手機(jī)廠商的5G研發(fā)之謎，一場(chǎng)蓄勢(shì)待發(fā)的戰(zhàn)爭(zhēng)

手機(jī)廠商埋頭研發(fā)5G，到底在研究什么？

你準(zhǔn)備換5G手機(jī)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(yàn)室；

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

在手機(jī)處理器和5G基帶都能從高通購(gòu)買的情況下，手機(jī)廠商花如此大的力氣研發(fā)5G，到底在研究什么？消費(fèi)者是時(shí)候換上5G手機(jī)嗎？

手機(jī)廠商的5G研發(fā)之謎

賣手機(jī)可能沒(méi)有太多技術(shù)含量，營(yíng)銷占大頭，但研發(fā)手機(jī)，卻又是另一回事。

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

價(jià)格是5G手機(jī)高研發(fā)投入的最直觀體現(xiàn)。

按理來(lái)說(shuō)，5G手機(jī)的處理器和基帶都是高通備好的，手機(jī)廠商可以說(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(yīng)用，于手機(jī)廠商來(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(dú)立5G基帶芯片的設(shè)計(jì)方式。當(dāng)時(shí)，高通高管就基帶外掛問(wèn)題做出了澄清和解釋采用外掛方案可以讓OEM廠商迅速商用驍龍865和X55，將產(chǎn)品盡快上市。

從這個(gè)角度看，手機(jī)廠商和芯片廠達(dá)成了共識(shí)，在既有內(nèi)部設(shè)計(jì)不做太多調(diào)整情況下，加快5G智能手機(jī)投放市場(chǎng)的速度。

據(jù)了解，5G手機(jī)較4G手機(jī)的主要區(qū)別是核心“射頻器件”——5G基帶芯片、射頻前端和終端天線的不同，這些又涉及到手機(jī)內(nèi)部的設(shè)計(jì)，包括對(duì)平臺(tái)、結(jié)構(gòu)、散熱、天線系統(tǒng)性的重新設(shè)計(jì)。

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

首先是天線要增加，5G手機(jī)不僅包含4G手機(jī)的天線，還要增加多組5G頻段天線，而天線數(shù)量的增加對(duì)手機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)巨大的考驗(yàn)。

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

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

而且，在5G應(yīng)用中，從調(diào)制解調(diào)器到天線設(shè)計(jì)的優(yōu)化是至關(guān)重要的，其中任何信號(hào)劣化都會(huì)導(dǎo)致用戶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(jī)中，是手機(jī)廠商研發(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(jī)下的產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)

對(duì)于許多技術(shù)底子較為單薄的手機(jī)廠商來(lái)說(shuō)，合作無(wú)疑是雙贏的方式，5G也給了他們向著技術(shù)轉(zhuǎn)型的動(dòng)力，包括OV都在這幾年參與到了更深層次的手機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，比如vivo與三星聯(lián)合研發(fā)5G SoC芯片Exynos980。

但5G芯片設(shè)計(jì)并不是多數(shù)手機(jī)廠商的重頭戲，業(yè)已成熟的芯片和供應(yīng)鏈體系，已經(jīng)卸下了他們身上的重?fù)?dān)。

如今的智能手機(jī)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(nèi)部設(shè)計(jì)的難題。

為緩解天線數(shù)量增多帶來(lái)的高功耗等問(wèn)題，中興在5G手機(jī)器件堆疊和架構(gòu)規(guī)劃上費(fèi)了不少功夫；而為了避免天線增多后彼此間產(chǎn)生信號(hào)干擾，OPPO自研了多路智能切換的算法及獨(dú)立射頻管理模塊技術(shù)，vivo亦申請(qǐng)有天線解耦合技術(shù)等相關(guān)專利。

即便5G手機(jī)研發(fā)存在很多問(wèn)題，但上游的元器件供應(yīng)商也早已有了應(yīng)對(duì)之策。

舉個(gè)例子，5G手機(jī)的元器件數(shù)量大幅增加，但又要保持手機(jī)的體積不變，因此需要提高零組件的密度，而SLP（類載板）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(jī)身的空間，其最小線距可以達(dá)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(jī)內(nèi)部。

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

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

據(jù)移動(dòng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)首席分析師林恩所言，按照近十年前4G LTE調(diào)制解調(diào)器的演進(jìn)路線，我們將在2020年的5G智能手機(jī)設(shè)計(jì)迭代中看到多模5G調(diào)制解調(diào)器與智能手機(jī)SoC本身的集成，這種更高的集成度將影響現(xiàn)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(shè)計(jì)

未來(lái)的5G智能手機(jī)將依靠緊湊的調(diào)制解調(diào)器到天線設(shè)計(jì)以集成更多的5G頻率和模式支持。

手機(jī)廠商的技術(shù)之爭(zhēng)

通信技術(shù)迭代下，手機(jī)廠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(dāng)前全球范圍競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈的手機(jī)市場(chǎng)，強(qiáng)技術(shù)研發(fā)能力成為國(guó)產(chǎn)手機(jī)廠商最想打上的烙印，為了一改無(wú)技術(shù)含量貼牌機(jī)、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(guó)內(nèi)幾大市占較高的手機(jī)廠商，經(jīng)歷市場(chǎng)的大浪淘沙后，為了提高競(jìng)爭(zhēng)力，其身份也變得更加多元。

這一點(diǎn)在4G到5G迭代周期內(nèi)顯得更為突出。

5G無(wú)疑給他們的技術(shù)轉(zhuǎn)型提供了極佳的契機(jī)，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(jī)廠商跨越的第一大步，但遺憾的是，至今除華為之外，國(guó)內(nèi)沒(méi)有任何一家手機(jī)廠商能攬下這個(gè)重任。

另外，隨著智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的愈加成熟，手機(jī)廠商想要從技術(shù)口尋求突破也愈加困難，相機(jī)能力、充電速度、系統(tǒng)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(jìng)爭(zhēng)要點(diǎn)。

而5G手機(jī)最為核心的還是基帶芯片，從這個(gè)角度看，手機(jī)廠商之間的競(jìng)爭(zhēng)并不會(huì)因?yàn)?G手機(jī)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(guó)產(chǎn)5G手機(jī)的價(jià)格居高不下，許多試圖轉(zhuǎn)型高端手機(jī)市場(chǎng)的廠商借5G手機(jī)的東風(fēng)蠢蠢欲動(dòng)。

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

同理也適用于5G手機(jī)的更新迭代，當(dāng)前的5G手機(jī)芯片并不是非常成熟，從高通依然堅(jiān)持外掛基帶也能看出，所以早期推出的這些5G手機(jī)也非?？简?yàn)各大廠商的技術(shù)實(shí)力。

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

手機(jī)市場(chǎng)的優(yōu)勝劣汰也會(huì)愈演愈烈。

本文部分內(nèi)容參考自

1、《第一代5G設(shè)計(jì)未來(lái)智能手機(jī)中調(diào)制解調(diào)器與射頻集成的關(guān)鍵與亮點(diǎn)》作者林恩

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