總述

5G手機(jī)是指支持第五代移動(dòng)通信制式的智能手機(jī)。

根據(jù)ITU已經(jīng)發(fā)布的5G的關(guān)鍵能力指標(biāo)，其中對比4G的主要提高如下：相較于4G，在傳輸速率方面，5G峰值速率為10～20Gbps，提升了10～20倍，用戶體驗(yàn)速率將達(dá)到0.1Gbps～1Gbps，提升了10～100倍。

因此，5G技術(shù)背景下，用戶使用手機(jī)將從速度上直接感受到5G技術(shù)與4G技術(shù)的不同，而這種提速也將使用戶在工作、娛樂、社交等多方面更具效率、便捷性。

但歸根結(jié)底，5G的各種應(yīng)用體驗(yàn)，都有賴于終端展現(xiàn)，沒有適配的終端，就沒有5G，沒有5G終端的普及，就不會(huì)有5G的普及，因此，5G終端的設(shè)計(jì)及產(chǎn)業(yè)鏈成型，關(guān)乎5G成敗。

5G終端有多種類型，包括CPE、手機(jī)、AR/VR、筆記本電腦、平板、無人機(jī)、智能監(jiān)控設(shè)備（交通）車載終端、機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)制造及檢測設(shè)備等，本報(bào)告主要針對5G手機(jī)，聚焦5G手機(jī)的設(shè)計(jì)及產(chǎn)業(yè)鏈。

毫無疑問，目前5G無論是在技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)還是網(wǎng)絡(luò)部署等方面都取得了階段性的成果，作為5G落地中消費(fèi)者最關(guān)心的最后一環(huán)，5G手機(jī)的全新設(shè)計(jì)，正成為業(yè)界矚目的焦點(diǎn)。

隨著5G腳步愈來愈近，截至2019年4月底，已經(jīng)有包括OPPO、華為、vivo、小米、中興、聯(lián)想、三星、一加等諸多終端廠商發(fā)布了5G原型機(jī)（見表1）。中國聯(lián)通5G測試手機(jī)全部到位并已公布首批5G手機(jī)價(jià)格?？梢钥隙ǖ氖莾赡旰螅?G手機(jī)將成為市場的絕對主角。

5G手機(jī)，正一觸即發(fā)。本報(bào)告將圍繞5G手機(jī)面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)和設(shè)計(jì)獨(dú)特性，解構(gòu)5G手機(jī)的發(fā)展路徑和背后產(chǎn)業(yè)鏈。

5G手機(jī)設(shè)計(jì)及產(chǎn)業(yè)鏈

5G手機(jī)設(shè)計(jì)具有一般手機(jī)設(shè)計(jì)的通用性，但由于5G是全新的通信技術(shù)，面臨新的適配問題和技術(shù)特征，本部分將從芯片、天線、材質(zhì)、攝像頭、電池和其他等多方面解析5G手機(jī)設(shè)計(jì)關(guān)鍵及背后的產(chǎn)業(yè)鏈。

（一）5G芯片

標(biāo)準(zhǔn)未定，芯片先行，只有一顆5G的芯片，才能根本定性5G手機(jī)身份。因此5G芯片是5G手機(jī)設(shè)計(jì)最關(guān)鍵一環(huán)。

1.5G芯片的要求

（1）頻段

實(shí)際上，芯片的設(shè)計(jì)要充分考慮基于5G頻段的劃分，目前業(yè)界公認(rèn)的兩組5G頻率，其一是Sub 6GHz，頻率在6GHz以下，在國內(nèi)5G的建設(shè)中，已經(jīng)確認(rèn)將首先使用這一頻段。同時(shí)這也是5G初期最基礎(chǔ)的頻段。其二是毫米波，這是5G成熟期的主要運(yùn)營頻段，優(yōu)點(diǎn)是傳輸帶寬極大，但缺點(diǎn)是覆蓋范圍很小，穿透障礙物的能力很弱，因此需要更專業(yè)的天線調(diào)諧。

（2）組網(wǎng)形式

5G的組網(wǎng)有NSA（非獨(dú)立組網(wǎng)）和SA（獨(dú)立組網(wǎng)）兩種形式，NSA簡單來說就是可以與4G網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)，對運(yùn)營商而言在核心網(wǎng)方面可以共用，建網(wǎng)相對容易。而SA則是終極演進(jìn)方向，5G組網(wǎng)自成一體，與4G完全分開。目前，3GPP R15 NSA和R15 SA都已凍結(jié)。

5G手機(jī)對相關(guān)芯片也會(huì)提出新的要求。5G基帶芯片需要采用多模設(shè)計(jì)，不僅要兼容2G、3G、4G，還要支持5G。這意味著5G手機(jī)需要不停地尋址，采取不同的模式，但是不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的，情況更為復(fù)雜，對芯片算力要求更高，28nm工藝芯片可能滿足不了5G手機(jī)的要求，需要7nm、10nm、12nm工藝。

2.5G芯片進(jìn)程

芯片和終端產(chǎn)品都需要一年到幾年不等的開發(fā)周期，如果等5G頻段確定后再進(jìn)行產(chǎn)品的研發(fā)顯然難以在5G市場獲得競爭優(yōu)勢。因此我們看到即便需要面對標(biāo)準(zhǔn)未定帶來的諸多挑戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)鏈各方早已積極投入5G研發(fā)。

在當(dāng)前階段，已經(jīng)發(fā)布或已有消息即將發(fā)布的5G基帶芯片共有7款，分屬于高通、海思、聯(lián)發(fā)科、紫光展銳、英特爾和三星這幾大產(chǎn)業(yè)鏈上核心廠商，見表2。

（1）高通

高通是3G/4G時(shí)代毫無疑問的芯片大鱷，5G時(shí)代，雖然遭遇華為和英特爾來自核心專利方面的擠壓，但穩(wěn)固的商業(yè)模式和標(biāo)準(zhǔn)專利讓其仍舊是不可或缺的重要玩家。除了在標(biāo)準(zhǔn)上的諸多貢獻(xiàn)，高通憑借與中國市場手機(jī)市場的良好合作，仍舊不斷蠶食終端側(cè)份額已經(jīng)是不爭的事實(shí)。

目前業(yè)界使用最廣的一款5G基帶驍龍X50便出自高通之手，與高通驍龍855處理器的搭配讓2019年大部分的5G手機(jī)將基于上述組合研發(fā)，目前已經(jīng)確認(rèn)的手機(jī)有小米MIX3 5G版、三星S10 5G版、一加7、索尼Xperia 5G、LG V50 5G等。高通驍龍X50的最大優(yōu)點(diǎn)是目前應(yīng)用陣營強(qiáng)大，但其為單模單芯片，只支持5G NSA，不支持5G SA，不能向下兼容2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)，且毫米波頻段缺少26GHz的支持。

不過，外行看熱鬧，內(nèi)行看門道。深諳游戲規(guī)則的高通在MWC 2019上宣布其全球首款集成5G基帶的驍龍移動(dòng)平臺(tái)芯片將在2020年上半年商用。高通這一宣布表明，已經(jīng)先人一步集成5G芯片。更說明2020年之前上市的5G手機(jī)大多都是采用“捆綁式”5G芯片，而此前無論3G還是4G手機(jī)都采用集成式芯片。

隨著高通驍龍X55的官宣，高通目前最成熟的5G基帶宣布完成，也不再像X50那樣必須搭配驍龍855處理器才能使用，其兼容性表現(xiàn)更好。同時(shí)在技術(shù)上支持Sub 6 GHz和毫米波以及NSA/SA標(biāo)準(zhǔn)。

（2）英特爾

或許是因?yàn)楦偁帉κ值倪M(jìn)展給英特爾帶來了太大的壓力，2018年11月，英特爾發(fā)布XMM 8160 5G調(diào)制解調(diào)器，英特爾稱其加速了該款調(diào)制解調(diào)器的進(jìn)度，將發(fā)布日期提前了半年以上。不過就在2019年4月17日，失去蘋果這一大客戶的英特爾宣布停止5G芯片基帶研發(fā)工作，英特爾已正式退出5G手機(jī)戰(zhàn)局。

（3）華為海思

華為巴龍5000則是目前性能表現(xiàn)最全面的商用5G基帶芯片之一，Sub-6 GHz、mmWave和NSA、SA一并支持，而且也符合3GPP Release 15標(biāo)準(zhǔn)。在MWC 2019上，華為采用Balong 5000+麒麟980的組合推出首款5G手機(jī)華為MateX，并將在年內(nèi)進(jìn)行銷售。

（4）紫光展銳

紫光展銳馬卡魯春藤510也是在MWC2019上發(fā)布的基帶芯片之一，面向中端產(chǎn)品，它采用臺(tái)積電12nm制程工藝，支持多項(xiàng)5G關(guān)鍵技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)2G/3G/4G/5G多種通信模式，符合最新的3GPP R15標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，支持Sub-6GHz頻段及100MHz帶寬，是一款高集成度、高性能、低功耗的5G基帶芯片。主要針對智能手機(jī)、CPE、Mi-Fi設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。當(dāng)然基于工藝限制，其12nm制程工藝相比競品稍顯不足。

（5）聯(lián)發(fā)科

另一玩家聯(lián)發(fā)科也于近日揭曉其首款5G基帶芯片Helio M70，這款基帶芯片依照3GPP Rel-15 5G新空口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，包括支持SA和NSA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、 Sub 6GHz 頻段、高功率終端（HPUE）及其他5G關(guān)鍵技術(shù)，聯(lián)發(fā)科計(jì)劃在2019年開始出貨Helio M70。

（6）三星

作為為數(shù)不多的同時(shí)擁有手機(jī)品牌和基帶芯片的廠商，三星也推出適用于5G NR release-15的5G調(diào)制解調(diào)器Exynos 5100，速率方面，Exynos調(diào)制解調(diào)器5100支持在5G通信環(huán)境6GHz以下的低頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)最高2Gbps的下載速度，比4G產(chǎn)品快1.7倍;在高頻段環(huán)境下也同樣支持5倍速的下載速度，最高達(dá)6Gbps。

3.破解“捆綁式”5G芯片勢在必行

雖然各家基帶芯片看似蓄勢待發(fā)，但行至此刻，5G標(biāo)準(zhǔn)未定還是讓整個(gè)產(chǎn)業(yè)面臨亟需破局時(shí)刻，即如何破解“捆綁式”5G芯片。

上文曾提及，高通提供的驍龍X50是單一的5G基帶芯片（單模），只支持5G網(wǎng)絡(luò)，需要外掛在一個(gè)4G/3G/2G全網(wǎng)通基帶芯片（如驍龍845上的驍龍X20基帶芯片）上才能正常使用。相比4G手機(jī)，采用高通驍龍X50芯片的5G手機(jī)必然會(huì)面臨信號(hào)切換慢和能耗大等問題。

華為發(fā)布的Mate X折疊屏手機(jī)采用的也是捆綁式5G芯片，不過麒麟980處理器捆綁的巴龍5000是業(yè)界首款7nm 5G單芯多模終端芯片，已經(jīng)把2G/3G/4G/5G集成到了一塊芯片上。

雖然高通已經(jīng)宣布全球發(fā)布第二代5G基帶芯片X55，也采用7納米單芯片，支持5G和4G網(wǎng)絡(luò)。但其供貨時(shí)間的戰(zhàn)線正在延長，“解綁”芯片的戰(zhàn)役仍在繼續(xù)。

有分析認(rèn)為，之所以目前的5G基帶芯片并未完全整合，并非廠商能力不足，而是廠商考慮到5G最終的標(biāo)準(zhǔn)還未完全落地，頻譜的分配方案和5G牌照的相關(guān)發(fā)放工作還在梳理，運(yùn)營商的組網(wǎng)方式也在測試過程中，這時(shí)如果完全押寶一種方案，則存在的風(fēng)險(xiǎn)無法評估。

在這種情況下，手機(jī)廠商采用捆綁式5G芯片可以理解。采用捆綁式芯片，廠商能迅速實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)通信，見效最快、一針見血。同時(shí)一兩年內(nèi)還是以4G為主，所以5G外掛4G是當(dāng)下最合理的選擇。此外，5G手機(jī)的特點(diǎn)是多天線，干擾情況復(fù)雜，折中方案就是選擇外掛5G芯片，同時(shí)對于成本的降低也能做到最優(yōu)。

（二）5G手機(jī)天線

5G天線是5G手機(jī)收發(fā)裝置，因?yàn)?G天線特征，使得5G手機(jī)的天線收發(fā)設(shè)計(jì)成為5G手機(jī)的另一個(gè)主要環(huán)節(jié)。

1.5G低頻天線：累加而不是替代

在5G時(shí)代，由于頻段的客觀現(xiàn)狀，天線的適配正朝sub 6GHz和毫米波天線兩個(gè)方向發(fā)展，天線從2G/3G/4G到5G，是純粹的增量。5G手機(jī)中，此前4G/3G的功能都會(huì)同時(shí)存在，以前的天線也都會(huì)存在，因此對于天線而言，通信技術(shù)的升級(jí)，對于不同制式的天線是累加而不是替代。

為了提高傳輸速率，sub-6G將采用MIMO天線并且增大MIMO天線的數(shù)量，比如8x8MIMO、16x16MIMO等。

2.5G毫米波天線：擺放更復(fù)雜

而5G毫米波天線的分布則會(huì)復(fù)雜很多，業(yè)界將采用陣列天線，在天線制作原理以及加工工藝上與傳統(tǒng)天線都有很大的不同。

5G毫米波由于頻率高，傳輸距離短，只能通過陣列天線以及波束成型來增加天線的增益，以克服在空氣中傳輸距離短的問題，因此5G天線由原來4G的全向天線變?yōu)榱硕ㄏ蛱炀€。

波束成形模塊只提高了毫米波的傳輸能力，但沒有解決信號(hào)受到阻礙物衰減過快的問題，目前主要有兩種解決方案：一是利用數(shù)字相移器與衰減器的算法，來控制波束追蹤手機(jī)用戶，以維持訊號(hào)的穩(wěn)定度;二是增加波束成形模塊的數(shù)量，以達(dá)到通信無死角的設(shè)計(jì)方案。

毫米波天線需要新的加工工藝，可分為線陣、方陣。天線尺寸跟工作頻率成反比，毫米波的頻率變高，天線尺寸變小，簡單的加工形式精度不夠，還得借助于其他的加工形式，如高通毫米波天線模塊采用的LTCC工藝。

3.產(chǎn)業(yè)鏈上下受益

天線模組廠商也受益于5G時(shí)代。

高通于2018年最新發(fā)布的5G毫米波天線模組（QTM525），同時(shí)支持6 GHz以下5G和LTE的全新單芯片14納米射頻收發(fā)器，以及6GHz以下射頻前端模組，提供面向全部主要頻譜頻段的新一代從調(diào)制解調(diào)器到天線的完整解決方案。

經(jīng)過多年的投入，天線隱形冠軍廠商碩貝德也在5G射頻前端模組方面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品突破，已實(shí)現(xiàn)了從24GHz到43GHz全頻段覆蓋的技術(shù)突破。碩貝德開發(fā)的24GHz到43GHz全頻段覆蓋的射頻前端模組產(chǎn)品于2018年6月IEEE舉辦的IMS上成功展出。隨著5G手機(jī)放量，碩貝德的天線產(chǎn)品有望逐步推廣，打開成長新空間。

反觀碩貝德的“老對手”信維通信則5G前景受限， 5G的業(yè)績紅利釋放期還有數(shù)年，而當(dāng)下智能手機(jī)紅利結(jié)束，對于電子制造業(yè)影響十分明顯，為此信維通信雖然極力強(qiáng)調(diào)5G血統(tǒng)，卻在實(shí)際業(yè)務(wù)中進(jìn)行泛射頻領(lǐng)域的橫向布局，加強(qiáng)在汽車電子領(lǐng)域業(yè)務(wù)的開展，也是其5G前“青黃不接”的無奈舉措。

此外，國內(nèi)外廠商立訊精密和Murata等廠商不斷加入戰(zhàn)局搶占份額，也將引起市場的多重變化。此外，在天線設(shè)備對應(yīng)的射頻芯片方面，巨頭Qorvo、Skyworks將繼續(xù)領(lǐng)跑。

不過需要注意的是，上述提及的天線供應(yīng)商提供的并不是一體化的完整解決方案，手機(jī)廠商往往需要根據(jù)自身處理器類型等特點(diǎn)，進(jìn)行手機(jī)構(gòu)造設(shè)計(jì)和性能適配。而這項(xiàng)軟硬件的設(shè)計(jì)研發(fā)工作比4G時(shí)代要復(fù)雜得多，對智能手機(jī)廠商的研設(shè)計(jì)和量產(chǎn)都提出了新挑戰(zhàn)。

由于手機(jī)內(nèi)部天線數(shù)量、射頻開個(gè)器件數(shù)量都要大幅增加，如何擺放設(shè)計(jì)才能保證信號(hào)良好、散熱正常是第一難題;其次，在滿足上述基本條件的同時(shí)保持手機(jī)的纖薄化是困擾手機(jī)廠商的第二大問題。

有業(yè)內(nèi)專家分析稱，外界都誤認(rèn)為手機(jī)廠商只是組裝，實(shí)際上，隨著近幾年技術(shù)更新周期的不斷縮短，產(chǎn)品技術(shù)迭代的速度非常驚人，從芯片到整機(jī)，手機(jī)廠商要做的工作比想象中要更多。

（三）5G手機(jī)材料

散熱和電磁屏蔽是手機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，5G手機(jī)以其更高的運(yùn)算動(dòng)力和高頻多模特性，導(dǎo)致散熱和電磁屏蔽面臨新的挑戰(zhàn)。

1.主流散熱技術(shù)需升級(jí)，新材料開發(fā)成難點(diǎn)

因?yàn)橹悄苁謾C(jī)設(shè)計(jì)對輕薄的過度追求，內(nèi)部空間其實(shí)非常狹小，本身散熱難度已經(jīng)較高。而5G手機(jī)使用時(shí)，高功耗芯片也必然會(huì)帶來大的發(fā)熱量，在不能從芯片層面解決問題的現(xiàn)狀下，只能寄望于散熱材料。

目前智能手機(jī)上采用的散熱技術(shù)主要包括石墨稀熱輻射貼片散熱、金屬背板散熱、導(dǎo)熱凝膠散熱以及導(dǎo)熱銅管散熱。

石墨烯熱輻射貼片是一種超薄散熱材料，由于具有輕量化優(yōu)勢，在現(xiàn)行散熱方案中也不會(huì)增加終端產(chǎn)品重量，石墨烯熱輻射貼片質(zhì)地柔軟，有著極佳的加工性及使用性，本身亦不會(huì)產(chǎn)生額外的電磁波干擾，可有效地降低發(fā)熱源的熱密度，實(shí)現(xiàn)大面積快速傳熱、大面積散熱，并可消除單點(diǎn)高溫的現(xiàn)象，更符合5G手機(jī)的散熱要求。

金屬背板散熱是在使用石墨散熱膜的基礎(chǔ)上，在金屬外殼的內(nèi)部也設(shè)計(jì)一層金屬導(dǎo)熱板，它可以將石墨導(dǎo)出的熱量直接通過這層金屬導(dǎo)熱板傳遞至金屬機(jī)身的各個(gè)角落，這樣一來密閉空間中的熱量便能迅速擴(kuò)散并消失。若非在材料輕薄性方面取得突破性進(jìn)展，面對5G手機(jī)散熱需求優(yōu)勢較弱。

導(dǎo)熱凝膠散熱與電腦將散熱硅脂涂抹在處理器上方式類似，可以使熱量能夠被迅速吸收并傳遞出去，加快散熱進(jìn)程。在手機(jī)層面，則對于相關(guān)材料有更高要求，應(yīng)于于5G手機(jī)上，材料升級(jí)不可或缺。

熱管散熱則是將充滿液體的導(dǎo)熱銅管頂點(diǎn)覆蓋在手機(jī)處理器上，處理器運(yùn)算產(chǎn)生熱量時(shí)，熱管中的液體就吸收熱量氣化，這些氣體會(huì)通過熱管到達(dá)手機(jī)頂端的散熱區(qū)域降溫凝結(jié)后再次回到處理器部分，周而復(fù)始從而進(jìn)行有效散熱。不過，這種技術(shù)多用于不過分追求輕薄設(shè)計(jì)的游戲手機(jī)。

從以上四種散熱技術(shù)特點(diǎn)以及智能手機(jī)整體設(shè)計(jì)趨勢來看，適用于5G手機(jī)的散熱方案將向著超薄、高效的方向發(fā)展。如此來看，石墨烯熱輻射材料以及陶瓷等新品類導(dǎo)熱材料更符合5G手機(jī)的散熱需求（見表3），不過仍須有進(jìn)一步的技術(shù)升級(jí)。

另外，全新的高性能導(dǎo)熱材料也是發(fā)展方向之一。以小米等手機(jī)廠商為例，開始將陶瓷材料進(jìn)行部分實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用。

供應(yīng)鏈層面，有Laied、Choemerics、Bergquist、Graf Tech、碳元科技、中石科技、飛榮達(dá)等國內(nèi)外企業(yè)。隨著國內(nèi)供應(yīng)鏈廠商技術(shù)不斷升級(jí)，5G手機(jī)時(shí)代有望長期綁定國內(nèi)手機(jī)廠商。

2.電磁屏蔽，材料升級(jí)是重點(diǎn)

5G時(shí)代由于高頻、高速的通信需求，對智能手機(jī)內(nèi)部的電磁屏蔽也有了新的要求。

同時(shí)，由于5G增加多個(gè)新頻段，并與3G、4G的頻段相兼容，在電磁方面的串?dāng)_也會(huì)比較嚴(yán)重;毫米波級(jí)別的傳播也對電磁屏蔽要求更高。因此，需要在電磁屏蔽材料方面進(jìn)行大幅升級(jí)。

資料顯示，電磁屏蔽器件是在電磁屏蔽材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，所需的材料必須具有良好的導(dǎo)電性，而按照材料的制備工藝劃分，電磁屏蔽材料主要包括三大類。

一是金屬類，如鈹銅、不銹鋼等;二是填充類，是在不導(dǎo)電的基材中添加一定比例的導(dǎo)電填料從而使得材料導(dǎo)電，基材可采用硅膠、塑料等材料，導(dǎo)電填料可以是金屬片、金屬粉末、金屬纖維或金屬化纖維等;三是表面敷層和導(dǎo)電涂料類，對基材進(jìn)行電鍍，如導(dǎo)電布等。

供應(yīng)鏈層面，電磁屏蔽目前已經(jīng)有著較為穩(wěn)定的市場格局，材料主要由Laied、3M、Nolato等國外知名廠商壟斷。不過，在巨大市場需求的推動(dòng)下，我國長盈精、中石科技、飛榮達(dá)等不斷自主研發(fā)，已經(jīng)逐漸具備生產(chǎn)中高端電磁屏蔽材料和器件方面的能力。

分析指出，目前廣泛應(yīng)用的電磁屏蔽器件主要包括導(dǎo)電塑料器件、導(dǎo)電硅膠、金屬屏蔽器件、導(dǎo)電布襯墊、吸波器件等，而屏蔽材料主要是金屬類和填充類。隨著5G手機(jī)的到來，電磁屏蔽材料將向屏蔽效能更高、屏蔽頻率更寬、綜合性能更優(yōu)良的方向升級(jí)，新材料將在電磁屏蔽的創(chuàng)新應(yīng)用中得到更多發(fā)展。諸如壓合覆蓋膜、電磁屏蔽膜，將成為解決電磁屏蔽問題的重要可選方案。

也有分析認(rèn)為，可以將板級(jí)屏蔽罩與散熱產(chǎn)品加以融合，或?qū)⒔Y(jié)構(gòu)金屬屏蔽和各種吸波材料相結(jié)合，抑或組合不同種類的泡棉織物，利用一款集成解決方案，在設(shè)計(jì)和性能層面解決產(chǎn)業(yè)升級(jí)帶來的電磁屏蔽難題。

（四）5G手機(jī)攝影

影像視頻是5G的“殺手”應(yīng)用，5G手機(jī)也會(huì)深度融合部分虛擬現(xiàn)實(shí)、生物識(shí)別等高端影像技術(shù)，這將對手機(jī)相機(jī)提出更高級(jí)別的要求。

1.硬件升級(jí)是硬道理

硬件基礎(chǔ)始終是手機(jī)相機(jī)的核心，對于5G手機(jī)來說，在鏡頭、CMOS等上無疑有了更高要求。

例如，華為最新旗艦華為P30 Pro，配備徠卡四攝像頭，4000萬像素超感光鏡頭（F1.6/OIS/27mm索尼IMX650）+800萬像素變焦鏡頭（125mm/10倍無損/50倍數(shù)碼變焦/OIS/5倍光變）+120°2000萬像素廣角鏡頭及一顆ToF 3D深感鏡頭，更擁有5倍光學(xué)變焦、10倍混合變焦及50倍數(shù)碼變焦能力?？梢哉f，華為P30 Pro讓5G手機(jī)相機(jī)在硬件上向前走了一大步。

值得注意的是，除了CMOS、像素、光圈，智能手機(jī)廠商的比拼已經(jīng)逐漸過渡到拼攝像頭個(gè)數(shù)的階段，三攝、四攝不是盡頭，五攝機(jī)甚至已經(jīng)在5G前夜進(jìn)入手機(jī)市場。

相機(jī)是未來人機(jī)交互的重要入口，而從鏡頭的發(fā)展趨勢來看，多攝像頭帶來的拍攝體驗(yàn)升級(jí)，亦是對5G手機(jī)拍照的預(yù)演。不過需要注意的是，攝像頭個(gè)數(shù)的增加，給光學(xué)防抖技術(shù)的應(yīng)用帶來了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。屆時(shí)，雙光學(xué)防抖是否擴(kuò)大商用范圍，三光學(xué)防抖能否嶄露頭角，都值得期待。

2.深度交互是趨勢

交互可以說是5G手機(jī)最重要的能力之一，尤其是前置攝像頭與系統(tǒng)、APP等的結(jié)合體驗(yàn)。目前以結(jié)構(gòu)光方案和TOF方案為主。

采用結(jié)構(gòu)光方案的產(chǎn)品，最具代表性機(jī)型就是蘋果的Face ID，采用偽隨機(jī)散斑，核心技術(shù)由蘋果公司收購的PrimeSense公司提供。不過，蘋果的結(jié)構(gòu)光軟硬件方案技術(shù)壁壘非常高，處于壟斷地位，除蘋果外的第三方供應(yīng)鏈目前精度還相差甚遠(yuǎn)。

而TOF方案相對簡單，產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展得比較成熟（見表6），如 LG Innotek、Sunny optics、O-Film等一線模組廠都能夠提供高質(zhì)量模組。它既不需要發(fā)射器和接收器之間保持一定的基線，又可以通過發(fā)射功率控制使用范圍，非常適用距離較近的前置三維人臉應(yīng)用，也可以在距離較遠(yuǎn)的三維場景掃描、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域使用，應(yīng)用場景很豐富，很可能會(huì)成為5G手機(jī)深度相機(jī)發(fā)展的主流趨勢。

同時(shí)，多功能攝像頭技術(shù)和其他圖像技術(shù)不斷融合，結(jié)合多攝像頭與深度相機(jī)，暗光拍攝、逆光拍照、美顏、人像打光、HDR（高動(dòng)態(tài)范圍）等功能將在5G手機(jī)上得到進(jìn)一步進(jìn)化。

（五）5G手機(jī)電池

高功耗是目前5G手機(jī)設(shè)計(jì)中難以避免的困窘，如此一來，電池續(xù)航方面的問題就會(huì)更加凸顯。

1.材料突破瓶頸難除

鋰電池最早于1991年商用，之后成為電子設(shè)備的標(biāo)配。從功能手機(jī)時(shí)代到智能手機(jī)時(shí)代，鋰電池的地位一直穩(wěn)固，而5G手機(jī)時(shí)代將近，鋰電池或仍擔(dān)重任。

不過，新材料、新技術(shù)仍然是手機(jī)電池產(chǎn)業(yè)的重要探索方向。

以石墨烯材料為例，有著高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、高比表面積、高強(qiáng)度和剛度等諸多優(yōu)良特性，在儲(chǔ)能、光電器件、化學(xué)催化等諸多領(lǐng)域已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，也是目前高性能電池突破的關(guān)鍵性材料。

有分析師認(rèn)為，目前石墨烯在鋰電池方面的研究方向主要有兩個(gè)。一是在傳統(tǒng)鋰電池上進(jìn)行應(yīng)用，目的是改進(jìn)、提升鋰電池的性能，這類電池不會(huì)產(chǎn)生顛覆性的影響。二是依據(jù)石墨烯制造一個(gè)新體系的電池，它是一個(gè)嶄新系列的，在性能上是顛覆性的，可以將其稱為“超級(jí)電池”。

目前，中日韓美均有眾多企業(yè)選擇在石墨烯電池上進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)（見表7），也印證了石墨烯電池將是未來電池產(chǎn)業(yè)上的制高點(diǎn)。無論是哪家成功將石墨烯材質(zhì)電池投入量產(chǎn)并且封鎖相關(guān)專利，這都會(huì)給產(chǎn)業(yè)鏈上下游造成相關(guān)的專利壁壘，同時(shí)會(huì)給企業(yè)營收和全球地位提升帶來巨大的幫助。

但是，也有業(yè)內(nèi)人士指出，石墨烯表面特性受化學(xué)狀態(tài)影響巨大，批次穩(wěn)定性、循環(huán)壽命等問題也比較突出。目前，因?yàn)榱慨a(chǎn)和成本問題，石墨烯電池?zé)o法在短期內(nèi)徹底取代鋰電池，所以也只能從技術(shù)上對鋰電池進(jìn)行補(bǔ)充完善。

2.快充技術(shù)補(bǔ)材料短板

既然電池材料難以突破，只能從技術(shù)層面進(jìn)行補(bǔ)充，從縮短充電時(shí)間上進(jìn)行努力。這是目前手機(jī)廠商采用的方案，也將適用于5G手機(jī)。

國內(nèi)手機(jī)廠商，如華為、榮耀、小米、vivo、OPPO等都獨(dú)家研發(fā)的快充技術(shù)，沒有單獨(dú)研發(fā)快充技術(shù)的廠商也都因使用高通芯片，采用了最新的Quick Charge 4.0快充技術(shù)。

OPPO在國內(nèi)算是研究快充技術(shù)比較早的廠商之一，OPPO R17 Pro上配備的SuperVOOC超級(jí)閃充技術(shù)，最高充電功率能夠接近50W，35分鐘即可充滿;vivo子品牌IQOO手機(jī)，44W超級(jí)閃充只需45分鐘即可充滿;華為和榮耀采用的則是同樣的閃充技術(shù)，充電功率達(dá)到40W。最新的華為Mate X 5G手機(jī)則支持55W新一代華為超級(jí)快充，充入85%的電量僅需30分鐘。小米9的27W快充似乎優(yōu)勢并不明顯，不過它還支持最高20W功率的無線閃充。另外，小米官方曝光的“小米Super Charge Turbo”快充技術(shù)，充電功率高達(dá)100W（見表8）。

有線快充、無線快充甚至反向充電技術(shù)的加入，可以說在一定程度上補(bǔ)足了電池續(xù)航引起的用戶體驗(yàn)降低。但是，隨著5G手機(jī)的真正到來，快速充電技術(shù)能否真正滿足需求還不得而知，諸如石墨烯這樣的新材料電池或許才是出路。

（六）其他

除了以上設(shè)計(jì)要點(diǎn)將從根本重構(gòu)5G手機(jī)外，操作系統(tǒng)融合AI也將是5G時(shí)代的大勢所趨。

5G手機(jī)操作系統(tǒng)可能會(huì)產(chǎn)生改變。支持手表、手機(jī)、PC 到智能家居IoT全平臺(tái)的系統(tǒng)將是重要的演進(jìn)方向。

而4G主要針對人機(jī)互動(dòng)，5G更多的應(yīng)用場景是物物相連。5G物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景非常豐富，各種設(shè)備的大小、配置和規(guī)格等都不一樣，廠商不會(huì)為每一個(gè)設(shè)備開發(fā)一套操作系統(tǒng)，而微內(nèi)核操作系統(tǒng)有利于打造一個(gè)統(tǒng)一的生態(tài)。

1.操作系統(tǒng)

據(jù)悉，谷歌正在開發(fā)微內(nèi)核操作系統(tǒng)Fuchsia，該系統(tǒng)是一個(gè)專為PC、平板電腦及高端手機(jī)所開發(fā)的一套完整的操作系統(tǒng)。而近日OPPO發(fā)布的ColorOS 6.0更印證了這一觀點(diǎn)，OPPO目前主打的Breeno語音系統(tǒng)，可以打破手機(jī)與萬物的交互壁壘，為用戶帶來智能暢捷的智慧生活體驗(yàn)，Breeno支持多個(gè)品牌的智能家居設(shè)備，在萬物互聯(lián)上帶來更多可能。

在5G啟幕后，智能技術(shù)將繼續(xù)取得突破性發(fā)展，同時(shí)賦能IoT，IoT整個(gè)行業(yè)會(huì)呈現(xiàn)出更快的增長趨勢。這不僅是智能終端的發(fā)展藍(lán)海，更是終端系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)大版圖的契機(jī)。小到臺(tái)燈、音箱，大到冰箱、電視、汽車等，都將成為iOS、安卓或者自主操作系統(tǒng)的安身立命所在。

全新的操作系統(tǒng)想要更貼合5G所引領(lǐng)的智能大趨勢，必須打造一個(gè)自主、開放、賦能的生態(tài)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于智能家居、可穿戴、車載等多種終端場景，并優(yōu)化人們與設(shè)備之間的溝通。

2.AI應(yīng)用

同時(shí)，交互也是5G手機(jī)在AI技術(shù)上的最直觀應(yīng)用，將體現(xiàn)在語音助手以及系統(tǒng)融合上。

目前，手機(jī)廠商在打造UI系統(tǒng)時(shí)已經(jīng)開始著重研發(fā)人工智能的功能，比如進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，從而多方位優(yōu)化資源配置、智慧節(jié)電、智能預(yù)加載常用應(yīng)用等，讓系統(tǒng)運(yùn)行得更加流暢。

語音助手方面，蘋果的Siri、三星的Bixby，小米的小愛同學(xué)等，都能夠通過簡單的語言交流實(shí)現(xiàn)部分操作。甚至這些智能助手，還可以從各種應(yīng)用程序中抓取最相關(guān)的信息，識(shí)別網(wǎng)頁、聊天等其他界面上的文字和圖片并展現(xiàn)相應(yīng)垂直類卡片。

5G和AI的不斷融合，勢必推動(dòng)智能機(jī)邁向智慧機(jī)的歷史性轉(zhuǎn)變。

5G手機(jī)的發(fā)展

1.5G手機(jī)在變革中創(chuàng)新

毫無疑問，5G手機(jī)正在帶來手機(jī)的全新變革，改變手機(jī)設(shè)計(jì)的諸多模式。

在芯片方面，捆綁式5G芯片僅是權(quán)宜之計(jì)，未來基帶芯片集成到SoC上還是大趨勢;配套的天線環(huán)節(jié)，5G手機(jī)天線個(gè)數(shù)面臨增加而不是替代，毫米波天線擺放則更復(fù)雜，需要考慮功耗和纖薄化問題;而5G手機(jī)主流散熱技術(shù)則需升級(jí)，電磁屏蔽新材料需開發(fā);此外，5G時(shí)代更多考慮攝像，而且是超高清視頻;在5G手機(jī)電池這一環(huán)節(jié)，材料瓶頸難除，快充技術(shù)將補(bǔ)材料短板;最后需要指出的是，5G融合AI將成為今后重要的趨勢。

隨著5G手機(jī)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，也將催生新的產(chǎn)業(yè)鏈和配套格局。5G芯片、天線、攝像頭、AI、電池等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，正準(zhǔn)備就緒，變局正來。

2.5G手機(jī)市場規(guī)模

根據(jù)預(yù)測，到2025年，5G相關(guān)的產(chǎn)品和服務(wù)的市場規(guī)模將達(dá)到15萬億美元。中國擁有5G基站數(shù)650萬，用戶數(shù)3億個(gè)，用戶覆蓋率達(dá)58%。

而5G換機(jī)高峰期將出現(xiàn)在2020-2023年，屆時(shí)手機(jī)出貨量將恢復(fù)增長。預(yù)計(jì)國內(nèi)5G用戶滲透率將從10%提升到60%左右，5G換機(jī)潮將帶動(dòng)國內(nèi)智能手機(jī)出貨量恢復(fù)增長。

Gartner指出，到了2020年，5G手機(jī)的年銷量將會(huì)達(dá)到6500萬部，屆時(shí)產(chǎn)業(yè)鏈滲透率將突破100%，5G將成為通信市場的主導(dǎo)技術(shù)環(huán)節(jié)。（見表9）。

據(jù)Counterpoint數(shù)據(jù)，國產(chǎn)手機(jī)四大品牌華為、小米、OPPO以及vivo皆位居世界前六，其在國內(nèi)共占據(jù)約八成市場份額，而在世界范圍內(nèi)市占率為37%，目前國產(chǎn)手機(jī)成為國內(nèi)乃至全球的重要主導(dǎo)力量。因此多維度綜合看來，在4G到5G的升級(jí)迭代上，中國廠商將成5G手機(jī)主要玩家。

3.5G手機(jī)價(jià)格

首批5G手機(jī)將于2019年6月發(fā)布，價(jià)格將超過10000元，首批發(fā)布5G手機(jī)的品牌將有9家，分別是華為、OPPO、vivo、小米、一加、中興、努比亞、聯(lián)想和三星。

隨著用戶補(bǔ)貼等措施的推進(jìn)，2020年初價(jià)格將回落至5000～6000元。到2020年9月，蘋果將發(fā)布5G手機(jī)加入戰(zhàn)局，5G手機(jī)價(jià)格繼續(xù)回落。

千元5G手機(jī)將是5G普及的重要環(huán)節(jié)，預(yù)計(jì)2022年5G千元手機(jī)將在市場中出現(xiàn)。

4.5G手機(jī)格局

5G時(shí)代初期，廠商格局不會(huì)劇變。5G時(shí)代多樣化的應(yīng)用場景，將成為手機(jī)廠商贏得未來戰(zhàn)爭的關(guān)鍵。手機(jī)廠商正通過持續(xù)的技術(shù)研發(fā)，搶灘登陸5G。

2019年1月，OPPO宣布成立新興移動(dòng)終端事業(yè)部，專門負(fù)責(zé)5G+時(shí)代的關(guān)鍵布局。

一加已經(jīng)與游戲開發(fā)商合作，進(jìn)行5G云游戲的探索與開發(fā)，希望將3A游戲體驗(yàn)帶到5G時(shí)代的手機(jī)端。

華為不但在通信市場布局5G，終端、芯片市場亦是主要玩家，并自研石墨烯散熱技術(shù)。

vivo將繼續(xù)延續(xù)5G概念機(jī)型APEX 2019的零感散熱-液冷均熱技術(shù)等，解決5G手機(jī)關(guān)鍵部件的散熱難題。

榮耀的智慧生命體YOYO可以自我學(xué)習(xí)，在5G時(shí)代AI能夠進(jìn)化出更強(qiáng)大的能力。vivo的Jovi助手也在嘗試AI服務(wù)。

值得一提的是，4G時(shí)代逐漸落后的中興和聯(lián)想手機(jī)也是首批發(fā)布5G手機(jī)的廠商，憑借定制路線和5G這一換機(jī)潮，正在吹響反擊號(hào)角。

這場登陸戰(zhàn)中，處境較為尷尬的是小米。除了依賴高通芯片的5G手機(jī)以外，小米在5G場景相關(guān)技術(shù)和生態(tài)布局中，作為有限。小米在這場持久戰(zhàn)中能夠拿出的“底牌”，不是技術(shù)競爭力，而是“死磕性價(jià)比”。

辯證地說，所有的挑戰(zhàn)中，都蘊(yùn)含著巨大的機(jī)遇。2018年，已經(jīng)見證了太多的手機(jī)品牌出局。2019年，5G時(shí)代的開端，華為、OPPO、vivo和小米的競爭仍在繼續(xù)。

5G時(shí)代的到來對手機(jī)市場來說是一個(gè)新的機(jī)遇，一方面它為萬物互聯(lián)、萬物智能提供了技術(shù)基礎(chǔ)，將開啟萬物互聯(lián)之門;另一方面，5G可以改變?nèi)藗兊男袨榉绞郊笆謾C(jī)設(shè)計(jì)的形態(tài)，并充實(shí)手機(jī)終端上下游產(chǎn)業(yè)鏈，一個(gè)嶄新的5G終端時(shí)代正在到來。