5G手機的材料
散熱和電磁屏蔽是手機設計的基礎性環(huán)節(jié)，5G手機以其更高的運算動力和高頻多模特性，導致散熱和電磁屏蔽面臨新的挑戰(zhàn)。
1、散熱技術、材料需升級
因為智能手機設計對輕薄的過度追求，內(nèi)部空間其實非常狹小，本身散熱難度已經(jīng)較高。而5G手機使用時，高功耗芯片也必然會帶來大的發(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。
目前智能手機上采用的散熱技術主要包括石墨稀熱輻射貼片散熱、金屬背板散熱、導熱凝膠散熱以及導熱銅管散熱。
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，實現(xiàn)大面積快速傳熱、大面積散熱，并可消除單點高溫的現(xiàn)象，更符合5G手機的散熱要求。
金屬背板散熱是在使用石墨散熱膜的基礎上，在金屬外殼的內(nèi)部也設計一層金屬導熱板，它可以將石墨導出的熱量直接通過這層金屬導熱板傳遞至金屬機身的各個角落，這樣一來密閉空間中的熱量便能迅速擴散并消失。若非在材料輕薄性方面取得突破性進展，面對5G手機散熱需求優(yōu)勢較弱。
導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，加快散熱進程。在手機層面，則對于相關材料有更高要求，應于于5G手機上，材料升級不可或缺。
熱管散熱則是將充滿液體的導熱銅管頂點覆蓋在手機處理器上，處理器運算產(chǎn)生熱量時，熱管中的液體就吸收熱量氣化，這些氣體會通過熱管到達手機頂端的散熱區(qū)域降溫凝結后再次回到處理器部分，周而復始從而進行有效散熱。不過，這種技術多用于不過分追求輕薄設計的游戲手機。
從以上四種散熱技術特點以及智能手機整體設計趨勢來看，適用于5G手機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熱材料更符合5G手機的散熱需求（見表3：5G手機新型材料一覽），不過仍須有進一步的技術升級。
另外，全新的高性能導熱材料也是發(fā)展方向之一。以小米等手機廠商為例，開始將陶瓷材料進行部分實驗性應用。
供應鏈層面，有Laied、Choemerics、Bergquist、Graf Tech、碳元科技、中石科技、飛榮達等國內(nèi)外企業(yè)。隨著國內(nèi)供應鏈廠商技術不斷升級，5G手機時代有望長期綁定國內(nèi)手機廠商。
2、電磁屏蔽，材料升級是重點
5G時代由于高頻、高速的通信需求，對智能手機內(nèi)部的電磁屏蔽也有了新的要求。
同時，由于5G增加多個新頻段，并與3G、4G的頻段相兼容，在電磁方面的串擾也會比較嚴重；毫米波級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行大幅升級。
資料顯示，電磁屏蔽器件是在電磁屏蔽材料的基礎上進行二次開發(fā)，所需的材料必須具有良好的導電性，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，是在不導電的基材中添加一定比例的導電填料從而使得材料導電，基材可采用硅膠、塑料等材料，導電填料可以是金屬片、金屬粉末、金屬纖維或金屬化纖維等；三是表面敷層和導電涂料類，對基材進行電鍍，如導電布等。
供應鏈層面，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下，我國長盈精、中石科技、飛榮達等不斷自主研發(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。（見表4：電磁屏蔽材料、技術方向）。
分析指出，目前廣泛應用的電磁屏蔽器件主要包括導電塑料器件、導電硅膠、金屬屏蔽器件、導電布襯墊、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，新材料將在電磁屏蔽的創(chuàng)新應用中得到更多發(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。
也有分析認為，可以將板級屏蔽罩與散熱產(chǎn)品加以融合，或?qū)⒔Y構金屬屏蔽和各種吸波材料相結合，抑或組合不同種類的泡棉織物，利用一款集成解決方案，在設計和性能層面解決產(chǎn)業(yè)升級帶來的電磁屏蔽難題。
5G手機的攝影
影像視頻是5G的“殺手”應用，5G手機也會深度融合部分虛擬現(xiàn)實、生物識別等高端影像技術，這將對手機相機提出更高級別的要求。
1、硬件升級是硬道理
硬件基礎始終是手機相機的核心，對于5G手機來說，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，配備四攝像頭，4000萬像素超感光鏡頭+800萬像素變焦鏡頭+2000萬像素廣角鏡頭及一顆ToF 3D深感鏡頭，更擁有5倍光學變焦、10倍混合變焦及50倍數(shù)碼變焦能力；Mate X則是華為第一代真正意義上的5G手機，采用4000萬像素+1600萬像素+800萬像素高清三攝，能夠做到拍攝時雙屏顯示，極富科技感；OPPO在MWC2019上推出的10被光學混合變焦技術，通過切換不同的鏡頭來實現(xiàn)多倍變焦。可以說，國內(nèi)最新的智能手機上，已經(jīng)讓5G手機在相機水準上提前進行了大幅升級。
值得注意的是，除了CMOS、像素、光圈，智能手機廠商的比拼已經(jīng)逐漸過渡到拼攝像頭個數(shù)的階段，三攝、四攝不是盡頭，五攝機甚至已經(jīng)在5G前夜進入手機市場。
相機是未來人機交互的重要入口，而從鏡頭的發(fā)展趨勢來看，多攝像頭帶來的拍攝體驗升級，亦是對5G手機拍照的預演。不過需要注意的是，攝像頭個數(shù)的增加，給光學防抖技術的應用帶來了更加嚴峻的挑戰(zhàn)。屆時，雙光學防抖是否擴大商用范圍，三光學防抖能否嶄露頭角，都值得期待。
2、深度交互是趨勢
交互可以說是5G手機最重要的能力之一，尤其是前置攝像頭與系統(tǒng)、APP等的結合體驗。目前以結構光方案和TOF方案為主（見表5：5G相機深度交互方案）。
采用結構光方案的產(chǎn)品，最具代表性機型就是蘋果的Face ID，采用偽隨機散斑，核心技術由蘋果公司收購的PrimeSense公司提供。不過，蘋果的結構光軟硬件方案技術壁壘非常高，處于壟斷地位，除蘋果外的第三方供應鏈目前精度還相差甚遠。
而TOF方案相對簡單，產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展得比較成熟(見表6：TOF產(chǎn)業(yè)鏈)，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用，也可以在距離較遠的三維場景掃描、增強現(xiàn)實等領域使用，應用場景很豐富，很可能會成為5G手機深度相機發(fā)展的主流趨勢。
同時，多功能攝像頭技術和其他圖像技術不斷融合，結合多攝像頭與深度相機，暗光拍攝、逆光拍照、美顏、人像打光、HDR(高動態(tài)范圍)等功能將在5G手機上得到進一步進化。
5G手機的電池
高功耗是目前5G手機設計中難以避免的困窘，如此一來，電池續(xù)航方面的問題就會更加凸顯。
1、材料突破瓶頸難除
鋰電池最早于1991年商用，之后成為電子設備的標配。從功能手機時代到智能手機時代，鋰電池的地位一直穩(wěn)固，而5G手機時代將近，鋰電池或仍擔重任。
不過，新材料、新技術仍然是手機電池產(chǎn)業(yè)的重要探索方向。
以石墨烯材料為例，有著高導電性、高導熱性、高比表面積、高強度和剛度等諸多優(yōu)良特性，在儲能、光電器件、化學催化等諸多領域已經(jīng)獲得了廣泛的應用，也是目前高性能電池突破的關鍵性材料。
有分析師認為，目前石墨烯在鋰電池方面的研究方向主要有兩個。一是在傳統(tǒng)鋰電池上進行應用，目的是改進、提升鋰電池的性能，這類電池不會產(chǎn)生顛覆性的影響。二是依據(jù)石墨烯制造一個新體系的電池，它是一個嶄新系列的，在性能上是顛覆性的，可以將其稱為“超級電池”。
目前，中日韓美均有眾多企業(yè)選擇在石墨烯電池上進行技術攻關(見表7：石墨烯電池主要廠商一覽)，也印證了石墨烯電池將是未來電池產(chǎn)業(yè)上的制高點。無論是哪家成功將石墨烯材質(zhì)電池投入量產(chǎn)并且封鎖相關專利，這都會給產(chǎn)業(yè)鏈上下游造成相關的專利壁壘，同時會給企業(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，因為量產(chǎn)和成本問題，石墨烯電池無法在短期內(nèi)徹底取代鋰電池，所以也只能從技術上對鋰電池進行補充完善。
2、快充技術補材料短板
既然電池材料難以突破，只能從技術層面進行補充，從縮短充電時間上進行努力。這是目前手機廠商采用的方案，也將適用于5G手機。
國內(nèi)手機廠商，如華為、榮耀、小米、vivo、OPPO等都獨家研發(fā)的快充技術，沒有單獨研發(fā)快充技術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。
OPPO在國內(nèi)算是研究快充技術比較早的廠商之一，OPPO R17 Pro上配備的SuperVOOC超級閃充技術，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，44W超級閃充只需45分鐘即可充滿;華為和榮耀采用的則是同樣的閃充技術，充電功率達到40W。最新的華為Mate X 5G手機則支持55W新一代華為超級快充，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，充電功率高達100W(見表8：主流旗艦手機快充規(guī)格)。
有線快充、無線快充甚至反向充電技術的加入，可以說在一定程度上補足了電池續(xù)航引起的用戶體驗降低。但是，隨著5G手機的真正到來，快速充電技術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。
5G手機的操作系統(tǒng)和AI
除了以上設計要點將從根本重構5G手機外，操作系統(tǒng)融合AI也將是5G時代的大勢所趨。
5G手機操作系統(tǒng)可能會產(chǎn)生改變。支持手表、手機、PC 到智能家居IoT全平臺的系統(tǒng)將是重要的演進方向。
而4G主要針對人機互動，5G更多的應用場景是物物相連。5G物聯(lián)網(wǎng)應用場景非常豐富，各種設備的大小、配置和規(guī)格等都不一樣，廠商不會為每一個設備開發(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)是一個專為PC、平板電腦及高端手機所開發(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，OPPO目前主打的Breeno語音系統(tǒng)，可以打破手機與萬物的交互壁壘，為用戶帶來智能暢捷的智慧生活體驗，Breeno支持多個品牌的智能家居設備，在萬物互聯(lián)上帶來更多可能。
在5G啟幕后，智能技術將繼續(xù)取得突破性發(fā)展，同時賦能IoT，IoT整個行業(yè)會呈現(xiàn)出更快的增長趨勢。這不僅是智能終端的發(fā)展藍海，更是終端系統(tǒng)進一步擴大版圖的契機。小到臺燈、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所引領的智能大趨勢，必須打造一個自主、開放、賦能的生態(tài)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以廣泛應用于智能家居、可穿戴、車載等多種終端場景，并優(yōu)化人們與設備之間的溝通。
2、AI應用
同時，交互也是5G手機在AI技術上的最直觀應用，將體現(xiàn)在語音助手以及系統(tǒng)融合上。
目前，手機廠商在打造UI系統(tǒng)時已經(jīng)開始著重研發(fā)人工智能的功能，比如進行深度學習，從而多方位優(yōu)化資源配置、智慧節(jié)電、智能預加載常用應用等，讓系統(tǒng)運行得更加流暢。
語音助手方面，蘋果的Siri、三星的Bixby，小米的小愛同學等，都能夠通過簡單的語言交流實現(xiàn)部分操作。甚至這些智能助手，還可以從各種應用程序中抓取最相關的信息，識別網(wǎng)頁、聊天等其他界面上的文字和圖片并展現(xiàn)相應垂直類卡片。
5G和AI的不斷融合，勢必推動智能機邁向智慧機的歷史性轉(zhuǎn)變。
5G手機的發(fā)展
基于上述設計要點的分析，我們對于5G手機的變革創(chuàng)新、市場規(guī)模、價格走勢、渠道和格局做出基本的判斷。
1、5G手機設計在變革中創(chuàng)新
毫無疑問，5G手機正在帶來手機的全新變革，改變手機設計的諸多模式。
在芯片方面，捆綁式5G芯片僅是權宜之計，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手機天線個數(shù)面臨增加而不是替代，毫米波天線擺放則更復雜，需要考慮功耗和纖薄化問題；而5G手機主流散熱技術則需升級，電磁屏蔽新材料需開發(fā)；此外，5G時代更多考慮攝像，而且是超高清視頻；在5G手機電池這一環(huán)節(jié)，材料瓶頸難除，快充技術將補材料短板；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手機設計的創(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、電池等關鍵環(huán)節(jié)，正準備就緒，變局正來。
2、5G手機市場規(guī)模
根據(jù)預測，到2025年，5G相關的產(chǎn)品和服務的市場規(guī)模將達到15萬億美元。中國擁有5G基站數(shù)650萬，用戶數(shù)3億個，用戶覆蓋率達58%。
而5G換機高峰期將出現(xiàn)在2020-2023年，屆時手機出貨量將恢復增長。預計國內(nèi)5G用戶滲透率將從10%提升到60%左右，5G換機潮將帶動國內(nèi)智能手機出貨量恢復增長（見圖：中國5G手機出貨量預測）。
Gartner指出，到了2020年，5G手機的年銷量將會達到6500萬部，屆時產(chǎn)業(yè)鏈滲透率將突破100%，5G將成為通信市場的主導技術環(huán)節(jié)（見表9：5G手機市場發(fā)展預測）。
據(jù)Counterpoint數(shù)據(jù)，國產(chǎn)手機四大品牌華為、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)手機成為國內(nèi)乃至全球的重要主導力量。因此多維度綜合看來，在4G到5G的升級迭代上，中國廠商將成5G手機主要玩家。
3、5G手機價格走勢預測
首批5G手機將于2019年6月發(fā)布，價格將超過10000元，首批發(fā)布5G手機的品牌將有9家，分別是華為、OPPO、vivo、小米、一加、中興、努比亞、聯(lián)想和三星。
隨著用戶補貼等措施的推進，2020年初價格將回落至5000~6000元。到2020年9月，蘋果將發(fā)布5G手機加入戰(zhàn)局，國內(nèi)5G手機價格繼續(xù)回落至2000元上下（見圖：5G手機價格走勢預測）。
千元5G手機將是5G普及的重要標志，按照4G時代的手機價格節(jié)奏，預計2022年5G千元手機將在市場中出現(xiàn)，而2023-2024年，5G手機的紅利周期基本殆盡，市場中1000元以下的5G手機將普遍存在。
4、5G手機渠道
5G的優(yōu)勢將帶來應用場景的豐富和終端形態(tài)的擴展，從而在多個行業(yè)中起到重要作用，運營商是其中重要的一環(huán)，運營商目前運營商已經(jīng)與手機廠商完成部分互操作測試。
在5G初期，鑒于5G網(wǎng)絡依賴性較強等因素，手機廠商們將傾向于與運營商合作，在零售規(guī)則中推出定制手機與合約機，采用配合與捆綁的模式，這對手機廠商和運營商而言均是有利方式，從而達到雙贏的結果。
目前三大運營商的5G終端策略均已公布。2019年2月14日，中國聯(lián)通首批5G智能手機測試機正式交付，涉及終端有12個品牌共15款5G手機及5G CPE，預計在2019年年底，將發(fā)布超過10多個品類終端，孵化100多個創(chuàng)新應用。
中國移動也并未落后，其發(fā)起了5G終端的先行者計劃，基于該計劃，共有四款芯片組和九款智能手機推出，四款芯片分別來自高通、華為、聯(lián)發(fā)科、紫光展銳;九款終端來自中國移動、華為、vivo、OPPO、中興、小米、三星等品牌，其中大部分預計將于2019年上半年上市，該計劃的目的是加速5G的商用進程。
中國電信也表示，5G時代將繼續(xù)堅持全網(wǎng)通策略，搭建泛智能終端的創(chuàng)新平臺。成立5G終端研發(fā)聯(lián)盟，共同推動5G全網(wǎng)通成為全球標準、出臺更具吸引力的終端激勵政策，一起推動成本下降，讓用戶買得起、用得上；此外將根據(jù)用戶需求，豐富5G終端種類。
而在5G時代中后期，隨著手機廠商的逐漸成熟，即使運營商能占據(jù)話語權，程度或許也并不會如此前那般“強勢“，手機廠商在5G標準的貢獻程度上舉足輕重，會在一定程度上對運營商形成制衡，演進為各自開放的態(tài)勢。手機廠商也將利用自身線上和線下渠道雙線快進的廣覆蓋優(yōu)勢，推動5G手機的“上量”。
總體而言，想要在5G時代立足，只靠單方面的力量并不容易，通力合作或許才是更好的選擇。
5、5G手機格局
5G時代初期，廠商格局不會劇變。5G時代多樣化的應用場景，將成為手機廠商贏得未來戰(zhàn)爭的關鍵。手機廠商正通過持續(xù)的技術研發(fā)，搶灘登陸5G。
2019年1月，OPPO宣布成立新興移動終端事業(yè)部，專門負責5G+時代的關鍵布局。
一加已經(jīng)與游戲開發(fā)商合作，進行5G云游戲的探索與開發(fā)，希望將3A游戲體驗帶到5G時代的手機端。
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。
vivo將繼續(xù)延續(xù)5G概念機型APEX 2019的零感散熱-液冷均熱技術等，解決5G手機關鍵部件的散熱難題。
榮耀的智慧生命體YOYO可以自我學習，在5G時代AI能夠進化出更強大的能力。vivo的Jovi助手也在嘗試AI服務。
值得一提的是，4G時代逐漸落后的中興和聯(lián)想手機也是首批發(fā)布5G手機的廠商，憑借定制路線和5G這一換機潮，正在吹響反擊號角。
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手機以外，小米在5G場景相關技術和生態(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”，不是技術競爭力，而是“死磕性價比”。
辯證地說，所有的挑戰(zhàn)中，都蘊含著巨大的機遇。2018年，已經(jīng)見證了太多的手機品牌出局。2019年，5G時代的開端，華為、OPPO、vivo和小米的競爭仍在繼續(xù)。
5G時代的到來對手機市場來說是一個新的機遇，一方面它為萬物互聯(lián)、萬物智能提供了技術基礎，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設計的形態(tài)，并充實手機終端上下游產(chǎn)業(yè)鏈，一個嶄新的5G終端時代正在到來。
