5G手機(jī)到底有什么黑科技

最近這段時(shí)間，小編的朋友圈里不斷出現(xiàn)5G手機(jī)的身影。

是的，隨著5G芯片的不斷成熟，5G手機(jī)逐漸具備了商用發(fā)布的條件。尤其是下半年，主流手機(jī)廠商估計(jì)都將發(fā)布自己的5G可商用手機(jī)。

中興5月6日發(fā)布的Axon 10 Pro 5G版，應(yīng)該是第一款正式發(fā)布的5G可商用手機(jī)

這些5G手機(jī)，和大家目前在用的4G手機(jī)相比，外觀上并沒有什么明顯區(qū)別。

但是，如果你認(rèn)為它和4G手機(jī)完全一樣，只是多個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)支持，那就大錯(cuò)特錯(cuò)了。

為了能夠支持5G，手機(jī)內(nèi)部其實(shí)發(fā)生了巨大的變化。

芯片

首先，我們來看看手機(jī)最重要的部件——芯片。

既然是5G手機(jī)，那必須要有5G通信能力。

手機(jī)的通信能力，是由主處理芯片里面的基帶芯片決定的。

手機(jī)主處理芯片的組成（黃色框內(nèi)為基帶芯片）

基帶芯片，就有點(diǎn)像手機(jī)的“網(wǎng)卡”。只有當(dāng)“網(wǎng)卡”支持5G，手機(jī)才能使用5G網(wǎng)絡(luò)。

目前有能力制造5G基帶芯片的廠家，只有高通、華為、聯(lián)發(fā)科、三星、英特爾、紫光展銳這六家。

研發(fā)基帶芯片的難度很大，風(fēng)險(xiǎn)很高。不久前蘋果和高通達(dá)成天價(jià)和解，棄用英特爾，很可能就是因?yàn)橛⑻貭柕?G基帶無法滿足蘋果的要求。

目前主流的5G芯片，是高通的驍龍855和華為的麒麟980。

以驍龍855為例。這個(gè)芯片相信大家都有所耳聞，采用7nm制程工藝，性能強(qiáng)勁，相比上一代845足足提升了45%。

從跑分上就能看出來，前面提到的中興Axon 10 Pro 5G版，就是用的驍龍855，安兔兔跑分高達(dá)381136分，非常搶眼。

驍龍855的基帶芯片，是SDX50M，其實(shí)也就是高通之前發(fā)布的X50 5G基帶。

這款基帶可以支持5G全頻段覆蓋，既包括Sub 6G頻段（6GHz以下頻段），也包括了毫米波頻段（28GHz以上頻段）。5G網(wǎng)絡(luò)超高帶寬、超低延時(shí)的特點(diǎn)，都可以得到充分發(fā)揮。

天線設(shè)計(jì)

作為5G手機(jī)，只是換個(gè)芯片肯定是不夠的。牽一發(fā)而動(dòng)全身，整體的設(shè)計(jì)，都會(huì)有巨大的變化。

首當(dāng)其沖的，就是天線。

之前科普5G的時(shí)候，和大家提到過：5G采用的是Massive MIMO技術(shù)，也就是增強(qiáng)多天線技術(shù)。

這種技術(shù)大幅增加了信號(hào)收發(fā)雙方的天線數(shù)量，以此來提供更高的網(wǎng)速帶寬。

從4G到5G，天線數(shù)量的變化

基站側(cè)的天線，變成64收64發(fā)，甚至128收128發(fā)，形成了天線陣列。

5G基站大規(guī)模天線陣列

手機(jī)側(cè)的天線，數(shù)量也翻倍增加。傳統(tǒng)的4G LTE手機(jī)，只有3-6根天線，5G手機(jī)將會(huì)有10根甚至更多。如何在狹小的手機(jī)空間布放這些天線，是5G手機(jī)設(shè)計(jì)的頭號(hào)難題。

不過有一點(diǎn)比較慶幸，就是5G天線的尺寸并不大。

頻率×波長(zhǎng)=光速（恒定值），所以，隨著2、3、4G使用通信波段不斷走高，天線尺寸不斷減小。

有的廠家會(huì)選擇縫隙天線布局方案，空間相比之前沒有增加，但是排進(jìn)了10多個(gè)天線，還可以隨著場(chǎng)景變化自動(dòng)調(diào)節(jié)天線的結(jié)構(gòu)。

所謂“縫隙天線”，簡(jiǎn)單來說，就是在手機(jī)的金屬外殼上開一條縫隙，以此來輻射和接收電磁波信號(hào)。

現(xiàn)在大家對(duì)手機(jī)的輻射都非常敏感，擔(dān)心電磁輻射會(huì)對(duì)身體造成影響。這里，我們就要提到一個(gè)概念——SAR。

什么是SAR？ SAR是一個(gè)數(shù)值，“Specific Absorption Rate”（ 電磁波吸收比值）。這個(gè)值主要用于衡量電子產(chǎn)品對(duì)人體的影響。

一般來說，靠近人體20厘米范圍的電子產(chǎn)品，都需要進(jìn)行SAR測(cè)試。各國(guó)對(duì)SAR值也有明確的要求。例如美國(guó)FCC（聯(lián)邦通信委員會(huì)）就要求電子產(chǎn)品SAR的值必須在1.6以下。

5G時(shí)代的手機(jī)，當(dāng)然也要控制自身電磁輻射對(duì)用戶的影響。為此，將會(huì)普遍采取智能SAR解決方案。在方案里，手機(jī)將會(huì)對(duì)天線的收發(fā)功率進(jìn)行靈活控制，以降低電磁輻射。

空間布局

雖然天線并沒有增加空間，但5G模塊本身不可避免還是增加了自身的體積。如何在不擴(kuò)大機(jī)身的前提下，把增加的體積安置在狹小的手機(jī)空間內(nèi)，也是一個(gè)頭疼事。

這就有點(diǎn)像搭積木，你要努力想辦法讓一個(gè)大家伙變成一個(gè)小家伙，該怎么辦呢？

一方面，當(dāng)然就是讓器件小型化，盡量使用最小封裝器件。

另一方面，就是盡可能立體化。單層變多層，就像三明治一樣，形成疊層。

這樣一來，就能讓手機(jī)的電路布局設(shè)計(jì)更加小巧和緊湊，減少空間占用。

5G手機(jī)都將采用這樣的設(shè)計(jì)思路，減少自身的整機(jī)尺寸和厚度。

3D復(fù)式堆疊的圖示（VIVO 5G概念機(jī) Apex2019）

電磁兼容

手機(jī)內(nèi)部器件之間，會(huì)產(chǎn)生相互電磁干擾，這個(gè)問題非常復(fù)雜且重要。

5G雖然開始發(fā)展起步，但2G/3G/4G包括Wi-Fi、藍(lán)牙、GPS等，手機(jī)仍然需要繼續(xù)支持。

5G手機(jī)會(huì)盡可能使用自屏蔽器件，降低相互干擾。

器件可以采用自屏蔽器件，但天線不行，屏蔽了就沒信號(hào)了。

在諸多網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)工作下，如何控制信號(hào)之間的干擾，一直都是擺在手機(jī)工程師面前的難題，是考驗(yàn)手機(jī)廠商電磁兼容性設(shè)計(jì)能力的試金石。

各大公司的5G手機(jī)研發(fā)團(tuán)隊(duì)必須通過無數(shù)次仿真實(shí)驗(yàn)，才能找到了最優(yōu)方案，提高4G和5G網(wǎng)絡(luò)共存條件下的信號(hào)質(zhì)量和吞吐率，確保自家5G手機(jī)射頻信號(hào)方面不出問題。

功耗和散熱

再看看功耗和散熱問題。

新手機(jī)，新芯片，帶來性能增長(zhǎng)的同時(shí)，往往也會(huì)帶來功耗和發(fā)熱量的大幅增加。如果功耗控制得不好，將大幅影響手機(jī)的續(xù)航能力，巨大的發(fā)熱量，也會(huì)導(dǎo)致手機(jī)出現(xiàn)卡頓。

我們來看一下Axon 10 Pro的散熱設(shè)計(jì)思路，分為硬件和軟件兩個(gè)方向。

硬件方向，手機(jī)內(nèi)部采用了一根很給力的液冷散熱銅管，具有>5W的熱功耗處理能力，保證熱/冷端的溫差<5℃，能夠迅速將處理器的溫度往冷端傳導(dǎo)，保證處理器充分發(fā)揮性能。

同時(shí)，Axon10 Pro還采用了相變散熱材料+散熱屏蔽材料的復(fù)合材料，屏蔽能力和散熱能力都很猛，保證了散熱效果。

軟件方向， Axon 10 Pro運(yùn)用AI CPU管理機(jī)制，通過建立算法模型，借助人工智能能力，尋找性能和功耗之間的完美平衡。

總之就是軟硬兼施，其它廠家的散熱思路，應(yīng)該大致如此。

存儲(chǔ)速度

最后要提一下手機(jī)的存儲(chǔ)速度問題。

很多人問，5G的網(wǎng)絡(luò)速度那么快，手機(jī)本身的存儲(chǔ)速度還能不能跟得上？會(huì)不會(huì)成為瓶頸？

其實(shí)不會(huì)的。

還是以Axon 10 Pro為例，它采用F2FS文件系統(tǒng)，相對(duì)傳統(tǒng)的EXT4格式文件系統(tǒng)，隨機(jī)讀寫速率提升超過15%，并針對(duì)4K小文件的讀寫速度做了特殊處理，整體存儲(chǔ)性能提升超過20%。

它采用的是Sandisk iNAND 8521閃存芯片。該芯片采用Sandisk iNAND 8521以及64層3D NAND堆疊技術(shù)，相比前代產(chǎn)品來說連續(xù)寫入性能提升2倍，4K隨機(jī)寫入提升10倍，可提供792MB/s順序讀取和486MB/s順序?qū)懭胨俣龋壳敖^大部分手機(jī)所搭載的UFS 2.1閃存持續(xù)寫入能力都在200-250MB/s之間）。

如果下載電影，486 MB/s的閃存順序?qū)懭胨俣龋瑢?duì)應(yīng)3888Mbit/s的網(wǎng)速，完全可以滿足5G目前1000-2000Mbit/s的網(wǎng)速需求。

結(jié) 語

綜上所述，5G手機(jī)和傳統(tǒng)4G LTE手機(jī)存在很多的不同。

這些不同，并不是展現(xiàn)在外觀上，而是內(nèi)部硬件配置和整體架構(gòu)設(shè)計(jì)上。只靠硬件堆料，是不可能做出合格5G手機(jī)的。也就是說，5G手機(jī)市場(chǎng)的門檻，進(jìn)一步抬高。

最近小棗君還是要提醒一下大家，目前5G手機(jī)仍處于起步階段，成本較高，價(jià)格也不是一般消費(fèi)者能夠承擔(dān)的。

而且，國(guó)內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)雖然鑼鼓喧天，但仍是小規(guī)模試點(diǎn)，沒有一兩年以上，是不可能實(shí)現(xiàn)規(guī)模覆蓋的。5G正式牌照都還沒發(fā)呢。

所以，如果近期有換機(jī)打算，建議不要等5G手機(jī)。5G手機(jī)的合適購(gòu)買時(shí)間，至少是大半年以后。