發(fā)存在很多問(wèn)題，但上游的元器件供應商也早已有了應對之策。

舉個(gè)例子，5G手機的元器件數量大幅增加，但又要保持手機的體積不變，因此需要提高零組件的密度，而SLP（類(lèi)載板）就是關(guān)鍵。

SLP可以將多層PCB板電路連接相通，從而將主板從2D變?yōu)?D，充分利用機身的空間，其最小線(xiàn)距可以達到30um，電子零部件可能以最高密度、最小型化的狀態(tài)封裝在手機內部。

再就是借助LCP基材解決天線(xiàn)的小型化難題，LCP具備良好的物理性能、功耗小，可減少5G信號的電磁損耗；在彎折性能方面，LCP天線(xiàn)可以貼合機身中框，也不會(huì )產(chǎn)生明顯的回彈效應。

單從LCP來(lái)看，5G手機牽涉到整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)升級，許多關(guān)鍵的器件也成為這兩年4G手機的應用首選。

據移動(dòng)設備和網(wǎng)絡(luò )首席分析師林恩所言，按照近十年前4G LTE調制解調器的演進(jìn)路線(xiàn)，我們將在2020年的5G智能手機設計迭代中看到多模5G調制解調器與智能手機SoC本身的集成，這種更高的集成度將影響現有支持SoC的SDRAM和電源管理，并消除主板上的額外芯片，更重要的是影響物料清單（BOM）成本。

圖 | 未來(lái)的5G 設計

未來(lái)的5G智能手機將依靠緊湊的調制解調器到天線(xiàn)設計以集成更多的5G頻率和模式支持。

手機廠(chǎng)商的技術(shù)之爭

通信技術(shù)迭代下，手機廠(chǎng)商需要做的事情越來(lái)越多，技術(shù)創(chuàng )新、產(chǎn)品創(chuàng )新，都是一次大考，每一個(gè)元器件都可能是一個(gè)創(chuàng )新點(diǎn)。

考慮到當前全球范圍競爭愈加激烈的手機市場(chǎng)，強技術(shù)研發(fā)能力成為國產(chǎn)手機廠(chǎng)商最想打上的烙印，為了一改無(wú)技術(shù)含量貼牌機、可替代的刻板印象，每年的研發(fā)投入也是水漲船高。

而且國內幾大市占較高的手機廠(chǎng)商，經(jīng)歷市場(chǎng)的大浪淘沙后，為了提高競爭力，其身份也變得更加多元。

這一點(diǎn)在4G到5G迭代周期內顯得更為突出。

5G無(wú)疑給他們的技術(shù)轉型提供了極佳的契機，也是他們秀技術(shù)肌肉的最好載體。其中，自己造芯是不少手機廠(chǎng)商跨越的第一大步，但遺憾的是，至今除華為之外，國內沒(méi)有任何一家手機廠(chǎng)商能攬下這個(gè)重任。

另外，隨著(zhù)智能手機產(chǎn)業(yè)鏈的愈加成熟，手機廠(chǎng)商想要從技術(shù)口尋求突破也愈加困難，相機能力、充電速度、系統的智能化、與其他智能硬件的聯(lián)動(dòng)等等，逐漸成為這幾年主要的競爭要點(diǎn)。

而5G手機最為核心的還是基帶芯片，從這個(gè)角度看，手機廠(chǎng)商之間的競爭并不會(huì )因為5G手機的推出而發(fā)生質(zhì)的變化。

有意思的是，目前為了平衡技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品推出時(shí)間，國產(chǎn)5G手機的價(jià)格居高不下，許多試圖轉型高端手機市場(chǎng)的廠(chǎng)商借5G手機的東風(fēng)蠢蠢欲動(dòng)。

十年前，第一批4G手機的設計成本高昂且電源效率低下，之后出現了很多集成的硅解決方案，有助于將4G智能手機的成本降低到更合理的價(jià)格。

同理也適用于5G手機的更新迭代，當前的5G手機芯片并不是非常成熟，從高通依然堅持外掛基帶也能看出，所以早期推出的這些5G手機也非?？简灨鞔髲S(chǎng)商的技術(shù)實(shí)力。

不過(guò)，隨著(zhù)半導體制造工藝的進(jìn)步和硅片更高的集成度，特別是調制解調器和射頻前端的緊密耦合，業(yè)界開(kāi)始意識到成熟的5G芯片組設計所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。更好、更便宜、更快速的5G智能手機即將問(wèn)世。

手機市場(chǎng)的優(yōu)勝劣汰也會(huì )愈演愈烈。

本文部分內容參考自：

1、《第一代5G設計未來(lái)智能手機中調制解調器與射頻集成的關(guān)鍵與亮點(diǎn)》作者：林恩

2、《淺談5G手機背后的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù):主板、天線(xiàn)和散熱》 作者：太平洋電腦網(wǎng)

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