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从iPhone7到小米MIX,看明年智能手机还将尝试哪些新技术?

随着移动智能设备的硬件发展逐渐进入瓶颈期,智能手机作为最大的消费电子品类,以往拼主芯片、屏幕、内存、摄像头参数的竞争方式正在逐渐被消费者摈弃。用户体验、外观、工艺设计等更高端的竞争来临,手机供应链也在积极应对这一挑战,帮助手机品牌打造更高端的旗舰级产品。未来几年的智能手机会长啥样?将带来哪些新的工艺和亮点呢?从2016年发布的三星Note7、iphone7、小米MIX几款“明星机型”中,我们或可一窥究竟……

取消耳机孔,下一步将取消数据/电源接口?

首先我们要提到的明星机型肯定是IPhone7。近年来随着社交媒体的兴起,以往保密工作做得非常好的苹果也难逃产品设计泄露的命运,很早就暴露出了取消3.5mm耳机孔。这个消息一出,业界一片哗然,大家都觉得苹果太激进,有些人觉得苹果在下一盘大棋。H5Fesmc

取消耳机孔当然有几个好处:因为3.5mm 耳机是手机上占用空间最大、最深的孔,取消以后首先是手机的机身会更薄。如果耳机孔还存在,孔与中框的过渡很难处理,会有外观缺陷。此外,取消耳机孔就会有更多空间来进行设计,比如增加一个扬声器,让外放音质更好。另外取消了耳机孔做防水也更容易。苹果同时宣称使用Lighting 接口做为耳机输出口,信号失真更小,音质更好。H5Fesmc

既然有这么多好处,那么取消3.5mm耳机孔的做法到底有多少手机厂商会跟风效仿呢?
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乐视是国内第一个把 3.5mm 耳机取消的手机品牌,第一款取消 3.5mm 耳机接口的手机是乐视二代,用TYPE-C接口替代,但是包装附件中有提供转3.5mm 标准接口的转接线。在宣传中,乐视称自己比iphone7更早取消3.5mm耳机接口。除了乐视,HTC Bolt也将取消3.5mm耳机接口。H5Fesmc

尽管目前世界上绝大多数手机仍然保有3.5mm耳机接口,同时他们也支持蓝牙或WIFI无线模块输出数位音频。从数据来看,2015年蓝牙无线音箱的销售额增长了68%,预计每年将保持36%的增长率直到2019年。2015年蓝牙耳机的销售增速也远超传统耳机的增长速度。可以说无线音频的时代早已来到,现在的问题只不过是无线音频传输信号和音质能否最终媲美有线传输而已。从蓝牙标准来看,目前主流的蓝牙4.0 标准(A2DP 协定)的传输速率是无法播放技术意义上所说的“高品质音频”的,哪怕是采用了 aptX 技术 拓展的蓝牙音频设备,抛去它纸面上的参数来看,也是无法真正实现无损音频播放的。这一点让Hifi发烧友们仍然无法放弃传统的3.5mm接口。不过蓝牙 5.0 标准声称比现有的蓝牙技术更加先进,其连接距离可以达到此前的四倍,低功耗连接情况下速度是原来的两倍,并且更加节能。在新蓝牙标准下,像 AirPods 这样的无线耳机的电池续航也将会有大幅改善。H5Fesmc

手机音频无线化首先带来的直接利好就是WIFI/蓝牙产业,包括高通、Nordic、Dialog、Marvell在内的芯片厂商以及村田这样的模组厂商。此外IP厂商也在加强技术布局,ARM近期推出的Cordio radio IP,支持Bluetooth5.0和802.15.4标准的ZigBee。这些都是目前主流的IOT连接无线标准。Cordio radio IP将极大的提升ARM生态系统中不同设备互相连接的兼容性。H5Fesmc

如果将3.5mm耳机孔的取消堪称智能手机发展的一个标志性事件,耳机接口取消以后,手机剩下暴露在外的接口已经不多了。除了喇叭外,只有数据+电源接口了。从技术趋势来看,这个接口一定会被无线数据传输和无线充电技术所取代,届时手机将变成真正的浑然一体,无懈可击。不仅可以实现更高的防水等级,也可以让ID设计师有更多的想象空间。不过这种趋势如果形成,毫无疑问中小型的手机厂商将会活得会更加艰难。H5Fesmc

Iphone7亮黑工艺门槛究竟有多大?

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另一个值得一提的“黑科技”真的有点黑,那就是iphone7带来的亮黑外壳,可不要以为这仅仅就是把外壳涂黑。亮黑版更像是黑色版的 iPhone7后盖上了一层反光的透明清漆。传统的上色工艺是在铝合金表面通过阳极氧化上色,生成一层坚硬的氧化膜,从而让手机铝合金表面上生成颜色和形成一个保护膜。而亮黑这种工艺首先需要对铝合金进行上色,这种上色的工艺与普通版本的iPhone7有所区别,据闻亮黑版iPhone7是使用电泳上色工艺。电泳工艺分为阳极电泳和阴极电泳。若涂料粒子带负电,工件为阳极,涂料粒子在电场力作用下在工件沉积成膜称为阳极电泳;反之,若涂料粒子带正电,工件为阴极,涂料粒子在工件上沉积成膜称为阴极电泳。H5Fesmc

这种工艺常常用在汽车涂装特别是轿车涂装上面。涂在亮黑版iPhone7上的那层保护膜就是亮黑版iPhone7外壳的核心技术,这层保护膜拥有非常高的硬度,能够足够让iPhone7不被严重刮花,另外就是拥有反光效果。这层保护膜应该是非常薄,如果太厚的话就会有双层的效果,如果太薄可能又达不到很好保护作用以及反光效果。据供应链反馈,目前该喷涂技术能够量产的主要是富士康,捷普集团和绿典电子都开发过相关技术,富士康或捷普应该都拥有相关专利。
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由于亮黑工艺的良率实在是太低,虽然消费者对亮黑iphone7趋之若鹜,但是要想买到亮黑版本的iPhone必须要加钱至少几千元,多则上万元。国产手机当然也想跟风iphone7推出亮黑版本,不过到目前为止仅有VIVO成功推出了曜石黑特别版X7,而此前锤子科技宣称要推出的亮黑版Smartism M1/L最终也因为良率问题胎死腹中。对于国产手机来说,亮黑工艺可以实现,但是需要付出过高的成本,是否有必要设计与制造亮黑金属机壳,这就仁者见仁智者见智了。H5Fesmc

2017年,手机壳是3D曲面玻璃还是陶瓷?

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除了iphone7,2016年不得不提的一款“明星机型”就是三星Note7了。尽管“爆炸门”让三星焦头烂额,但是撇开“爆炸”本身存在的三星品控问题来谈这款产品,Note7依然是一款目前安卓手机阵营发展到巅峰的产物。AMOLED柔性屏和3D曲面玻璃通过Note7得以完美结合,同时非常好的展示了三星的硬件实力。三星Note7代表了手机外观的一个发展趋势,那就是OLED柔性屏将进一步横向拓展和弯曲,从现有的侧面弯曲,最终将延伸到整个手机背面,同时3D曲面玻璃也将从单曲面向双曲面发展。手机最终有可能变成一个光滑的、有曲面的玻璃鹅卵石。H5Fesmc

在三星Note7的带动下,包括VIVO、小米、OPPO、魅族在内的国产厂商都在积极布局3D曲面手机。有调研机构就预计,随着VIVO、小米新的产品发布,2016年3D曲面玻璃的行业渗透率会超过4%,对应的市场容量将达到17亿元。而整个3D曲面屏需求的爆发,也将给下游的热弯机、镀膜机、CNC等制造设备厂商带来超过100亿的市场机会。不过,三星Note7“爆炸门”也给3D曲面手机的前景蒙上一层阴影,有媒体认为,3D曲面玻璃虽然炫酷,但也将手机内部空间压榨到了极限,所有元器件几乎都是贴着机身上下部装配的,稍有不慎,在外力作用下它们就会发生“亲密接触”。不过目前来看还没有直接证据证明爆炸与手机结构设计有关。笔者认为,三星Note7的退市并不会对3D曲面玻璃产业产生太大打击,反而很有可能是3D曲面玻璃的风口。H5Fesmc

消费类电子产品由于生命周期短,产品技术更新换代快,因此每投入一种新技术都必须找准时间点。有的热点可能是伪需求,有的热点可能根本就是错的,有的热点可能只会流行几个月。所以新技术投入风险很大,需要非常慎重。比如2015年手机业的热点就在于全金属机身、CNC工艺、2.5D屏幕,于是过去大笔投入塑料机壳的厂家产能积压严重。笔者认为,这种现象在2017年会重新出现。由于目前主流的一体化金属外壳对5G时代天线设计要求太难了,因此到明年下半年,一线品牌的旗舰机型将会逐渐告别一体化金属手机外壳。H5Fesmc

不过3D曲面手机要想普及还将受限于OLED屏的产能。WitsView资深研究经理范博毓指出,AMOLED手机的渗透率将从2016年的22%,提升至2019年的42%。产能部分,2017年AMOLED产能面积有望增长至890万平方米,年成长约46%。其中大多依然来自三星显示器积极扩产,用以对应其自有品牌需求,也将满足苹果潜在的面板需求。3D曲面玻璃目前价格在70 元/片左右,是现有2.5D 玻璃的3 倍左右。假如2017 年3D 玻璃手机后盖渗透率达到15%,单价降至65 元/片,则市场空间将超过160 亿元。假如2019 年,渗透率超过50%,单价降至45 元/片,则市场空间将超过400 亿元。不过,中国手机客户虽然对AMOLED面板趋之若鹜,但三星势将难以完全满足需求,因此2017年中国手机客户在AMOLED面板上依然存在供货吃紧,甚至缺货的风险。此外从目前供应链可以提供的量产技术来看,目前玻璃工艺已经可以做到3D单曲面,还不能做3D双曲面。一旦可以做到完全的3D双曲面玻璃,那么指纹识别和Touch就有可能做到背面,甚至整个手机任何地方都可以进行触摸控制或进行显示。H5Fesmc

从目前的工艺来看,要做成完全透明玻璃的手机还不太现实,不过至少屏幕可以先变透明。首先触摸盖板就是一块透明玻璃,同时在玻璃上蚀刻了许多电路。这也是为什么笔者在参观BOE的工厂时,BOE的工作人员称自己是半导体公司而非面板厂商。2009年11月SONY发布了Xperia Pureness,就是一款透明屏幕的手机。有点难度的是电路板,如果玻璃盖板上面可以做印刷微电路,那随着技术的发展把电路板做在玻璃上也不是不可能,把电阻电容做的特别小肉眼几乎看不见,这块电路板就变成一片透明玻璃了。芯片要做透明还比较困难,但是如果未来芯片体积进一步缩小,可以小到几乎看不见。最大的难题是电池,如果电池可以变透明或者直接通过太阳能供电,电源的方式就解决了。
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如果说三星Note7代表了手机发展的一个方向,那么小米MIX则代表了另一个手机发展方向。其实作为一款概念机,这种透明手机的概念很早就已经出现了。只不过小米在今年把它部分实现。小米MIX首次将手机的上半部分全部用屏幕覆盖,只留下一个下巴。超声波指纹触摸的方式也避免了手机屏上的进一步开孔,使其保持一体造型。小米MIX的后盖采用陶瓷盖板。究其原因是因为全玻璃材料的强度不够,不是一种优秀的结构件材料。玻璃主要成份是二氧化硅,属于非晶体材料,非晶体材料的显著特点是分子结构之间缺乏物理上的稳定性,所以玻璃表现出来的特点就是非常脆,很容易被机械外力所破坏。如果要把玻璃材料做成手机的主结构件就需要对玻璃进行深度的CNC后加工,但由于玻璃的非晶体结构非常脆弱,加工过度就会爆裂。因此玻璃后盖的手机一旦受到冲击或跌落,很容易碎裂。H5Fesmc

相对来说,陶瓷取代玻璃成为后盖更好的选择。这种陶瓷不是普通的陶瓷,普通陶瓷的主要成分是二氧化硅,就是一种和玻璃类似的非金属氧化物,所以特别容易爆裂。手机的高科技陶瓷实际上是金属氧化混合物,是一种多晶体结构。属是晶体结构,晶体结构的典型特点是具备一定的稳定性和延展性;而玻璃属于非晶体结构,非晶体结构的特点是分子排列没有固定的逻辑关系,分子和分子之间缺乏稳定性,受到外力干预就会瞬间崩裂;高科技陶瓷就比较特别是一种多晶体结构,它的特性介于晶体和非晶体之间,既有具备金属的延展性特点有具备玻璃的高硬度特点。这种陶瓷材料目前主要应用到雷达表等高档商品上。这种材料可以进行后期CNC深加工而不会爆裂,由于其硬度特别高,所以它的可生产性不高,CNC的时间就会变得特别长而降低了产能。还有一个问题就是陶瓷需要2000℃以上的高温进行烧制,烧制之前和烧制之后会产生很大的缩水现象,所以目前陶瓷材料的良率不高,无法大规模量产。这也是为什么小米MIX仅仅只是概念机,无法量产。有消息称下一代苹果手机也将采用3D陶瓷盖板技术,以目前的良率恐怕要支持量产还不太现实。H5Fesmc

为了更加美观,在全金属式机身上,手机厂商已经尝试减少一条天线,也就是消费者称呼的“白带”。比如iPhone7在iPhone6的基础上去掉了横向的一条天线,但这也导致iphone7的信号受到影响。OPPO R9S则采用微缝隙天线,让天线看起来只剩下三条非常细的线。但总体来说,全金属材质无白带还是很难实现的,因为全金属材质很容易在一个封闭连续空间或半开放连续空间中形成一个屏蔽罩。在玻璃和陶瓷机壳成为主流之后,将给天线产业将带来新的变化。从iPhone4开始的那种“三段式金属+两条天线”的做法将被业界彻底抛弃,越来越多的天线已经直接集成到手机机壳中。当然,机壳集成天线对手机厂商的射频技术要求很高,现在以手机射频天线为主业的公司,需要与结构件公司联姻才能获得持续发展。H5Fesmc

随着5G时代的来临,手机可能需要采用新型的矩阵式天线才能满足5G高速率的需求。天线变得越来越大的情况下,为了实现完美的无断点手机外壳必须采用非金属材料。因此可以预计,金属材料将在未来逐渐退出历史舞台。受产能影响,2017年陶瓷背板将不会成为主流。而在2018年-2020年,主力旗舰机造型很可能选择iPhone4S和iPhone6的集合,外观材质将主要是玻璃、陶瓷、铝合金/不锈钢。尽管金属一体外壳将逐渐退出主流市场,但CNC加工仍然是成型加工中不可或缺的,铝合金阳极氧化会被metal PVD取代一部分市场;玻璃的装饰会以PET贴膜为主,其它(如黄光)为辅。在手机产业大量采用玻璃/陶瓷材质做背板之后,无线充电/NFC等无线传输应用将会更多成为标配。H5Fesmc

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