手機廠商的5G研發之謎，一場蓄勢待發的戰爭

手機廠商埋頭研發5G，到底在研究什么？

你準備換5G手機了嗎？

在回答這個問題前，不妨先看一組新聞：

一加投資近3000萬美元，用以提升和改進其5G研發實驗室；

OPPO與通信技術服務商Keysight成立聯合通信實驗室，加強5G智能設備研發合作；

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

手機廠商的5G研發之謎

賣手機可能沒有太多技術含量，營銷占大頭，但研發手機，卻又是另一回事。

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

價格是5G手機高研發投入的最直觀體現。

按理來說，5G手機的處理器和基帶都是高通備好的，手機廠商可以說是萬事俱備，只欠東風。

但從高通去年的發布會也能看出，新一代通信技術的應用，于手機廠商來說并不是易事。

高通去年12月發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，高通高管就基帶外掛問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，將產品盡快上市。

從這個角度看，手機廠商和芯片廠達成了共識，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元器件，其中需要考慮的問題很多。

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

其次是散熱問題，5G網絡的數據功耗比傳統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傳輸數據，占用的面積也會更大。

而且，在5G應用中，從調制解調器到天線設計的優化是至關重要的，其中任何信號劣化都會導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中，是手機廠商研發5G的最大難題之一。

這也是為什么他們要尋求合作，投入巨額資金的關鍵原因。

5G手機下的產業鏈升級

對于許多技術底子較為單薄的手機廠商來說，合作無疑是雙贏的方式，5G也給了他們向著技術轉型的動力，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與三星聯合研發5G SoC芯片Exynos980。

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

如今的智能手機產業鏈非常成熟，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。

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

即便5G手機研發存在很多問題，但上游的元器件供應商也早已有了應對之策。

舉個例子，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（類載板）就是關鍵。

SLP可以將多層PCB板電路連接相通，從而將主板從2D變為3D，充分利用機身的空間，其最小線距可以達到30um，電子零部件可能以最高密度、最小型化的狀態封裝在手機內部。

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信號的電磁損耗；在彎折性能方面，LCP天線可以貼合機身中框，也不會產生明顯的回彈效應。

單從LCP來看，5G手機牽涉到整個產業鏈的技術升級，許多關鍵的器件也成為這兩年4G手機的應用首選。

據移動設備和網絡首席分析師林恩所言，按照近十年前4G LTE調制解調器的演進路線，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 | 未來的5G 設計

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

手機廠商的技術之爭

通信技術迭代下，手機廠商需要做的事情越來越多，技術創新、產品創新，都是一次大考，每一個元器件都可能是一個創新點。

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

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

這一點在4G到5G迭代周期內顯得更為突出。

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

另外，隨著智能手機產業鏈的愈加成熟，手機廠商想要從技術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動等等，逐漸成為這幾年主要的競爭要點。

而5G手機最為核心的還是基帶芯片，從這個角度看，手機廠商之間的競爭并不會因為5G手機的推出而發生質的變化。

有意思的是，目前為了平衡技術研發和產品推出時間，國產5G手機的價格居高不下，許多試圖轉型高端手機市場的廠商借5G手機的東風蠢蠢欲動。

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商的技術實力。

不過，隨著半導體制造工藝的進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，業界開始意識到成熟的5G芯片組設計所帶來的優點。更好、更便宜、更快速的5G智能手機即將問世。

手機市場的優勝劣汰也會愈演愈烈。

本文部分內容參考自：

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

2、《淺談5G手機背后的幾個關鍵技術:主板、天線和散熱》 作者：太平洋電腦網

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