5G手机到底有什么黑科技?

发布时间:2019-06-22 04:50:27 来源:bet9平台-bet9九州登陆平台-bet9手机登录网址点击:132

  导读( 文/ 鲜枣课堂授权发布)

  随着5G芯片的不断成熟,5G手机逐渐具备了商用发布的条件。尤其是下半年,主流手机厂商估计都将发布自己的5G可商用手机。

  这些5G手机,和大家目前在用的4G手机相比,外观上并没有什么明显区别。

  但是,如果你认为它和4G手机完全一样,只是多个5G网络支持,那就大错特错了。

  中兴5月6日发布的Axon 10 Pro 5G版

  应该是第一款正式发布的5G可商用手机

  为了能够支持5G,手机内部其实发生了巨大的变化。

  芯片

  首先,我们来看看手机最重要的部件——芯片。

  既然是5G手机,那必须要有5G通信能力。

  手机的通必发88信能力,是由主处理芯片里面的基带芯片决定的。

  手机主处理芯片的组成

  (黄色框内为基带芯片)

  基带芯片,就有点像手机的“网卡”。只有当“网卡”支持5G,手机才能使用5G网络。

  目前有能力制造5G基带芯片的厂家,只有高通、华为、联发科、三星、英特尔、紫光展锐这六家。

  研发基带芯片的难度很大,风险很高。不久前苹果和高通达成天价和解,弃用英特尔,很可能就是因为英特尔的5G基带无法满足苹果的要求。

  目前主流的5G芯片,是高通的骁龙855和华为的麒麟980。

  以骁龙855为例。这个芯片相信大家都有所耳闻,采用7nm制程工艺,性能强劲,相比上一代845足足提升了45%。

  从跑分上就能看出来,前面提到的中兴Axon 10 Pro 5G版,就是用的骁龙855,安兔兔跑分高达381136分,非常抢眼。

  骁龙855的基带芯片,是SDX50M,其实也就是高通之前发布的X50 5G基带。

  这款基带可以支持5G全频段覆盖,既包括Sub 6G频段(6GHz以下频段),也包括了毫米波频段(28GHz以上频段)。5G网络超高带宽、超低延时的特点,都可以得到充分发挥。

  天线设计

  作为5G手机,只是换个芯片肯定是不够的。牵一发而动全身,整体的设计,都会有巨大的变化。

  首当其冲的,就是天线。

  之前笔者科普5G的时候,和大家提到过:5G采用的是Massive MIMO技术,也就是增强多天线技术。

  这种技术大幅增加了信号收发双方的天线数量,以此来提供更高的网速带宽。

  从4G到5G,天线数量的变化

  基站侧的天线,变成64收64发,甚至128收128发,形成了天线阵列。必发88

  5G基站大规模天线阵列

  手机侧的天线,数量也翻倍增加。传统的4G LTE手机,只有3-6根天线,5G手机将会有10根甚至更多。如何在狭小的手机空间布放这些天线,是5G手机设计的头号难题。

  不过有一点比较庆幸,就是5G天线的尺寸并不大。

  频率×波长=光速(恒定值),所以,随着2、3、4G使用通信波段不断走高,天线尺寸不断减小。

  有的厂家会选择缝隙天线布局方案,空间相比之前没有增加,但是排进了10多个天线,还可以随着场景变化自动调节天线的结构。

  所谓“缝隙天线”,简单来说,就是在手机的金属外壳上开一条缝隙,以此来辐射和接收电磁波信号。

  现在大家对手机的辐射都非常敏感,担心电磁辐射会对身体造成影响。这里,我们就要提到一个概念——SAR。

  什么是SAR? SAR是一个数值,“Specific Absorption Rate”( 电磁波吸收比值)。这个值主要用于衡量电子产品对人体的影响。

  一般来说,靠近人体20厘米范围的电子产品,都需要进行SAR测试。各国对SAR值也有明确的要求。例如美国FCC(联邦通信委员会)就要求电子产品SAR的值必须在1.6以下。

  5G时代的手机,当然也要控制自身电磁辐射对用户的影响。为此,将会普遍采取智能SAR解决方案。在方案里,手机将会对天线的收发功率进行灵活控制,以降低电磁辐射。

  空间布局

  虽然天线并没有增加空间,但5G模块本身不可避免还是增加了自身的体积。如何在不扩大机身的前提下,把增加的体积安置在狭小的手机空间内,也是一个头疼事。

  这就有点像搭积木,你要努力想办法让一个大家伙变成一个小家伙,该怎么办呢?

  一方面,当然就是让器件小型化,尽量使用最小封装器件。必发88官网

  另一方面,就是尽可能立体化。单层变多层,就像三明治一样,形成叠层。

  这样一来,就能让手机的电路布局设计更加小巧和紧凑,减少空间占用。

  5G手机都将采用这样的设计思路,减少自身的整机尺寸和厚度。

  3D复式堆叠的图示

  (VIVO 5G概念机Apex2019)

  电磁兼容

  手机内部器件之间,会产生相互电磁干扰,这个问题非常复杂且重要。

  5G虽然开始发展起步,但2G/3G/4G包括Wi-Fi、蓝牙、GPS等,手机仍然需要继续支持。

  5G手机会尽可能使用自屏蔽器件,降低相互干扰。

  器件可以采用自屏蔽器件,但天线不行,屏蔽了就没信号了。

  在诸多网络的同时工作下,如何控制信号之间的干扰,一直都是摆在手机工程师面前的难题,是考验手机厂商电磁兼容性设计能力的试金石。

  各大公司的5G手机研发团队必须通过无数次仿真实验,才能找到了最优方案,提高4G和5G网络共存条件下的信号质量和吞吐率,确保自家5G手机射频信号方面不出问题。

  功耗和散热

  再看看功耗和散热问题。

  新手机,新芯片,带来性能增长的同时,往往也会带来功耗和发热量的大幅增加。如果功耗控制得不好,将大幅影响手机的续航能力,巨大的发热量,也会导致手机出现卡顿。

  我们来看一下Axon 10 Pro的散热设计思路,分为硬件和软件两个方向。

  硬件方向,手机内部采用了一根很给力的液冷散热铜管,具有>5W的热功耗处理能力,保证热/冷端的温差<5℃,能够迅速将处理器的温度往冷端传导,保证处理器充分发挥性能。

  同时,Axon10 Pro还采用了相变散热材料+散热屏蔽材料的复合材料,屏蔽能力和散热能力都很猛,保证了散热效果。

  软件方向, Axon 10 Pro运用AI CPU管理机制,通过建立算法模型,借助人工智能能力,寻找性能和功耗之间的完美平衡。

  总之就是软硬兼施,其它厂家的散热思路,应该大致如此。

  存储速度

  最后要提一下手机的存储速度问题。

  很多人问,5G的网络速度那么快,手机本身的存储速度还能不能跟得上?会不会成为瓶颈?

  其实不会的。

  还是以Axon 10 Pro为例,它采用F2FS文件系统,相对传统的EXT4格式文件系统,随机读写速率提升超过15%,并针对4K小文件的读写速度做了特殊处理,整体存储性能提升超过20%。

  它采用的是Sandisk iNAND 8521闪存芯片。该芯片采用Sandisk iNAND 8521以及64层3D NAND堆叠技术,相比前代产品来说连续写入性能提升2倍,4K随机写入提升10倍,可提供792MB/s顺序读取和486MB/s顺序写入速度(目前绝大部分手机所搭载的UFS 2.1闪存持续写入能力都在200-250MB/s之间)。

  如果下载电影,486 MB/s的闪存顺序写入速度,对应3888Mbit/s的网速,完全可以满足5G目前1000-2000Mbit/s的网速需求。

  结语

  综上所述,5G手机和传统4G LTE手机存在很多的不同。

  这些不同,并不是展现在外观上,而是内部硬件配置和整体架构设计上。只靠硬件堆料,是不可能做出合格5G手机的。也就是说,5G手机市场的门槛,进一步抬高。

  最近笔者还是要提醒一下大家,目前5G手机仍处于起步阶段,成本较高,价格也不是一般消费者能够承担的。

  根据中国联通官网流出的数据显示:

  华为Mate 20 X 5G售价12800元

  中兴Axon 10 Pro 5G售价10800元

  OPPO Reno 5G售价11800元

  VIVO NEX 5G售价11800元

  小米MIX 3 5G价格为11800元

  努比亚mini 5G售价10800元

  而且,国内5G网络建设虽然锣鼓喧天,但仍是小规模试点,没有一两年以上,是不可能实现规模覆盖的。5G正式牌照都还没发呢。

  所以,如果近期有换机打算,建议不要等5G手机。5G手机的合适购买时间,至少是大半年以后。

  好了,感谢大家的耐心阅读。欢迎大家留言区各抒己见!


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