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重磅!《5G手机发展白皮书》出炉
通信产业网|2019-05-05 16:58:43
作者:编辑部来源:通信产业网

中国手机设计大赛研究组、《通信产业报》全媒体、赛迪智库无线电管理研究所、赛迪智库电子信息研究所

壹、总述

5G手机是指支持第五代移动通信制式的智能手机。

根据国际电信联盟(ITU)已经发布的5G的八大关键能力?#21103;輳?#38500;了传统的峰值速率、移动性、时延和频谱效率外,还提出了用户体验速率、连?#29992;?#24230;数、流量密度和能效四个新增关键?#21103;輟?#20854;中对比4G的主要提高如下:相较于4G,在传输速率方面,5G峰值速率为10~20Gbps,提升了10~20倍;用户体验速?#24335;?#36798;到0.1Gbps~1Gbps,提升了10~100倍。

基于此,3GPP标准对5G终端定义了不同的能力要求。根据标准,5G终端在网络架构、多模、频段和带宽、OFDM?#38382;?#24103;结构、调制模式、MIMO、功率等方面面临新需求。同时,在NSA架构和SA架构两种不同组网模式下,对天线、速率、功率等方面也提出不同需求。

因此,5G技术背景下,用户使用手机将从速度上直接感受到5G技术与4G技术的不同,而这种提速也将使用户在工作、娱?#24103;?#31038;交等多方面更具效率、便捷性。

但归根结底,5G的各种应用体验,都有赖于终端展现,没有适配的终端,就没有5G,没有5G终端的普及,就?#25442;?#26377;5G的普及,因此,5G终端的设计及产业链成型,关乎5G成败。

5G终端有多种类型,包括CPE、手机、AR/VR、笔记本电脑、平板、无人机、智能监控设备(交通)车载终端、机器人、医疗设备、工业制造及检测设备等,本报告主要针对5G手机,聚焦5G手机的设计及产业链。

毫无疑问,目前5G无论是在技术、标准、产业生态还是网络部署等方面都取得了阶段性的成果,作为5G落地中消费者最关心的最后?#25442;罚?G手机的全新设计,正成为业界瞩目的焦点。

随着5G脚?#25509;?#26469;愈近,截至2019年4月底,已经有包括OPPO、华为、vivo、小米、中兴、联想、三星、一加等诸多终端厂商发布了5G原型机(见表1:5G手机进程一览)。中国联通5G测试手机全部到位并已公布首批5G手机价格。可以肯定的是两年后,5G手机将成为市场的绝对主角。

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5G手机,正一触即发。本报告将围绕5G手机面临的技术挑战和设计独特性,解构5G手机的发展路径和背后产业链。

贰、5G手机的芯片

5G手机设计具有一般手机设计的通用性,但由于5G是全新的通信技术,面临新的适配问题和技术特征,以下部分将从芯片、天线、材质、摄像头、电池和其他等多方面解析5G手机设计关键及背后的产业链。

标准未定,芯片先行,只有一颗5G的芯片,才能根本定性5G手机身份。因此5G芯片是5G手机设计最关键?#25442;贰?/p>

1、5G芯片的要求

频段:?#23548;?#19978;,芯片的设计要充分考虑基于5G频段的划分,目前业界公认的?#38454;?G频率,其一是Sub 6GHz,频率在6GHz以下,在国内5G的建设中,已经确认将首先使用这一频段。同时这也是5G初期最基础的频段。其二是毫米波,这是5G成熟期的主要运营频段,优点是传输带宽极大,但缺点是覆盖?#27573;?#24456;小,穿透障碍物的能力很弱,因此需要更专业的天线调?#22330;?/p>

组网?#38382;劍?G的组网有NSA(非独立组网)和SA(独立组网)两?#20013;问劍琋SA简单来说就是可以与4G网络混合组网,对运营商而言在核心网方面可以共用,建网相对容易。而SA则是终极演进方向,5G组网自成一体,与4G完全分开。目前,3GPP R15 NSA和R15 SA都已冻结。

5G手机对相关芯片?#19981;?#25552;出新的要求。5G基带芯片需要采用多模设计,不仅要兼容2G、3G、4G,还要支持5G。这意味着5G手机需要不停地寻址,采取不同的模式,但是不同技术标准是不一样的,情况更为复杂,对芯片算力要求更高,28nm工艺芯片可能满足不了5G手机的要求,需要7nm、10nm、12nm工艺。

其他:除了在频段和带宽上的需求外,在子载波间隔、调制模式、功率等方面也都需要考虑。例如调制模式方面,中国联通要求必须支持QPSK、16QAM、64QAM、256QAM方式,而上行必须支持π/2-BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM方式。

2、5G芯片的进程

芯片和终端产品都需要一年到几年不等?#30446;?#21457;周期,如果等5G频段确定后再进行产品的研发显然难以在5G市场获得竞争优势。因此我们看到即便需要面对标准未定带来的诸多挑战,产业链各方早已积极投入5G研发(见表2:5G芯片进程一览)。

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在当前阶段,已经发布或已有消息即将发布的5G基带芯片共有7款,分属于高通、海思、联发科、紫光展锐、英特尔和三星这几大产业链上核心厂商。

高通:高通是3G/4G时代毫无疑问的芯片大鳄,5G时代,虽然遭遇华为和英特尔来自核心专利方面的?#36153;梗?#20294;稳固的商业模式和标准专利让其仍旧是不可或缺的重要玩家。除了在标准上的诸多贡献,高通凭借与中国市场手机市场的良好合作,仍旧不断蚕食终端侧份额已经是不争的?#29575;怠?/p>

目前业界使用最广的一款5G基带骁龙X50便出自高通之手,与高通骁龙855处理器的搭配让2019年大部分的5G手机将基于上述组合研发,目前已经确认的手机有小米MIX3 5G版、三星S10 5G版、一加7、索尼Xperia 5G、LG V50 5G等。高通骁龙X50的最大优点是目前应用阵营强大,但其为单模单芯片,只支持5G NSA,不支持5G SA,不能向?#24405;?#23481;2G/3G/4G网络,且毫米波频段缺少26GHz的支持。

?#36824;?#22806;行看热闹,内行看门道。深谙游戏规则的高通在MWC 2019上宣?#35745;?#20840;球首款集成5G基带的骁龙移动平台芯片将在2020年上半年商用。高通这一宣布表明,已经先人一步集成5G芯片。更?#24471;?020年之前上市的5G手机大多都是采用“捆绑式”5G芯片,而此前无论3G还是4G手机都采用集成式芯片。

随着高通骁龙X55的官宣,高通目?#30333;?#25104;熟的5G基带宣布完成,也不再像X50那样必须搭配骁龙855处理器才能使用,其兼容性表?#25351;?#22909;。同时在技术上支持Sub 6 GHz和毫米波以及NSA/SA标准。

华为海思:华为巴龙5000则是目前性能表现最全面的商用5G基带芯片之一,Sub-6 GHz、mmWave和NSA、SA一并支持,而且也符合3GPP Release 15标准。在MWC 2019上,华为采用Balong 5000+麒麟980的组合推出首款5G手机华为MateX,并将在年内进行销售。

紫光展锐:紫光展锐马卡鲁春藤510也是在MWC2019上发布的基带芯片之一,面向中端产品,它采用台积电12nm制程工艺,支持多项5G关键技术,可?#36842;?G/3G/4G/5G多种通信模式,符合最新的3GPP R15标准规范,支持Sub-6GHz频段及100MHz带宽,是一款高集成?#21462;?#39640;性能、低功耗的5G基带芯片。主要针对智能手机、CPE、Mi-Fi设备和物联网领域。当?#25442;?#20110;工?#38556;?#21046;,其12nm制程工艺相比竞品稍显不足。

联发科?#27627;?#19968;玩家联发科也于近?#25112;?#26195;其首款5G基带芯片Helio M70,这款基带芯片依照3GPP Rel-15 5G新空口标准设计,包括支持SA和NSA网络架构、 Sub 6GHz 频段、高功?#25163;?#31471;(HPUE)及其他5G关键技术,联发科计划在2019年开始出货Helio M70。

三星:三星作为为数不多的同时拥有手机品牌和基带芯片的厂商,三星也推出?#35270;?#20110;5G NR release-15的5G调制解调器Exynos 5100,速率方面,Exynos调制解调器5100支持在5G通信环境6GHz以下的低频段内?#36842;?#26368;高2Gbps的下载速度,比4G产品快1.7倍;在高频段环境下也同样支持5?#31471;?#30340;下载速度,最高达6Gbps。

英特尔:或许是因为竞争对手的进展给英特尔带来了太大的压力,2018年11月,英特尔发布XMM 8160 5G调制解调器,英特尔称其加速了该款调制解调器的进度,将发布日期提前了半年以上。?#36824;?#23601;在2019年4月17日,失去?#36824;?#36825;一大客户的英特尔宣布停止5G芯片基带研发工作,英特尔已正式退出5G手机战?#24103;?/p>

3、?#24179;狻?#25414;绑式”5G芯片势在必行

虽然各?#19968;?#24102;芯片?#27492;?#33988;势待发,但行至此刻,5G标准未定还是让整个产业面临亟需?#20973;?#26102;刻,即如何?#24179;狻?#25414;绑式”5G芯片(见图:5G芯片时间进展)。

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上文曾提及,高通提供的骁龙X50是单一的5G基带芯片(单模),只支持5G网络,需要外挂在一个4G/3G/2G全网通基带芯片(如骁龙845上的骁龙X20基带芯片)上才能正常使用。相比4G手机,采用高通骁龙X50芯片的5G手机必?#25442;?#38754;临信号切换慢和能耗大等问题。

华为发布的Mate X折叠屏手机采用的也是捆绑式5G芯片,?#36824;?#40594;麟980处理器捆绑的巴龙5000是业界首款7nm 5G单芯多模终端芯片,已经把2G/3G/4G/5G集成到了一块芯片上。

虽然高通已经宣布全球发布第二代5G基带芯片X55,也采用7纳米单芯片,支持5G和4G网络。但其供货时间的战线正在延长,“解绑”芯片的战役仍在继续。

有分析认为,之所以目前的5G基带芯片并未完全整合,并非厂商能力不足,而是厂商考虑到5G最终的标准还未完全落地,频谱的分配方案和5G?#26222;?#30340;相关发放工作还在梳理,运营商的组网方式也在测试过程中,这时如果完全押宝一种方案,则存在的风险无法评估。

在这种情况下,手机厂商采用捆绑式5G芯片可以理解。采用捆绑式芯片,厂商能迅速?#36842;?G网络通信,见效最快、一针见血。同时一两年内还是以4G为主,所以5G外挂4G是当下最合理的选择。此外,5G手机的特点是多天线,干扰情况复杂,折中方案就是选择外挂5G芯片,同时对于成本的降低也能做?#38454;?#20248;。

叁、5G手机的天线

5G天线是5G手机收发装置,因为5G天线特征,使得5G手机的天线收发设计成为5G手机的另一个主要?#26041;凇?/p>

1、5G低频天线:累加而不是替代

在5G时代,由于频段?#30446;?#35266;现状,天线的适配正朝sub 6GHz和毫米波天线两个方向发展,天线从2G/3G/4G到5G,是?#30475;?#30340;增量。5G手机中,此前4G/3G的功能都会同时存在,以前的天线也都会存在,因此对于天线而言,通信技术的升级,对于不同制式的天线是累加而不是替代。

为了提高传输速率,sub-6G将采用MIMO天线并且增大MIMO天线的数量,比如8x8MIMO、16x16MIMO等。

2、5G毫米波天线:摆放更复杂

而5G毫米波天线的分布则会复杂很多,业界将采用阵列天线,在天线制作原理以及加工工艺上与传统天线都有很大的不同。

5G毫米波由于频率高,传输距离短,只能通过阵列天线以及波束成型来增加天线的增益,以克服在空气中传输距离短的问题,因此5G天线由原来4G的全向天线变为了定向天线。

波束成?#25991;?#22359;只提高了毫米波的传输能力,但没有解决信号受?#38454;?#30861;物衰减过快的问题,目前主要有两种解决方案:一是利用数字相移器与衰减器的算法,来控制波束追踪手机用户,以维持讯号的稳定度;二是增加波束成?#25991;?#22359;的数量,?#28304;?#21040;通信无死角的设计方案。

毫米波天线需要新的加工工艺,可分为线阵、方阵。天线尺寸跟工作频率成反比,毫米波的频率变高,天线尺寸变小,简单的加工?#38382;?#31934;度?#36824;唬?#36824;得借助于其他的加工?#38382;劍?#22914;高通毫米波天线模块采用的LTCC工艺。

3、产业链上?#29575;?#30410;

天线模组厂商也受益于5G时代。

高通于2018年最新发布的5G毫米波天线模组(QTM525),同时支持6 GHz以下5G和LTE的全新单芯片14纳米射频收发器,以及6GHz以下射频前端模组,提供面向全部主要频谱频段的新一代从调制解调器到天线的完整解决方案。

经过多年的投入,天线隐形冠军厂商硕贝德也在5G射频前端模组方面?#36842;?#20135;品突破,已?#36842;?#20102;从24GHz到43GHz全频段覆盖的技术突破。硕贝德开发的24GHz到43GHz全频段覆盖的射频前端模组产品于2018年6月IEEE举办的IMS上成功展出。随着5G手机放量,硕贝德的天线产品有望逐步推广,打开成长新空间。

反观硕贝德的“老对手”信维通信则5G前景受限, 5G的业绩红利?#22836;?#26399;还有数年,而当?#36718;?#33021;手机红利结束,对于电子制造业影响十?#32622;?#26174;,为此信维通信虽然极力强调5G血统,却在?#23548;?#19994;务中进行泛射频领域的横向布局,加强在汽车电子领域业务?#30446;?#23637;,也是其5G前“青黄不接”的无奈举措。

此外,国内外厂商立讯精密和Murata等厂商不断加入战?#26234;?#21344;份额,也将引起市场的多重变化。此外,在天线设备对应的射频芯片方面,巨头Qorvo、Skyworks将继续领跑。(见图:手机天线产业链市场?#21152;新?。

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?#36824;?#38656;要注意的是,上述提及的天线供应商提供的并不是一体化的完整解决方案,手机厂商往往需要根据自身处理器类型等特点,进行手机构造设计和性能适配。而这项软?#24067;?#30340;设计研发工作比4G时代要复杂得多,对智能手机厂商的研设计和量产都提出了新挑战。

由于手机内部天线数量、射频开个器件数量都要大幅增加,如何摆放设计才能保证信号良好、散热正常是第一难题;其次,在满足上述基本条件的同时保持手机的纤薄化是困扰手机厂商的第二大问题。

有业内专家分析称,外界都误认为手机厂商只是组装,?#23548;?#19978;,随着近几年技术更?#36718;?#26399;的不断缩短,产品技术迭代的速度非常惊人,从芯片到整机,手机厂商要做的工作比想象中要更多。

肆、5G手机的材料

散热和电?#29260;簾问?#25163;机设计的基础性?#26041;冢?G手机?#20113;?#26356;高的运算动力和高频多模特性,导致散热和电?#29260;?#34109;面临新的挑战。

1、散热技术、材料需升级

因为智能手机设计对轻薄的过度追求,内部空间其实非常狭小,本身散热难度已经较高。而5G手机使用时,高功耗芯片也必?#25442;?#24102;来大的发热量,在不能从芯片层面解决问题的现状下,只能寄望于散热材料。

目前智能手机上采用的散热技术主要包括石墨稀?#30830;?#23556;贴片散?#21462;?#37329;属背板散?#21462;?#23548;热凝胶散热以及导热铜管散?#21462;?/p>

石墨烯?#30830;?#23556;贴片是一种超薄散热材料,由于具有轻量化优势,在?#20013;?#25955;热方案中也?#25442;?#22686;加终端产品重量,石墨烯?#30830;?#23556;贴片质地柔软,有着极佳的加工性及使用性,本身亦?#25442;?#20135;生额外的电磁波干扰,可有效地降?#22836;?#28909;源的热密度,?#36842;?#22823;面积快速传?#21462;?#22823;面积散热,并可消除单点高温的现象,更符合5G手机的散热要求。

金属背板散热是在使用石墨散热膜的基础上,在金属外壳的内部也设计一层金属导热板,它可以将石墨导出的热量直接通过这层金属导热板传递?#20004;?#23646;机身的各个角落,这样一来密闭空间中的热量便能迅速扩散并消失。若非在材料轻薄性方面取得突破性进展,面对5G手机散热需求优势较弱。

导热凝胶散热与电脑将散热硅脂涂抹在处理器上方式类似,可以使热量能够被迅速吸收并传递出去,加快散热进程。在手机层面,则对于相关材料有更高要求,应于于5G手机上,材料升级不可或缺。

热管散热则是将充满液体的导热铜管顶点覆盖在手机处理器上,处理器运算产生热量时,热管中的液体就吸收热量气化,这些气体会通过热管到达手机顶端的散热区域降温凝结后再?#20301;?#21040;处理器部分,周而复始从而进行有效散?#21462;2还?#36825;种技术多用于?#36824;?#20998;追求轻薄设计的游戏手机。

从以上四种散热技术特点以及智能手机整体设计趋?#35780;?#30475;,?#35270;?#20110;5G手机的散热方案将向着超薄、高效的方向发展。如此来看,石墨烯?#30830;?#23556;材料以及陶瓷等新品类导热材料更符合5G手机的散热需求(见表3:5G手机新型材料一览),?#36824;?#20173;须有进一步的技术升级。

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另外,全新的高性能导热材料也是发展方向之一。以小米等手机厂商为例,开始将陶瓷材料进行部分实验性应用。

供应链层面,有Laied、Choemerics、Bergquist、Graf Tech、碳元科技、中石科技、飞荣达等国内外企业。随着国内供应链厂商技术不断升级,5G手机时代有望长期绑定国内手机厂商。

2、电?#29260;?#34109;,材料升级是重点

5G时代由于高频、高速的通信需求,对智能手机内部的电?#29260;?#34109;也有了新的要求。

同时,由于5G增加多个新频段,并与3G、4G的频段相兼容,在电磁方面的串扰?#19981;?#27604;较严重;毫米波级别的传播也对电?#29260;?#34109;要求更高。因此,需要在电?#29260;?#34109;材料方面进行大幅升级。

资料显示,电?#29260;?#34109;器件是在电?#29260;?#34109;材料的基础上进行二次开发,所需的材料必须具有良好的导电性,而按照材料的制备工艺划分,电?#29260;?#34109;材料主要包括三大类。

一是金属类,如铍铜、不锈钢等;二是填充类,是在不导电的基材中添加一定比例的导电填料从而使得材料导电,基?#30446;?#37319;用硅胶、塑料等材料,导电填料可以是金属片、金属粉末、金属纤维或金属化纤维等;三是表面敷层和导电涂料类,对基材进行电镀,如导电布等。

供应链层面,电?#29260;?#34109;目前已经有着较为稳定的市场格局,材料主要由Laied、3M、Nolato等国外知名厂商垄断。?#36824;?#22312;巨大市场需求的推动下,我国长盈精、中石科技、飞荣达等不断自主研发,已经逐渐具备生产中高端电?#29260;?#34109;材料和器件方面的能力。(见表4:电?#29260;?#34109;材料、技术方向)。

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分析指出,目前广泛应用的电?#29260;?#34109;器件主要包括导电塑料器件、导电硅胶、金属屏蔽器件、导电布衬垫、吸波器件等,而屏蔽材料主要是金属类和填充类。随着5G手机的到来,电?#29260;?#34109;材料将向屏蔽效能更高、屏蔽频率更宽、综合性能更优良的方向升级,新材料将在电?#29260;?#34109;的创新应用中得到更多发展。诸如压合覆盖膜、电?#29260;簾文ぃ?#23558;成为解决电?#29260;?#34109;问题的重要可选方案。

也有分析认为,可以将板级屏蔽罩与散热产品加以融合,或将结构金属屏蔽和各种吸波材料相结合,?#21482;?#32452;合不同种类的泡棉织物,利用一款集成解决方案,在设计和性能层面解决产业升级带来的电?#29260;簾文?#39064;。

伍、5G手机的摄影

影像视频是5G的“杀手”应用,5G手机?#19981;?#28145;度融合部?#20013;?#25311;现实、生物识别等高端影像技术,这将对手机相机提出更高级别的要求。

1、?#24067;?#21319;级是硬道理

?#24067;?#22522;础始终是手机相机的核心,对于5G手机来说,在镜头、CMOS等上无疑有了更高要求。

例如,华为最新旗舰华为P30 Pro,配备四摄像头,4000万像素超感光镜头+800万像素变焦镜头+2000万像素广角镜头及一颗ToF 3D深感镜头,更拥有5倍光学变焦、10倍混合变焦及50倍数码变焦能力;Mate X则是华为第一代真正意义上的5G手机,采用4000万像素+1600万像素+800万像素高清三摄,能够做到拍摄时双屏显示,极富科技感;OPPO在MWC2019上推出的10?#36824;?#23398;混合变焦技术,通过切换不同的镜头来?#36842;?#22810;倍变焦。可?#36816;担?#22269;内最新的智能手机上,已经让5G手机在相机水准上提前进行了大幅升级。

值得注意的是,除了CMOS、像素、光圈,智能手机厂商的比拼已经逐渐过渡到拼摄像头个数的阶段,三摄、四摄不是尽头,五摄机甚至已经在5G前夜进入手机市场。

相机是未来人机?#25442;?#30340;重要入口,而从镜头的发展趋?#35780;?#30475;,多摄像头带来的拍摄体验升级,亦是对5G手机拍照的预演。?#36824;?#38656;要注意的是,摄像头个数的增加,给光学防抖技术的应用带来了更加严峻的挑战。届时,双光学防抖是否扩大商用?#27573;В?#19977;光学防抖能否崭露头角,都值得期待。

2、深度?#25442;?#26159;趋势

?#25442;?#21487;?#36816;?#26159;5G手机最重要的能力之一,尤其是前置摄像头与系统、APP等的结合体验。目前以结构光方案和TOF方案为主(见表5:5G相机深度?#25442;?#26041;案)。

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采用结构光方案的产品,最具代表性机型就是?#36824;?#30340;Face ID,采用伪随机散斑,核心技术由?#36824;?#20844;司?#23637;?#30340;PrimeSense公司提供。?#36824;还?#30340;结构光软?#24067;?#26041;案技术壁垒非常高,处于垄断地位,除?#36824;?#22806;的第三方供应链目前精度还相差甚远。

而TOF方案相对简单,产业链发展得比较成熟(见表6:TOF产业链),如 LG Innotek、Sunny optics、O-Film等一线模组厂都能够提供高质量模组。它既不需要发射器和接收器之间保持一定的基线,又可以通过发射功率控制使用?#27573;В?#38750;常?#35270;?#36317;离较近的前置三维人脸应用,?#37096;?#20197;在距离较远的三维场景扫描、增强现实等领域使用,应用场景很丰富,很可能会成为5G手机深度相机发展的主流趋势。

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同时,多功能摄像头技术和其他图像技术不?#20808;?#21512;,结合多摄像头与深度相机,暗光拍摄、逆光拍照、美颜、人像打光、HDR(高动态?#27573;?等功能将在5G手机上得到进一步进化。

陆、5G手机的电池

高功耗是目前5G手机设计中难以避免的困窘,如此一来,电池续航方面的问题就会更加凸显。

1、料突破瓶颈难除

锂电池最早于1991年商用,之后成为电子设备的标配。从功能手机时代到智能手机时代,锂电池的地位一直稳固,而5G手机时代将近,锂电池或仍担重任。

?#36824;?#26032;材料、新技术仍然是手机电池产业的重要探索方向。

以石墨烯材料为例,有着高导电性、高导热性、高比表面积、高强度和刚度等诸多优良特性,在储能、光电器件、化学催化等诸多领域已经获得了广泛的应用,也是目前高性能电池突破的关键性材料。

有分析师认为,目前石墨烯在锂电池方面的研究方向主要有两个。一是在传统锂电池上进行应用,目的是改进、提升锂电池的性能,这类电池?#25442;?#20135;生颠覆性的影响。二是依据石墨烯制造一个新体系的电池,它是一个崭新系列的,在性能上是颠覆性的,可以将其称为“超级电池?#34180;?/p>

目前,中日韩美均有众多企业选择在石墨烯电池上进行技术攻关(见表7:石墨烯电池主要厂商一览),也印证了石墨烯电池将是未来电池产业上的制高点。无论是哪家成功将石墨烯材质电池投入量产并且封锁相关专利,这都会给产业链上下游造成相关的专利壁垒,同时会给企业营收和全球地位提升带来巨大的帮助。

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但是,也有业内人士指出,石墨烯表面特性受化学状态影响巨大,批次稳定性、循环寿命等问题也比较突出。目前,因为量产和成本问题,石墨烯电池无法在短期内彻底取代锂电池,所以也只能从技术上对锂电池进行补充完善。

2、快充技术补材料短板

既然电池材料难以突破,只能从技术层面进行补充,从缩短充电时间上进?#20449;?#21147;。这是目前手机厂商采用的方案,也将?#35270;?#20110;5G手机。

国内手机厂商,如华为、荣耀、小米、vivo、OPPO等都独家研发?#30446;?#20805;技术,没有单独研发快充技术的厂商也都因使用高通芯片,采用了最新的Quick Charge 4.0快充技术。

OPPO在国内算是研究快充技术比较早的厂商之一,OPPO R17 Pro上配备的SuperVOOC超级闪充技术,最高充电功率能够接近50W,35?#31181;?#21363;可充满;vivo子品牌IQOO手机,44W超级闪充只需45?#31181;?#21363;可充满;华为和荣耀采用的则是同样的闪充技术,充电功率达到40W。最新的华为Mate X 5G手机则支持55W新一代华为超级快充,充入85%的电量仅需30?#31181;印?#23567;米9的27W快充似乎优势并不明显,?#36824;?#23427;还支持最高20W功率的无线闪充。另外,小米官方曝光的“小米Super Charge Turbo”快充技术,充电功率高达100W(见表8:主流旗舰手机快充规格)。

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有线快充、无线快充甚至反向充电技术的加入,可?#36816;?#22312;一定程度上补足了电池续航引起的用户体验降低。但是,随着5G手机的真正到来,快速充电技术能否真正满足需求还不得而知,诸如石墨烯这样的新材料电池或许才是出路。

柒、5G手机的操作系统和AI

除了以上设计要点将从根本重构5G手机外,操作系统融合AI也将是5G时代的大势所趋。

5G手机操作系统可能会产生改变。支持手表、手机、PC 到智能家居IoT全平台的系统将是重要的演进方向。

而4G主要针对人机互动,5G更多的应用场景是物物相连。5G物联网应用场景非常丰富,各种设备的大小、配置和规格等都不一样,厂商?#25442;?#20026;每一个设备开发一套操作系统,而微内核操作系统有利于打造一个统一的生态。

1、操作系统

据悉,谷歌正在开发微内核操作系统Fuchsia,该系统是一个专为PC、平板电脑?#26696;?#31471;手机所开发的一套完整的操作系统。而近日OPPO发布的ColorOS 6.0更印证了这?#36824;?#28857;,OPPO目前主打的Breeno语音系统,可?#28304;?#30772;手机与万物的?#25442;?#22721;垒,为用户带来智能畅捷的智慧生活体验,Breeno支持多个品牌的智能家居设备,在万物互联上带来更多可能。

在5G启幕后,智能技术将继续取得突破性发展,同时赋能IoT,IoT整个行业会呈现出更快的增长趋势。这不仅是智能终端的发展蓝海,更是终端系统进一步扩大版图的契机。小到台灯、音箱,大到冰箱、电视、汽车等,都将成为iOS、安卓或者自主操作系统的安身立命所在。

全新的操作系统想要更贴合5G所引领的智能大趋势,必须打造一个自主、开放、赋能的生态系统,这种系统可以广泛应用于智能家?#21360;?#21487;穿戴、车载等多种终端场景,并优化人们与设备之间的沟通。

2、AI应用

同时,?#25442;?#20063;是5G手机在AI技术上的最直观应用,将体现在语音助手以及系统融合上。

目前,手机厂商在打造UI系统时已经开始着重研发人工智能的功能,比如进行深度学习,从而多方位优化资源配置、智慧节电、智能预加载常用应用等,让系统运行得更加流畅。

语音助手方面,?#36824;?#30340;Siri、三星的Bixby,小米的小爱同学等,都能够通过简单的语言交流?#36842;?#37096;分操作。甚至这些智能助手,还可?#28304;?#21508;种应用程序中抓取最相关的信息,识别网页、聊天等其他界面上的文字和?#35745;?#24182;展现相应垂直类卡片。

5G和AI的不?#20808;?#21512;,势必推动智能机迈向智慧机的历史性转变。

捌、5G手机的发展

基于上述设计要点的分析,我们对于5G手机的变革创新、市场规模、价格走势、渠道和格局做出基本的判断。

1、5G手机设计在变革中创新

毫无疑问,5G手机正在带来手机的全新变革,改变手机设计的诸多模式。

在芯片方面,捆绑式5G芯片仅是权宜之计,未来基带芯片集成到SoC上还是大趋势;配套的天线?#26041;冢?G手机天线个数面临增加而不是替代,毫米波天线摆放则更复杂,需要考虑功耗和纤薄化问题;而5G手机主流散热技术则需升级,电?#29260;?#34109;新材料需开发;此外,5G时代更多考虑摄像,而且是超高清视频;在5G手机电池这?#25442;方冢?#26448;料瓶颈难除,快充技术将补材料短板;最后需要指出的是,5G融合AI将成为今后重要的趋势。

随着5G手机设计的创新,也将催生新的产业链和配套格?#24103;?G芯片、天线、摄像头、AI、电池等关键?#26041;冢?#27491;准备就绪,变局正来。

2、5G手机市场规模

根据预测,到2025年,5G相关的产品?#22836;?#21153;的市场规模将达到15万亿美元。中国拥有5G基站数650万,用户数3亿个,用户覆盖率达58%。

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而5G换机高峰期将出现在2020-2023年,届时手机出货量将?#25351;?#22686;长。预计国内5G用户渗透?#24335;?#20174;10%提升到60%左右,5G换机潮将带动国内智能手机出货量?#25351;?#22686;长(见图:中国5G手机出货量预测)。

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Gartner指出,到了2020年,5G手机的年销量将会达到6500万部,届时产业链渗透?#24335;?#31361;破100%,5G将成为通信市场的主?#25216;?#26415;?#26041;?见表9:5G手机市场发展预测)。

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据Counterpoint数据,国产手机四大品牌华为、小米、OPPO以及vivo皆位居世界前六,其在国内共占据约八成市场份额,而在世界?#27573;?#20869;市占率为37%,目前国产手机成为国内乃至全球的重要主导力量。因此多维度综合看来,在4G到5G的升级迭代上,中国厂商将成5G手机主要玩家。

3、5G手机价格走势预测

首批5G手机将于2019年6月发布,价格将超过10000元,首批发布5G手机的品牌将有9家,?#30452;?#26159;华为、OPPO、vivo、小米、一加、中兴、努比亚、联想和三星。

随着用户?#22266;?#31561;措施的?#24179;?020年初价格将回落至5000~6000元。到2020年9月,?#36824;?#23558;发布5G手机加入战局,国内5G手机价格继续回落至2000元上下(见图:5G手机价格走势预测)。

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千元5G手机将是5G普及的重要标志,按照4G时代的手机价格节奏,预计2022年5G千元手机将在市场中出现,而2023-2024年,5G手机的红利周期基本殆尽,市场中1000元以下的5G手机将普遍存在。

4、5G手机渠道

5G的优势将带来应用场景的丰富和终端形态的扩展,从而在多个行业中起到重要作用,运营商是其中重要的?#25442;罚?#36816;营商目前运营商已经与手机厂商完成部分互操作测试。

在5G初期,鉴于5G网络依赖性较强等因素,手机厂商们将倾向于与运营商合作,在零售规则中推出定制手机与合约机,采?#38376;?#21512;与捆绑的模式,这对手机厂商和运营商而言均是有利方式,从而达到双赢的结果。

目前三大运营商的5G终端策略均已公布。2019年2月14日,中国联通首批5G智能手机测试机正式交付,涉及终端有12个品牌共15款5G手机及5G CPE,预计在2019年年底,将发布超过10多个品类终端,孵化100多个创新应用。

中国移动也并未落后,其发起了5G终端的先行者计划,基于该计划,共有?#30446;?#33455;片组和九款智能手机推出,?#30446;?#33455;片?#30452;?#26469;自高通、华为、联发科、紫光展锐;九款终端来自中国移动、华为、vivo、OPPO、中兴、小米、三星等品牌,其中大部分预计将于2019年上半年上市,该计划的目的是加速5G的商?#23186;?#31243;。

中国电信也表示,5G时代将继续坚持全网通策略,搭建泛智能终端的创新平台。成立5G终端研发联盟,共同推动5G全网通成为全球标准、出台更具吸引力的终端激励政策,一起推动成本下降,让用户买得起、用得上;此外将根据用户需求,丰富5G终端种类。

而在5G时代中后期,随着手机厂商的逐渐成熟,即使运营商能占据话语权,程度或许也并?#25442;?#22914;此前?#21069;恪?#24378;势?#22467;?#25163;机厂商在5G标准的贡献程度上举足轻重,会在一定程度上对运营商形成制衡,演进为各自开放的态势。手机厂商也将利用自身线上和线下渠道双线快进的广覆盖优势,推动5G手机的“上量?#34180;?/p>

总体而言,想要在5G时代立足,只靠单方面的力量并不容易,通力合作或许才是更好的选择。

5、5G手机格局

5G时代初期,厂商格局?#25442;?#21095;变。5G时代多样化的应用场景,将成为手机厂商赢得未来战争的关键。手机厂商正通过?#20013;?#30340;技术研发,抢滩登陆5G。

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2019年1月,OPPO宣布成立新兴移动终端事业部,专门负责5G+时代的关键布?#24103;?/p>

一加已经与游戏开发商合作,进行5G云游戏的探索与开发,希望将3A游戏体验带到5G时代的手机端。

华为不但在通信市场布局5G,终端、芯片市场亦是主要玩家,并自研石墨烯散热技术。

vivo将继续延续5G?#25293;?#26426;型APEX 2019的零感散热-液冷均热技术等,解决5G手机关键部件的散热难题。

荣耀的智慧生命体YOYO可以自?#24050;?#20064;,在5G时代AI能够进化出更强大的能力。vivo的Jovi助手也在尝试AI服务。

值得一提的是,4G时代逐渐落后的中兴和联想手机也是首批发布5G手机的厂商,凭借定制路线和5G这?#25442;?#26426;?#20445;?#27491;在?#36842;?#21453;击号角。

这场登陆战中,处境较为?#38480;?#30340;是小米。除了依赖高通芯片的5G手机以外,小米在5G场景相关技术和生态布局中,作为有限。小米在这场持久战中能够拿出的“底牌?#20445;?#19981;是技术竞争力,而是?#20843;?#30933;性价?#21462;薄?/p>

辩证地说,所有的挑战中,都蕴含着巨大的机遇。2018年,已经见证了太多的手机品牌出?#24103;?019年,5G时代?#30446;?#31471;,华为、OPPO、vivo和小米的竞争仍在继续。

5G时代的到来对手机市场来说是一个新的机遇,一方面它为万物互联、万物智能提供了技术基础,将开启万物互联之门;另一方面,5G可以改变人们的行为方式及手机设计的形态,并充实手机终端上下游产业链,一个崭新的5G终端时代正在到来。

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责任编辑:晓燕

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