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【东吴电子王莉团队】智能手机深度:“消费升级+创新周期”,手机供应链迎来供需革命(三)

王莉看科技  · 公众号  · 科技媒体  · 2017-07-02 16:55

正文




3. 供给端七大创新方向,启动手机新一轮技术升级

3.1. 七大创新方向,只为更好的体验

3.1.1. 智能手机新一轮创新升级已启动

  智能手机的创新实际上是各大手机厂商对消费升级带来的需求给出的解决方案。本报告第一章节论述了智能手机消费升级的内部结构特点,即“两个跟随”的特征,把握旗舰机型的创新点就能大概率把握整个产业未来的技术创新趋势。

  在差异化战略和创新驱动下,手机品牌商给自身产品逐一贴上标签。苹果以性能为优;三星主打屏幕外观变化;华为借势其强大的技术积累;OPPO与VIVO则抓住消费者需求结构上对于拍照、音乐等社交需求的趋势;小米配置保持强势,依旧为发烧而生。消费升级趋势下,大众对于品质化、智能化产品的需求在智能手机终端上一览无余。



  除了手机厂商的自我定位标签外,每年的世界移动通信大会也会给我们展示系列智能手机的前端趋势。MWC与美国国际消费电子展(CES)、柏林国际电子消费品展(IFA)并称为“全球三大消费电子展”。作为科技界的风向标,三大展会是全球最前沿科技产品和技术的展示平台。在移动通信领域,MWC是全球最具规模和影响力的展会,参展的技术和产品紧紧围绕移动设备软硬件技术创新,预示着移动通信产业的未来发展方向。




MWC向来是各手机主流技术竞相角逐的赛场,现阶段进入苹果、三星、国产机三足鼎立的格局。2011年,双核成为主流,OLED大屏、指纹识别等技术首次亮相。2012年,手机硬件爆发性提升,处理器进入四核时代,运行内存更新到了2GB,智能手机升级向PC看齐。2013年,国产手机大放光彩,华为、联想、中兴等表现不俗。2014年,诺基亚带来首款安卓系统手机NokiaX系列,中兴、LG等厂商则都发布了搭载FireFoxOS系统的手机,三星则推出了搭载Tizen系统的智能手表和手机原型机,新系统迎来更多的机会。2015年,三星GalaxyS6奠定了近几年来手机双曲面和无边框设计的基础。2016年,摄像头快速对焦、IP68级防尘防水、快充等技术赢得了市场广泛关注;LGG5初显了模块化手机的设计。2017年,展会主题为“The Next Element”,5G通讯、5倍光学变焦等技术首次亮相。




3.1.2. 七大创新方向,引领未来智能手机发展趋势

  当前来看,智能手机厂商以消费升级为导向,确立了七大产品创新升级方向:更高的颜值(非金属化)、更好的通讯体验(射频器件变革)、更好的视觉体验(OLED显示、全面屏等)、更好的拍摄体验(双摄)、更强大的能源管理(无线充电、快充、双电芯)、更多样化的应用场景(无孔化、三防)、更好的声学体验(立体声、音射频一体化)。

更高的颜值:非金属化趋势明显,曲面玻璃&陶瓷惊艳市场 

  今年年初我们就提出了2017年是国产手机拼颜值的一年,国产手机在功能创新上尚无法做到引领市场的情况下,在新版iPhone发布出来之前,功能创新出现了短暂的真空期。前面的显示屏都是在OLED上面做文章,后面的后盖则采用更绚丽的曲面玻璃机身或者陶瓷机身来吸引消费者。

更好的通讯体验:5G通信带来射频器件的变革

  5G通信时代渐行渐近,通信连接从人与人通信延伸到物与物、人与物智能互联,从而实现真正的“万物互联”。5G通信将支持1000亿+的连接、10GB/s的最高速度、1ms以下的延迟,这对射频器件提出了更高的要求,大规模阵列天线(Massive MIMO),射频器件数量剧增,高频器件的应用等等将应运而生。

更好的视觉体验:OLED显示色彩绚丽,全面屏已全面来袭

  AMOLED全称为有源矩阵有机发光二极体面板,其可柔性、色彩亮丽、低功耗等优良特性得到智能手机的青睐。过去,三星一直在其旗舰机上搭载AMOLED显示屏,2016年之后华为、OPPO、vivo、小米等都加入了AMOLED的阵营,而今年新一代iPhone也加入了AMOLED阵营,足以显现AMOLED突出的优势。

  除了AMOLED显示屏外,高屏占比也是手机厂商追寻的亮点。手机厂商通过屏幕比例的创新调整和窄边设计,让手机给予消费者新的视觉体验,重新吸引消费者的眼球和需求。目前,三星S8系列配置全面屏(屏占比高达83%),预计三星Note8、苹果iPhone8都将搭载全面屏,意味着全面屏成为高端旗舰机配置趋势。

更好的拍摄体验:从后置双摄到前后双摄,摄像头量价齐升

  拍摄是用户使用智能手机的刚性需求,更好的拍摄体验是手机厂商一直追求的效果。从低像素到高像素,从单摄到双摄,从软件变焦到光学变焦,智能手机摄像头的性能不断提升。当下,双摄已经成为最为确定的趋势,各大旗舰机已经标配双摄,部分甚至采用前后双摄。双摄将带来智能手机摄像头的量价齐升。

更强大的能源管理:双电芯增大电池容量,无线充电/快充提升充电效率

  随着智能手机功能的愈加强大,人们对手机的使用越来越多,随之而来的问题则是手机续航能力的难以为继。续航的重要性不言而喻,针对这个问题,智能手机厂商主要通过两种途径来解决:一是在充电方式上做文章,例如采用快充方式让充电时间短,或者采用无线充电方式让充电无处不在;二是在电池容量上做文章,通过提升电池容量提升续航能力,例如采用双电芯电池。

更多样化的应用场景:无孔化及三防体验

  为了增加更多的使用场景如下雨天、洗澡、游泳、潜水时使用,以苹果为代表的手机厂商也正在向手机无孔化趋势演进,耳机插孔取消,无线耳机的需求大幅增加。此外,智能手机三防(防尘、防震、防水)也是消费者的关键痛点。

更好的声学体验:立体音效,开启新一轮升级

  好音质一直是用户的喜好,智能手机不断改善音质效果。iPhone7/Plus在声学器件的一大亮点就是立体音效。当iPhone7/Plus横置时,iPhone7/Plus的立体声扬声器支持左侧/右侧扬声器单独发声,当用户翻转手机时能够智能识别并调节。除了智能手机内置扬声器外,与之配套的耳机也通过立体音效提升音质。




3.2. 射频器件变革,只为更好的通讯体验

3.2.1. 从2G、3G、4G再到5G,对射频器件的要求越来越高

  从移动网络的角度看,2G的GSM,3G的WCDMA,再到4G的LTE-Advanced,每一代的更新换代都带来新的通讯协议,并且复杂程度也以指数倍提升,对手机内的射频系统要求也更高、更严格。



   在带宽方面,2G信道带宽为200kHz;3G为一般为5MHz左右;4G中的LTE-Advanced协议拥有带宽为100MHz。更高的带宽带了更快的速度,但是带宽目前作为稀缺资源,加上各种其他专用通信带宽的占用(如军用,民航通信等专用网络),为避开干扰各个频谱间还需空出一定带宽进行隔离,手机通信的可用带宽则是少之又少。各方想方设法节省频谱资源,如4G所用的载波聚合(CA)技术,它可以使2-5个LTE中的成员载波(带宽小,通常为20M)聚合在一起,实现最大100MHz的传输带宽。还如正交频分复用技术(OFDM),它将信道分成若干正交子信道,将通信信号分成多组,同时并行传输在各个子信道中,大大节省了带宽利用。除此之外还有MIMO等技术,这些技术的实施也对手机射频器件的性能还有参数提出了更高的要求。

   

3.2.2. 天线越来越多,越来越难,5G天线更是发生质变

  天线是用于接收和发射电磁波的元器件,没有天线就没有无线通信,因此天线是手机等终端的核心部件。由于天线决定通信性能,关系到设备的核心性能、与客户体验密切相关,在终端整机设计阶段时便与整机厂同步研发设计。

  无线通信需求越来越多,天线数量也越来越多,未来会更多

  全球移动终端天线行业受无线通信需求越来越多市场空间持续高速成长。2010 年全球移动终端天线市场规模约为28.47 亿支,2012 年全球移动终端天线市场容量已超过50 亿支,其中,手机天线市场占比约为76.12%,市场规模约为10 亿美金,由于LDS 天线取代FPC天线导致天线单价大幅提升以及单机天线使用量/移动互联终端越来越多,市场规模仍在不断扩大,2014 年,随着4G 爆发,手机单机天线价值量提升至1 美金左右,按照每年20亿部手机出货,对应的手机天线市场空间已经变成20 亿美金;未来5G 到来,天线的数量将更多、难度更大,陈列天线将成为5G 时代标配,预计单机价值量将提升至8 美金以上,而且,阵列天线将成为5G 射频模块中的重要产品卡位。

  为了达到更好的无线通信、通话体验,天线的单机配置量大幅提升,尤其是手机应用。用户体验决定了人们对移动互联的需求日益增多,除了2G+3G、4G 通信外,蓝牙、WiFi、GPS、手机电视、收音机甚至NFC 移动支付功能都开始成为单机标配,以上的任何一个移动互联功能都需要对应一支天线,由此,单机的天线配置量不断提升。



天线越来越难做,技术壁垒越来越高

  由于手机中的射频信号通道越来越拥挤,电话已经从双频向三频甚至多频多模快速发展,此外,手机还需要处理来自外围无线设备的各种信号,如蓝牙、Wi-Fi和GPS等,而随着WiMAX和LTE(4G)的加入,天线的复杂度越来越高,预计未来将覆盖5-6个甚至更高频段,所有这些信号工作在不同的带宽,而且都需要接入天线,并且取得最优的性能和较轻薄较集成化的外形尺寸,设计测试及工艺难度越来越高。5G及大数据无线传输时代到来更是对天线产业带来了颠覆性的挑战,行业的技术壁垒越来越高。

  移动终端天线最初主要应用于车载电话、无线寻呼等专业领域,早期天线普遍置于移动终端机壳外顶部,带宽窄、不美观、易折断。随着天线技术不断提升及用户对整体外形要求提升,天线已经从外置转向内置天线,并且,随着下游整机厂商对天线低互扰、宽频段、高效率等技术要求越来越高,天线行业不断升级。




  早期的内置天线主要是金属弹片加塑胶支架的结构,多是两维手工设计、测试及制造,当时金属弹片天线单价在3-5元;后来由于精密度要求提升,金属弹片替换为FPC材质,但天线依然是两维设计制造,目前其平均单价为1-2元。再后来,随着LTE(4G)的加入,天线的复杂度将越来越高,覆盖5-6个甚至更高频段,手机中的射频信号通道越来越拥挤,此外,手机还需要处理来自外围无线设备的各种信号,如蓝牙、Wi-Fi和GPS等,所有这些信号需要工作在不同的带宽,而且都需要接入天线,并且取得最优的性能和较轻薄较集成化的外形尺寸,设计测试及工艺难度越来越高。




  要实现4G所必需的多天线技术,在多频多模的要求下,天线外形从早期的两维变成三维,天线设计必须实现电脑自动化设计,而对制造的精密度要求也越来越高,早期的FPC、弹片等手工设计、测试和制造的模式已不适用,全自动化模式成为主流,而在全自动化模式中,三维制造精度最高的就是LDS工艺,可以说,LDS工艺是4G终端天线可实现的主要工艺。




  5G时代,阵列天线出鞘

  5G时代,区域越来越密集,对容量、耗能和业务的需求越来越高,在基站覆盖区域内配置数十根甚至数百根以上天线,较4G系统中的4(或8)根天线数增加一个量级以上,可以带来更多的性能优势。这种基站采用大规模天线阵列的MU-MIMO被称为大规模天线阵列系统(Large Scale Antenna System,或称为Massive MIMO)。

  大规模天线系统(Massive MIMO)意味着在发射端和接收端分别使用大规模发射天线和接收天线阵列,使信号通过发射端与接收端的大规模天线阵列传送和接收。由此可以带来三点通信好处:一是大幅度提高网络容量,用户分块使用天线,一部分天线给A用户,一部分天线给B用户。二是由于一堆天线同时发力,使得每根天线只需以小功率发射信号,从而避免使用昂贵的大动态范围功率放大器,减少了硬件成本。三是大数定律造就的平坦衰落信道使得低延时通信成为可能。




  手机端为了获得上行链路信息,需向基站发送导频,而导频数量总是有限的,这样不可避免地需要在不同小区复用,从而会导致导频干扰。特别当天线数目变多的时候,这种干扰发生的情况越多。所以手机端会改用阵列天线。

  手机端或其他接收端的阵列天线关键在于相位控制和物理尺寸。阵列天线需要相位控制来决定增益的方向,而对高频通信来说,相位控制是极其困难的事项。阵列天线的尺寸与波长、基材材料相关。5G通信的波长将在毫米级,可以多个毫米波天线集成到手机上,实现毫米波频段的波束成形;天线的基材也寻找对相应频段吸收效应好的射频材料。一些厂商已经提出将射频天线集成到芯片里面的想法。总之,材料能力至关重要。




3.2.3. 5G时代,射频前端器件大放异彩

  在智能手机射频前端系统中,射频前端包括SAW滤波器、双工器(Duplexer)、低通滤波器(Low Pass Filter,LPF)、功放(Power Amplifier)、开关(Switch)等器件。SAW滤波器负责TDD系统接收通道的射频信号滤波,双工器负责FDD系统的双工切换以及接收/发送通道的射频信号滤波;功放负责发射通道的射频信号放大;开关负责接收通道和发射通道之间的相互转换;天线负责射频信号和电磁信号之间的互相转换。




射频前端之滤波器:SAW/BAW高性能滤波器需求加速

  在现代通信系统中,为了抑制外界干扰信号对终端接收信号灵敏度的影响,同时抑制发射通路射频信号的带外干扰,通常需要在射频前端的接收通道和发射通道上分别配置SAW滤波器和低通滤波器,同时需要配置双工器来解决射频前端接收通道和发射通道的滤波问题。

  在目前的通讯协议中,不同频带间的频率差越来越小,因此需要非常好选择性,让通带内的信号通过并阻挡通带外的信号。Q越大,则滤波器可以实现越窄的通带带宽,也就是说可以实现较好的选择性。除了品质因数Q之外,插入损耗也是重要参数。插入损耗是指通带信号被滤波器的衰减,即信号功率损耗。插入损耗有1dB,则信号功率被衰减20%;当插入损耗到达3dB时,则信号功率被衰减了50%。而在4G时代,信号功率放大并不简单,低插入损耗对射频信号的处理非常重要。正式因为这些特性,SAW/BAW滤波器凭借优良频带选择性、高Q值、低插入损耗等特性成为射频滤波器的主流技术。



  SAW滤波器集低插入损耗和良好的抑制性能于一身,不仅可实现宽带宽,其体积还比传统的腔体甚至陶瓷滤波器小得多。但SAW滤波器也有局限性,一般只适用于1.5GHz以下的应用。另外它也易受温度变化的影响,当温度升高时,其基片材料的刚度趋于变小、声速也降低。高于1.5GHz时,TC-SAW和BAW滤波器则更具性能优势。BAW滤波器的尺寸还随频率升高而缩小,这使得它非常适合要求非常苛刻的 3G、4G以及5G应用。即便在高宽带设计中,BAW对温度变化也没有那么敏感,同时它还具有极低的插入损耗和非常陡峭的滤波器边缘。




  仅手机用SAW/BAW滤波器市场规模就达百亿级美元,市场空间广阔。全球联网设备增多,射频前端系统需求量增多,滤波器的需求量自然增多;射频频段增多,滤波器的需求量也自然增多。根据Triquent的预测,进入4G时代,单部手机射频器件价值从3G终端的3.75美金提升至7.5美金,支持全球漫游的终端设备ASP甚至达到了12.75美金。与此同时,我们注意到,滤波器在射频器件扮演的重要性越来越强,滤波器的价值占比也从3G终端的33%提升到全网通LTE终端的57%。到5G时代,滤波器的应用量将进一步增加(特别是BAW滤波器),单台手机的滤波器价值将达到10美元以上。



根据IDC数据,2016年全球智能机销售总量为14.7亿部,2017年全球手机出货量预计增长4.2%,达到15.3亿部,到2021年将实现17.7亿的出货量。目前,智能手机的频段以3G、4G为主,预计2018年之后将开始逐步支持5G网络。这里,我们假设2018年全球智能手机出货量16亿部,每台手机所用滤波器(SAW/BAW滤波器)平均按照7美元估算,预计全球智能手机用滤波器(SAW/BAW滤波器)市场达到112亿美元。未来5G手机普及之后滤波器数量又将进一步增加,会为这一市场带来新的一轮高增长,Technavio也在研究报告中指出,射频滤波器市场2016-2020的年复合增长率可达15%,并且已经超越PA成为整个射频前端模块市场中最重要的组成部分。

  日美垄断SAW/BAW滤波器,中国厂商正在追赶。SAW滤波器主要供应商为Murata、TDK、太阳诱电等几家日本厂商,而BAW滤波器则为Avago (收购Broadcom)以及Qorvo占据几乎全球超过95%以上份额。在射频前端器件厂商中,各家厂商在不同细分领域的优势不尽相同,Murata在SAW领域优势明显,Avago在BAW领域优势明显。与国外厂商比较,我国声表技术大幅落后。我国从事声表滤波器的公司大约还有10家左右,有一半从事军品滤波器,一半从事民品滤波器。而在手机用声表射频滤波器有突破主要是中电26所、德清华蓥(中电55所)、无锡好达三家。国内的信维通信依托射频材料,布局射频前端,有望成为国内引领者。


  射频前端之功率放大器:用量越来越多

  把发射机的信号功率放大到足够大,是射频系统中的重要部分。功率放大器(PA)是手机射频发射机的关键模块,噪声系数低放大能力强。PA把发射机的信号功率放大到足够大(如20dBm),才能满足通讯协议的要求。PA直接决定了手机无线通信的距离、信号质量,甚至待机时间,是整个射频系统中除基带外最重要的部分。

  智能手机里面PA的数量随着2G、3G、4G、5G前向兼容以及由此带来的频段的增加而增加,4G多模多频手机所需的PA芯片增至5-7颗,Strategy Analytics预测,5G时代手机内的PA或多达16颗之多。




  射频前端之低噪声放大器

  低噪声放大器(LNA)是手机射频接收机的关键模块,宽频带低插入损耗,小信号的放大,大信号容易饱和,它决定了整个接收机的灵敏度。评估LNA,主要从三个主要参数查看:噪声系数(NF)、增益和线性度。NF描述了附加噪声的贡献的信号链中的放大器的数量。增益描述了信号放大的级别。线性度反映了信号放大的准确性。




3.3. 后盖非金属化之玻璃&陶瓷,只为更高的“颜值”,只为更好的通讯体验

3.3.1. “5G+无线充电”呼唤手机后盖非金属化

  回顾过往手机后盖材料的发展史,塑料、金属、玻璃、陶瓷都做过后盖。塑料是手机外壳的开山鼻祖,虽然性价比高,但因为品质低档而淡出消费者视野;2012年北美A客户首推铝镁合金后盖手机之后,金属机壳成为手机行业追赶的潮流,连一向坚持使用塑料手机壳的三星也在2014年发售了第一款金属外壳手机,此后金属机壳基本成为中高端手机标配。

  金属手机壳外观靓丽、手感和散热好、抗摔,但容易出现信号屏蔽的问题,随着5G、无线充电等新型传输方式的临近,无线频段越来越复杂,金属机壳屏蔽将成为重大瓶颈,可以说,自2016年起,智能手机后盖去金属化趋势开始冒头,2017年陶瓷和玻璃后盖渗透将加速。

  5G通信更为复杂,要求手机后盖非金属化

  金属机壳三段式设计的主要原因是什么?在现有的手机天线布局中,都布满了GPS、蓝牙、WIFI、2G、3G、4G等频段的天线,4G的天线一般布置在手机上下端部和侧面,采用了LDS(立体电路的一种制造工艺,激光在3D曲面塑胶上选择性沉积金属工艺)和FPC(柔性线路板)配合侧面金属边框来实现终端天线功能。以iPhone6/6S(拥有全网通能力)为例,看似一体的的金属后壳,使用塑料填充,其实是被切分成A/BCD/E三段,A、E分别为上部分天线和下半部分天线,中间BCD部分是相互导通的,充当天线接地部分。iPhone 6上半部分天线涉及到Cellular副天线、双频WLAN、蓝牙、GPS、NFC等功能。iPhone 6下半部分天线涉及到Cellular主天线。我们发现这种三段式结构并不算太美观,只是在金属手机时代,为实现通信通话功能所作出的一种折中选择。




  如果5G到来,手机的设计将发生哪些变化?

  首先,5G通信将采用3Ghz以上的频谱,其毫米波的波长很短,来自金属的干扰非常厉害,PCB线路板与金属物体之间需要保持1.5mm的净空。此外,5G终端被人手和人体遮挡,其信号都会开始寻找最低误码率频段,因此,在设计5G终端时候,天线安装的位置一开始就要合适,使其易于寻找合适的频段。在手机终端中,最适合5G天线的位置是两端,尤其是上端部,这就意味着其它天线需要移位至其它地方,而在现有手机终端的天线布局已满,要想再布局严格要求的5G天线,需要变换现有的金属机壳材质,陶瓷和玻璃都将成为可选方案。




  要实现无线充电,手机后盖最好也是非金属材质

  对于无线充电技术来说,金属材料对其十分的不友好。目前大多数无线充电技术的原理都相差无几,均采用电磁波原理。但是金属对于电磁波会造成干扰,使得充电的效率大大降低。因此,无线充电要求智能终端产品背板材料采用非金属材质如玻璃或者陶瓷。以三星S7为例,其采用了玻璃后壳,以便实现无线充电;而Apple Watch后盖采用了陶瓷材质,不仅仅具备亲肤、美观性,也很好地实现无线充电。




  玻璃&陶瓷是市场关注最高的两种非金属材料

  智能手机创新进入新周期、特别是以外观为主的新材料新设计创新,手机颜值越来越重要,终端厂商更希望使用更绚丽的曲面玻璃或者陶瓷机身来吸引消费者。智能手机从增量市场转为存量市场,过去终端厂商所使用的低价战术已经不能在吸引用户进行品牌切换,手机用户看中的是能否从新手机中获得更好的体验,更多的功能以及更美的外观,并且用户也愿意为新体验、新功能、新设计买单。

  而手机的消费升级和差异化竞争,能够给用户最直观感受的就是外观设计,尤其是外壳材质、颜色等成为竞争和目标用户定位的工具。外壳材质上,智能手机外观件主流可选方案有金属、塑料和脆性材料(玻璃、陶瓷等)

  相比而言, “金属中框+非金属新材料”是智能机机壳未来的发展方向。玻璃因为其工艺成熟、成本较低,是行业当下渗透率最高的非金属材料。玻璃材料厂商可由前置玻璃延伸至前后双面玻璃。陶瓷因为其极佳的材料特性,待产能和成本问题解决




3.3.2. 玻璃成为手机后盖当下的热门选择

  iPhone 4双面玻璃成为经典,三星S系列让玻璃后盖盛行,新一代iPhone将再次带动双面玻璃成主流

  其实,双面玻璃早在iPhone4已经使用,不少人对iPhone 4的玻璃后盖仍念念不忘。iPhone4的双面玻璃也成为了经典。

  三星S系列让玻璃后盖盛行。2015年,三星S6开始采用玻璃机身,搭载当时难度最高的第四代康宁大猩猩玻璃。随后在S7、S8的系列中均采用玻璃机身,其颜值惊艳,也扭转了当时三星S系列被用户诟病的塑料机身。三星S系列的玻璃机身让消费者眼前一亮,再次让玻璃后盖盛行。

  而今,市场均预期新一代的iPhone将采用双玻璃设计,重回iPhone4的经典。再配合新一代iPhone在OLED、无线充电等功能上的创新,新一代iPhone将再次带动双面玻璃成主流。

  玻璃材料性能提升,3D玻璃将是重要方向 

  玻璃材料性能的提升为3D玻璃的普及创造条件。相比于iPhone4时期,玻璃材料在耐磨性和抗压性方面的性能已经大幅提升。康宁在16年7月发布的五代大猩猩玻璃,实验测试数据显示当屏幕正面朝下从1.6米的高度跌落到粗糙表面,其完好率能达到80%,相比第四代在粗糙表面的抗跌落能力进一步提升了1.8倍。




  柔性OLED的兴起使3D玻璃作为前盖板成为必要。各大旗舰机型对OLED屏幕的一致选择加上三星、深天马、京东方等制造厂商大规模的产能建设都说明OLED显示方案的潮流趋势。柔性OLED面板在智能手机端的渗透就要求3D玻璃作为前盖板,而这样配套的诉求必然以3D玻璃生产技术的成熟,大规模产能建设的落地为基础,3D玻璃的产能和市场空间伴随柔性OLED技术的兴起得以扩大。

  玻璃机身正处于需求放量阶段。2014年采用玻璃材质作为后盖板的国内知名品牌仅有4款机型,而在2015-16年间明显增多,仅16年发布的就有约12款,其中采用3D玻璃作为后盖板的达到5款。




3.3.3. 氧化锆陶瓷特性极佳,成为高端选择

  相比玻璃,陶瓷更加美观精致、抗摔耐磨

  谈及氧化锆陶瓷后盖,自然免不了与玻璃后盖的话题,因为目前一些主流非金属后盖普遍采用了玻璃后盖,让大家对氧化锆陶瓷后盖的未来前景带有一定的忧虑。这里,我们首先强调的一点,氧化锆陶瓷后盖方案和玻璃后盖方案并不冲突,两者皆是手机后盖的可选方案,手机后盖材质从来不是单一材料打天下,过去如此,未来也是如此。而氧化锆陶瓷在多种性能上均能完胜玻璃。

  近几年智能手机发展迅猛,但是智能手机同质化现象随之日益严重,如何更高效的吸引消费者,如何在激烈的竟争中保持手机品牌的影响力已经成了手机厂商们必须重视的问题。在功能创新方面受技术限制遭遇瓶颈,外观创新似乎成了手机发展的另一条出路。

  氧化锆陶瓷后盖目前以小米5 尊享版和小米MIX 为代表,黑色氧化锆陶瓷后盖带来非常精致的视觉感受。就连iPhone7/7Plus 亮黑色版本虽然不是陶瓷材料,但是也将金属材质处理成陶瓷般的视觉感和质感,其表面可以接近镜面的效果,看上去光泽耀眼、晶莹剔透。

  氧化锆陶瓷不仅通信性能好&颜值高,其理化性能也非常出色。一方面氧化锆陶瓷莫氏硬度在8.5左右,非常接近蓝宝石9的莫氏硬度,而聚碳酸酯塑料的莫氏硬度只有3.0、钢化玻璃的莫氏硬度5.5、铝镁合金的莫氏硬度6.0、康宁玻璃的莫氏硬度为7,综合对比我们发现氧化锆陶瓷的强度、硬度比玻璃好很多,但总成本不到蓝宝石的1/4;另外,它具备高坚韧性、耐磨性、耐酸碱腐蚀及高化学稳定性,作为手机后盖,它的抗摔耐磨性能明显比玻璃优秀。




  从手机厂商到消费者都很关注氧化锆陶瓷后盖

  2014年起,陶瓷后盖产业开始发生变化。2014年9月,华为发布Ascend P7的蓝宝石玻璃+陶瓷后盖的高端版本;2016年2月份,小米发布了氧化锆陶瓷3D机身的小米5尊享版;2016年10月份,小米发布了氧化锆陶瓷全机身的MIX手机;2017年4月,小米发布小米6陶瓷尊享版,并且陶瓷尊享版与普通高配版的价格差距首次降到了100元以内,陶瓷开始具备量产的可能性;2017年5月,Essential Phone发布进一步引起市场对陶瓷后盖的关注。氧化锆陶瓷后盖手机凭借高颜值、优质体验博得消费者的兴趣,在小米5 尊享版(陶瓷后盖)、小米MIX(陶瓷后盖+陶瓷中框)、小米6尊享版(陶瓷后盖)、Essential Phone的带动下,消费者对氧化锆陶瓷后盖的认识有极大改观,它们的美观精致、抗摔耐磨、品质感显著好于其他材质等几大属性恰恰将提升手机整机的档次和品质感,我们判断2017年将有越来越多国产智能手机采用陶瓷后盖。



  以小米MIX 为代表的陶瓷后盖手机获得了消费者的追捧。虽然小米MIX由于多方面原因没有卖出上百万的出货量,但从手机预定量及消费者的认可度,可以判断氧化锆陶瓷后盖极受欢迎。从小米官网数据来看,小米MIX于2016年10月25日下午发布,而截至2016年10月26日早晨8:00,小米MIX的官网预定量就已经超过65万台,这还不包括消费者在京东、天猫等网络平台的预定量,足以反映了陶瓷手机在消费者心中的欢迎程度。




3.4. 双摄,只为更好的拍摄体验

3.4.1. 单摄捉襟见肘,双摄已成为主流旗舰机的标配

  智能手机已经逐渐取代照相机成为用户日常拍照的工具,拍摄能力已然成为手机卖点之一。在手机摄像头达到千万级别的像素之后,单纯靠像素数量的提升,对拍照的清晰度和成像质量上提升已然效果有限。




  双摄已经成为主流旗舰机的标配

  双摄像头作为厂商解决用户对拍摄体验高要求的成熟解决方案,已经在各大旗舰机型里得到应用。iPhone7 Plus首次搭载双摄,就树立了双摄行业典范;华为P9、P10、Mate9/9Pro与莱卡合作,一举在双摄像头领域取得良好市场反响;VIVO X9/X9Plus采用前置柔光双摄;OPPO R11采用前后置双摄;金立S10采用前后置双摄;可见,双摄已经成为主流旗舰机的标配。



  不仅有良好拍摄效果,还可以不让镜头凸出,达到外观设计的完美

  随着对手机摄像功能的质量要求越来越高,智能手机中镜头镜片的数量也越多越多,如iPhone6的Rear Camera中使用了6片蓝宝石镜片,在现有的技术条件和设计规格下,镜片产商已经将镜片厚度做到了极致,但是镜头模组突出在手机之外,影响整体流畅度和美观。双摄能够有效的平衡智能手机性能需求和摄像头工艺之间的矛盾,将由原来单摄所承担的功能分摊到两个摄像头身上,达到智能手机外观设计和性能设计的完美统一。



  此外,还可以实现双目立体视觉效果

  通过不同角度同时拍摄物体,双摄像头能够融合单摄像头所记录的二维平面彩色信息和红外线发射模组以及接收模组所获取的景深信息,进而测算出所拍摄物体的三维空间位置。3D立体视觉最直接的应用体现在可以通过算法实现单反相机通过大光圈才能实现的景深虚化功能。而未来随着虚拟现实和增强现实的普及,双摄还可以在相关领域通过软件配合进行更多应用。


3.4.2. 四种技术路径推升双摄升级,上下游多方齐力攻克难点推进双摄向前

  从实现路径上看,在双摄可选方案中,共有四种细分技术路径

  1)不同像素立体摄像头。以HTC M8为代表,主摄像头负责成像,而副摄像头负责测量景深数据。

  2)同像素平行双摄像头。以华为荣耀6Plus和P9为代表,采用了平行设计,即同等硬件规格的摄像头,进光量与感光面积翻倍提高,成像质量可以与多数家用数码相机媲美。

  3)同像素黑白双摄像头。以360奇酷旗舰版和荣耀8为代表,彩色摄像头负责记录色彩信息,黑白摄像头用来记录物体轮廓和细节。黑白摄像头由于没有色彩滤镜,其感光性能大幅提升,解析度也得到很大的提高,经过算法整合,能发挥黑白、彩色两个摄像头各自的优势,完善更多图片细节,有效提升画质。

  4)广角+长焦摄像头。苹果iPhone7Plus中使用的双摄像头是包括一个28mm广角与一个56mm标准定焦,本质上其实是通过搭载不同焦段的镜头而带来了类似光学变焦的效果。除此之外可以将28mm的视角与56mm的景深进行后期合成,因此让广角端的虚化效果更加明显。




  双摄难点多,上下游产业方齐力攻克难点推进产业向前

  双摄不是简单地由两个摄像头组合在一起,需要从算法到模组各方面做出优化。

  双摄算法:算法更为复杂。早先单镜头的拍摄方式,仅仅通过程序调整光圈,从镜头获取光线后,在传感器上投影,将光线转换为数字信号,然后通过内置程序进行优化后保存,整个过程呈直线型。而双摄机型因为有两个镜头,其分别进行光线捕捉,而后通过两个传感器将不同角度的光线转换为信号,通过处理器进行演算合成,最终成像,而这也同样需要更为复杂的算法来实现。不同的双摄实现路径,其算法也各不相同。平行双摄主要通过转换、合成、演算的步骤来实现;“黑白+彩色”双摄各自成像后合成,黑白镜头负责捕捉更多的光线和被摄物体轮廓,而彩色镜头则收集被摄物体带有色彩的光线信号,而后将两个不同的内容通过算法进行整合,最终成像。以华为双摄为例,华为P9/P10因为徕卡而众所周知,华为P10的徕卡双镜头采用1200万像素彩色和2000万像素黑白双镜头组合,虽然徕卡亲自调教软件算法无从得知,但从实际拍摄来看,徕卡的算法确实很独特,还原更加真实。

  目前全球双摄像头应用主流算法公司有:LinX、CorePhotonics、高通、MTK、华为、Arcsoft(虹软)、华晶科技等。其中LinX(LinX Computational Imaging Ltd,以色列公司)已经被苹果所收购,占据明显优势。高通、MTK结合自身的芯片有一定的平台优势。华为主要将自己的算法应用到华为手机上。而华晶、虹软等也通过与其它公司的合作,逐渐获得了手机厂商的订单。



  双摄模组制造:良率较低和生产成本投入过高是双摄制程中最主要的两大问题。双摄模组的制程分为共基板方式(以华为P9为代表)和共支架方式(以iPhone 7 Plus为代表)。共基板模组是将两个Camera Sensor 共同放在同一个基板上,然后一个FPC从此基板上引出来即可,其优点在于:两个sensor 可以坐在同一个平板上,而且抗跌落。共支架模组是通过支架将Sensor固定住,Sensor有自己的基板和FPC,其优点:良率高,价格低廉。无论哪种制程方式,都需要采用AA设备,整个双摄的制造难度相比于单摄也大幅提高,双摄模组封装的工艺难度增加,双摄之间的磁干扰问题更加严重,加工公差及同轴度难以管控,此外,模组厂商在制造过程中,如何利用设备来降低生产成本及调节芯片平整度等问题。




  目前大陆具备双摄量产案例的模组厂商仅有舜宇、欧菲光及丘钛这三家。舜宇是华为、VIVO、OPPO、小米等国产机型的双摄主力供应商;欧菲光从红米Pro开始切入,现已经切入了华为高端机的双摄;丘钛科技此前为360 Q5 及cool1 dual 独家供应双摄模组,也是红米Pro、Vivo Xplay 6、X9等产品的核心供货商。


3.4.3. 双摄加速渗透,量价齐升,打开新市场空间

  2016年起,双摄渗透率加速

  自华为P9开始采用双摄取得良好反响之后,全球智能手机都开始采用双摄镜头。iPhone7 Plus也首次采用双摄镜头,2016年双摄整体渗透率在5-10%。iPhone7 Plus搭载双摄加速了双摄的应用,目前主流旗舰机都纷纷搭载双摄,华为、OPPO、VIVO、小米、360、中兴等各大品牌厂商都已经推出双摄镜头手机,三星也将后续在旗舰机型搭载双摄镜头。预计2017年,iPhone将全部采用双摄镜头,国产品牌手机将有30%采用双摄镜头。

  预计到2020年双摄渗透率达到60%,量价齐升,市场规模将达到750亿元

  全球智能手机出货量从2015年的14亿部将逐步增长到2020年的20亿部左右。目前双摄正在加速应用,2016年双摄像头手机渗透率约为10%, 2017年,双摄像头手机占比达到20%;到 2020年,双摄像头手机的出货数将超过 60%。由于双摄的算法更为复杂、模组制造更为困难,双摄模组的价值量相比于单摄模组将大幅提升,预计达到20到40美金不等,随着良率的提升,其价格也有望逐步下降。我们预计,到2020年手机双摄规模将达到750亿元。




3.5. 声学升级,只为更好的声学体验

  声音作为传递信息的主要媒介之一,语音通话、移动音乐是手机最基础的功能。在消费升级的大趋势下,消费者对于声学器件有了更高的要求。一般对应于手机终端,传统的声学器件包括:麦克风、受话器、扬声器、耳机等几大部分。在消费升级趋势下,智能手机电声器件的发展方向包括防水、立体声效、与其他部分集成几个方面。




3.5.1. 声学防水,让使用场景更多样化

  手机防水一直是用户的痛点,增加防水功能不仅能够支持随意清洗以改善手机洁净度,还能够扩大手机的使用场景和提升。在防水功能实现过程中,声学防水(Mic口、耳机孔)是技术关键点之一。与普通的橡胶密封防水不同,手机的麦克风和听筒由于需要传导声音,因此只能采用只允许空气分子通过而不允许水分子通过的特殊工艺技术。




  GalaxyS7和iPhone7是当前智能手机防水设计的典范,下面以三星GalaxyS7和iPhone7解读智能手机声学防水。

  GalaxyS7在麦克风和听筒结构件附近采用了很多橡胶密封圈提升防水能力,而且在底部扬声器开孔和扬声器之间采用了GORE-TEX的防雨薄膜,其材料本身轻、薄、坚固和耐用,它具有防水、透气和防风功能。GORE-TEX薄膜材料的防水原理在于:其每平方英寸有90亿个极微小细孔的薄膜,尽管这些微孔的体积是水分子的七百倍,但是仅为液态水滴的两万分之一,所以水分子可以以水蒸汽的形式排出,外侧水滴却无法进入。




  iPhone7则在扬声器模块采用了防水且具有弹性的硅胶振膜材料;在扬声器模块与外部的格栅之间,采用了防水硅胶材料紧紧固定以防水渗入。




3.5.2. 立体音效,让聆听身临其境

  立体音效对音质提升十分重要,可以让聆听身临其境。以iPhone7为例,当iPhone7横置时,iPhone7的立体声扬声器支持左侧、右侧扬声器单独发声,而当用户翻转手机时能够智能识别并调节。在iPhone7顶部,声学器件是受话器&喇叭二合一,用cirruslogic的smartPA驱动能带来一定响度的中高频声音。在iPhone7底部,是一个SPKBOX,是立体声的低频部分的来源。上方喇叭和下方喇叭组成立体声音效。




  除此之外,HTCM8、M9,VIVO等手机也都采用过立体音效。VIVOY37通过两颗五磁路扬声器,配合YAMAHA功放组成,并与Waves进行了深度合作,基于MaxxAudio技术打造出SuperAudio音效。

  除了智能手机内置扬声器外,与之配套的耳机也可以通过立体音效提升音质。以小米活塞耳机为例,小米活塞耳机基于经典的“传输线”音箱设计原理,在耳机后盖内侧采用螺旋气管设计,辅以延长的低音出声孔技术,这样做的好处是比传统直通式设计的出声通道更长,有效增强耳机的中、低频分布的密度,带来更有层次立体感的中、低音表现。




3.5.3. 音射频一体化,为智能手机内部节约宝贵空间

  音射频一体化可以为智能手机内部节约宝贵空间。随着智能手机搭载的功能模块越来越多,而智能手机又更轻更薄,其内部空间就越来越宝贵。扬声器作为手机内部功能模块大件,占据手机体积较大,如何与其它功能模块结合在一起以便为手机内部结构节省空间成为手机厂商关注的焦点。在目前智能手机设计中,音频、射频天线逐步走向融合,音射频一体化的解决方案成为业界的重要选择。

  三星、华为等智能手机厂商已经开始音射频一体化。三星S7不仅在金属边框上设置天线,还在塑料支架以及音频BOX上设置天线,以实现4G、WIFI、GPS等通信功能。在GalaxyS7的底部,三星通过LDS工艺将天线图形直接刻蚀在音频塑胶支架上,实现LDS天线支架与音频BOX共用。除三星以外,玻璃后盖的小米5和陶瓷后盖的小米MIX同样采用LDS天线和音频BOX一体化设计方案。




  音频射频一体化的难点在于如何保证音效和通信性能的同时,很好地解决音频和射频之间的干扰。音频属于低频信号(30Hz-20000Hz),射频属于高频信号(300KHz~300GHz),两者干扰容易导致通信失效或者音频噪声,这大大提升了音频设计和射频设计的难度。目前,知名的射频天线器件开始投资音频,音频器件厂商也开始投资射频天线,积极探索音射频一体化。




3.6. 新型显示,OLED、全面屏,只为更好的视觉体验

  屏幕作为手机“离用户最近”的组成部分,消费升级的需求趋势对其的要求不断提升,并且成为了推动用户换机最主要的功能创新。从最开始单纯分辨率的提升到苹果推出Retina屏,厂商发现单纯地提升分辨率人眼已经无法分辨。现阶段显示屏最主要的趋势在于OLED显示屏的极高屏占比的“全面屏”的应用。

3.6.1. OLED显示屏,色彩绚丽,柔性显示

  OLED是指有机发光二极管,OLED在外界电压驱动下由电子和空穴结合释放能量,使得有机发光物质受到激发而发光。和LCD最大的区别在于OLED是自发光,由此带来了OLED厚度薄、响应速度快、可弯折等一系列优势。




  OLED显示屏与LCD显示的结构对比,OLED无需背光模组,可以做到更轻更薄。




  AMOLED即主动矩阵有机发光二极体,是OLED屏幕的一种,也是目前移动端OLED屏幕的主要类别。AMOLED主要有四方面的技术优势:第一,屏幕薄,并且可以在屏幕中集成触摸层。第二,像素高。不同于LCD一个像素点等于红绿蓝三个亚像素的合集,AMOLED采用pentile排列,一个像素=1绿加上0.5红与蓝,可以使画面看起来更鲜艳。第三,功耗低。因为其有自发光的属性,单个像素在显示黑色时不工作,显示深色时低功耗。第四,可弯曲。受背光板和液晶性质的限制,LCD屏幕难以实现柔性特点,而OLED具有柔性、可弯折的特点,可以使用在可穿戴设备、智能手机等多种应用场景中。




  AMOLED的成本劣势正在转变为性价比优势。在强大的显示优势下,随着AMOLED技术的不断成熟,其成本也下降到与LCD十分接近。




  前两大巨头对AMOLED技术的认可,使其基本成为确定性趋势。三星自身产业链纵向一体化建设做的极好,能够自产自销,所以成为AMOLED技术的最早的推动者。同时,AMOLED也成为Galaxy系列手机最大的卖点之一。苹果的应用是AMOLED市场爆发的催化剂。苹果对产业链的影响力和推动作用巨大,许多新技术一经苹果产品认可和使用,大概率就会成为高端标配,金属机身、指纹识别等就是最好的例子。十周年版的iPhone基本确定将采用三星代工的AMOLED屏幕。

  AMOLED产业链存在巨大投资机会就在于,趋势已经确立,而且下沉空间较大。现阶段由于AMOLED产品供应问题,许多希望采用AMOLED的手机厂商都因为没有相关产品的供应而不得不退而求其次。我们判断,市场上AMOLED产品供不应求的状态还会继续,产业链投资机会将持续存在。




  随着消费者对移动智能终端设备的个性化需求越来越高,柔屏AMOLED将快速增长。2016年硬屏 AMOLED 出货预期可实现 1.98 亿片,2020 年将达到 3.87 亿片,而柔性 AMOLED 2016 年出货量约为 0.86 亿片,2020 年出货量将达 7.11 亿片,出货量接近硬屏的 2 倍。




3.6.2. 全面屏,已全面来袭

  全面屏具有强烈的视觉效果和极佳的操作体验,是显示屏外观创新巅峰之作

  屏占比表示显示屏和手机前面板面积的相对比值,考虑到携带和单手操作对手机尺寸的限制,提高屏占比成为扩大显示面积的唯一可行方式。高屏占比屏幕是所有一线智能手机厂商的选择。三星基于强大产业链能力,率先采用双曲面OLED显示方案。S6 edge+的屏占比达到了76.51%,2017年3月发布的GalaxyS8屏占比更是达到83%,实现了“全视曲面屏”的效果。苹果也是高屏占比屏幕的忠实拥护者。iPhone7的屏占比较iPhone4提高11pct,达到65.62%。国内的HOV等厂商也在陆续跟进。




  全面屏手机是指正面屏占比达到80%以上的手机,其采用极限超窄边框屏幕,相比普通手机,具备更窄的顶部和尾部区域,边框也更窄。目前最典型的全面屏手机是小米MIX和三星Galaxy S8,前者屏占比达到91.3%,后者屏占比也达到了83%。全面屏具有两大核心优势:强烈的视觉效果和极佳的操作体验。

  全面屏具有强烈的视觉效果。由于全面屏手机具有极高的屏占比,使得屏幕所呈现的图像极具视觉冲击力。在拍摄照片时,手机屏幕所呈现的图像甚至与背景融为一体,展现了高屏占比的独特魅力。当全面屏手机配备玻璃或者陶瓷后盖,整个手机几乎成为一个整体,更为简洁漂亮,是极简主义设计风格的终极追求。




  大屏手机相对小屏手机视觉效果更好,同时还可以更好地实现玩游戏、看视频等功能。从三星推出大屏手机奠定安卓旗舰地位,到iPhone 6全面拥抱大屏实现创纪录销量增幅,充分证明了大屏手机的魅力。但是大屏手机却因为屏幕太大而难以单手操作,所以华为等手机厂商专门设计了单手操作模式,即把操作区域缩小为屏幕的一部分。这样虽然可以解决单手操作的痛点,但是体验依然是非常糟糕。

  全面屏手机可以非常好地兼顾大屏的优势和完美的操作体验。由于全面屏手机具有超窄边框,所以整个手机的实际尺寸是变小了,可以更利于单手操作。尽管手机正面实际尺寸变小,但是显示区域的尺寸没有变化,依然可以拥有大屏手机所有的优势。所以全面屏完美兼顾了大屏和单手操作两大矛盾。




  全面屏将带动手机零组件巨变,面板、天线、指纹识别、受话器、摄像头均需做出改变

  全面屏不仅仅是屏占比的提升,而且还会对显示面板、指纹识别、受话器、前置摄像头、传感器和天线产生很大的影响,对相关模组的特性、设计提出了新的要求,手机零组件面临巨变。目前市场上提高屏占比的主流方案有两种,一种是基于平面显示方案优化ID、缩小边框,另一种是基于柔性OLED的曲面屏实现无边框。




  首先是面板自身的变化,OLED比LTPS更适合全面屏。LTPS LCD若需要做全面屏,需要做不少的改进:LTPS LCD全面屏需要重回Touch IC+ Driver IC的双芯片控制方案;芯片封装需要用COF代替COG,这将将增加手机的成本,并对Bonding工艺提出了更高的要求;LCD背光模组的导光板需要重新设计,以保证面板的辉度和均匀度;LCD的玻璃基板为防止应力造成边缘破损,需要进行异性切割,但切割效率和良率都会降低。

  如果采用OLED显示屏,其全面屏设计与加工则会简单很多。在芯片使用方面,TDDI芯片只有与In-Cell触控方案结合才能发挥技术优势,但由于OLED没有公用电极(Vcom层),所以OLED显示屏不能使用In-Cell触控方式,而只能采用Out-Cell或外挂式触控方案。Out-Cell或外挂式触控方案都有单独的触控线路,不能采用TDDI芯片,所以OLED显示屏天生需要使用Touch IC+ Driver IC双芯片方案。在芯片封装方面,OLED硬屏与LTPS一样也是玻璃基板,需要使用COF封装。OLED软屏是薄膜基板,使用的是PI膜,与FPC使用的材料相同,所以OLED软屏需要使用COF封装,这也对bonding工艺提出了较高的要求。在导光板方面,由于OLED自发光而不需要背光模组,所以也不需要导光板,避免了LTPS需要的重新设计。在异形切割方面,OLED硬屏与LTPS一样使用玻璃基板,由于玻璃基板硬度较大,也会对切割的良率有影响。但是使用OLED软屏则完全没有这个问题,切割难度会小很多。

  因此,我们看到OLED全面屏的加工会简单很多,预计全面屏将再次加速OLED屏的普及。

  其次,全面屏将带来天线设计变得更为复杂,难度加大。在传统屏幕环境下,天线设计的空间相对较大。而18:9全面屏手机的下天线和上天线需要保证合理的净空,下天线的天线净空相比比较小,因此必须利用上下天线互补来改善整体的天线性能。对于全面屏手机,由于上下边框变得更窄,天线与金属中框的距离更近,“净空”比传统屏幕更少。另外全面屏手机的受话器、摄像头等器件需要更高的集成度,与天线的距离也更近,给天线留下的“净空”区域比传统屏幕更少。所以,在全面屏时代,手机天线需要重新优化设计,对天线厂商提出了更高的要求。例如三星Galaxy S8就将天线与扬声器、NFC线圈等结合在一起,将天线放置在中框两侧,保证了“净空”的要求。

  全面屏天线设计这里有几个思路:(1)在天线设计时采用常规设计方案,天线净空相对较小,需要对屏背后金属的两个屏角切除,以此改善天线环境的同时可以减短整机长度;(2)天线需要利用电路设计在手持状态优化发射状态,这样可以改善单手实际使用效果;(3)改变底部天线金属天线发射位置,这样设计可以保证天线数据改善。

  第三,指纹识别需要兼顾屏占比及方便性。目前的智能手机指纹识别以前置指纹识别为主,全面屏的指纹识别需要改变这一现状。全面屏的指纹识别有三种解决方案:第一类,将置于正面的指纹识别模组移至背面。但由于在使用中存在指纹识别和后摄像头盖板的误触问题,并不是消费者所期待的最优方案。另外两类方案分别是Under Glass(玻璃下)、in-Display(屏幕内)方案,这两种方案均属于隐藏式的指纹识别,无需在玻璃盖板上打孔。单就功能实现而言,in-Display是最具优势的解决方案。




  在非全面屏手机中,由于按压式指纹识别具有易损坏、不防水的缺点,指纹识别正在向Under Glass过渡。但Under Glass 方案仅仅是在盖板玻璃下挖盲孔,识别区域无法集成显示模组,所以Under Glass 仍然有较大的非显示区域,这会减弱全面屏的视觉冲击力,所以Under Glass 并不是全面屏下的理想方法。2016年9月发布的小米5S便采用了高通的Under Glass指纹识别方案——超声波指纹识别技术,引入凹槽设计实现非按压式Home键。但指纹识别芯片位于盖板玻璃下、显示屏幕之外的固定区域内,仍然限制了显示屏的占比。In-Display的方案则是将指纹识别传感器置于显示屏发光区域内,从而真正实现全面屏。




  后置即是将指纹识别模组放在手机背面,这以三星的Galaxy S8为代表。但毋庸置疑的是,前置指纹识别才是最优的体验,这也是华为等国内手机厂商把指纹识别从背面移到正面的原因。而三星选择放置在背面,只是因为暂时无法解决屏下指纹识别的技术难点。




  第四,受话器需要做出改变,优化开槽是较好的解决方式。非全面屏手机拥有较宽的上边框,所以很容易放置受话器。但在全面屏手机中,继续使用传统方案需要大边框,这会破坏全面屏的美感,所以受话器也面临变革。

  目前主流的全面屏受话器方案有压电陶瓷导声、骨传导、优化开槽等集中解决方案。

  优化开槽是将手机全面屏异形切割,留出一部分用于放置受话器。这样可以保证通话效果,也可以保持全面屏的美观。但是根据在面板部分的分析,这种方案使用OLED屏效果更好,可以保证切割的良率。




  压电陶瓷导声是采用压电陶瓷震动产生声音,然后通过空气将声音传递至耳朵。小米Mix采用了悬臂压电陶瓷导声技术,通过驱动单元DAC将电信号转化为机械能,通过微震引发手机框架共振,从而将声音传递至人耳。



  骨传导是通过骨传导扬声器将通信信号转换为声波的震荡信号,震荡信号经过屏幕传递到用户耳的声学传导方案。除了免去开孔外,骨传导方案还具有两方面优点。首先,骨传导省略了外耳的部分,外耳可以正常用于对外部环境的感知,保证了使用者的安全性。此外,骨传导中振动传输方式的特殊性保证了它有纯净的声频信息来源。在噪声较多的环境中,由于不需要通过调大音量与杂声竞争,耳机可以给人体带来最低的物理性伤害。




  第五,前置摄像头需更小型化。在前置摄像头方面,小型化成为重要诉求。在智能手机的自拍功能日益受到重视的当下,前置摄像头的像素和数量都在提升,摄像头体积的小型化成为进一步提升屏占比的重要诉求。目前,非常高屏占比的全面屏的摄像头放置采取了隐藏式和异形切割开孔两种方法。

  隐藏式是把摄像头隐藏在面板的下面。该方案只能应用于OLED面板,因为OLED是自发光且可以实现对单个像素点的控制,在需要拍照时可以控制摄像头区域的像素点不发光而呈现透明状态,从而实现拍照功能。

  异形切割与受话器类似,也是在面板上切出一部分用于放置摄像头。尽管这不是最好的方案,但这是目前最可行的方案,也将是被普遍使用的方案。




3.7. 无线充电/快充/双电芯,只为更好的电池续航体验

  随着智能手机功能的愈加强大,人们对手机的使用越来越多,随之而来的问题则是手机续航能力的难以为继。电池技术远远落后于手机其他性能的改善和功能的增加,续航能力成为了智能手机发展的短板,更是用户目前的痛点需求。智能手机的迭代使得屏幕、处理器、拍摄部件等都有较大程度的提升,电池技术的发展却相对滞后,充电宝市场就是最好的论证。

  很多消费者面临的烦恼就是一天一充,甚至一天多充。以iPhone7为例,iPhone 7配备的是1960mAh的电池,根据Which网站评测,iPhone 7的3G通话时间为712分钟,3G上网时间615分钟。这意味着消费者必须一天一充才能满足使用需求,续航时间短极大地影响消费者的用户体验。




  然而,在电池能力密度无显著改善和体积无法持续增加的情况下,续航能力又当如何改进呢?目前,智能手机厂商主要从两个方面入手:一是在充电方式上做文章,例如采用快充方式让充电时间短,或是用无线充电实现随时随地充电。二是在电池容量上做文章,通过提升电池容量提升续航能力。具体到技术上,无线充电、快充、双电芯等技术都成为智能手机厂商争夺的制高点。


3.7.1. 充电方式改进之一:无线充电,随时随地在充电

  无线充电(Wireless Power Transmission),又叫感应充电,是利用电磁感应原理在发送和接收端用相应的线圈来发送和接收产生感应的交流信号来进行无线缆的充电的一项技术。要想实现无线充电,必需要两个部分:一是发射器,与电源连接,负责向广阔空间发射电能;二是接收器,一般安装在电子产品上,用以接受电能。目前市场上主流无线充电路线有电磁感应方式、磁共振方式、无线电波方式、电磁耦合方式等,最常用的是电磁感应方式和磁共振方式。

  WPC和AirFuel,已构成无线充电标准的两强格局

  过去,无线充电技术经过多年的发展,形成了三大标准组织,分别是A4WP,PMA以及拥有Qi标准的WPC。在三大阵营中,A4WP采用磁共振技术,WPC和PMA采用磁感应技术。WPC推出的Qi标准于2008年成立,是行业内成立最早,用户和会员数是最多的组织,处于商用化的领跑地位。PMA和A4WP均是2012年成立的,处于相对落后地位。

  2015年,A4WP与PMA在宣布合并,并更名为AirFuel联盟,联手力拼无线充电市场。至此,无线充电标准之争也从三足鼎立(WPC、A4WP、PMA)格局演变为两强争霸态势(WPC、AirFuel)。

  从技术的层面来说,AirFuel似乎要比Qi更出色一些,因为它的充电距离更远,穿透性更强,同时它的充电效率也更高。但是,目前支持 Qi 无线充电标准的智能手机则比 AirFuel 要多一些,同时支持这两种充电标准的智能手机制造商并不多,比如大名鼎鼎的三星。




  无线充电迎来拐点

  从技术上看,无线充电经历了5W、9W、15W几个功率的突破,并且形成了成熟的方案。从标准上看,A4WP与PMA的合并,一定程度上解决了标准混乱的现象,有利于行业的发展。从市场接受度来看,Apple Watch、Galaxy S6/edge、Galaxy S7/edge采用无线充电方案,国内的厂商也纷纷采用无线充电方式,市场接受度正大幅提升。

  三星是智能手机应用无线充电的代表,三星最近几代的Galaxy S/edge、Galaxy Note智能手机都整合了无线充电功能,成为三星智能手机的重要看点。三星也发布了全新系列的显示器产品(SE370),在其底座上整合了手机无线充电模块。此外,索尼Xperia Z4v、谷歌Nexus 6、摩托罗拉Droid Turbo、诺基亚Lumia 930、YotaPhone 2、OPPO Find 9均采用了无线充电功能。今年的新一代iPhone也预计搭载无线充电,将进一步催化无线充电在手机的应用。未来,华为、小米等更多的主流手机厂商都有望搭载无线充电功能。




  预计到2020年,无线充电接收端出货将突破10亿件

  据IHS数据统计,2016年全球无线充电接收端产品出货超过2亿件,其中与智能手机相关的接收端出货超过1.6亿件,超过8000万件无线充电发射端与其配售。预计2017年将有 3.25亿无线充电产品,其中智能手机约有3亿,而其无线充电功能都用到了Qi技术。另外,发射端约有 0.75 亿规模。预计到2020年,无线充电接收端出货量将突破10亿件,发射端在2021年也将达约5亿件的规模。预计到2025年,无线充电接收端出货量将再翻倍,达到20亿件。




无线充电产业链构成:电源芯片、磁性材料、传输线圈、模组制造

  从无线充电产业链上下游来看,主要包括电源芯片、磁性材料、传输线圈、模组制造。其中电源芯片、磁性材料以及传输线圈是整个无线充电产品最为关键的三大零部件,不管是技术含量还是产品附加值都相对较高。而相比之下,模组制造环节的技术含量相对较低,与其他电子零部件的制造工艺相差不大,国内厂商在这一环节向来具有优势,能够快速切入。




  电源芯片:壁垒高,国外巨头垄断。无线充电模组主要包括无线充电接收器(Rx)晶片和无线充电发射器(Tx)晶片,它们对芯片大小、精度控制和稳定性都有很高要求。目前只有包括高通、TI、英特尔、IDT、联发科等在内的传统IC巨头推出了商业化的芯片方案,国内企业在技术实力上目前还难以开发出能够与之竞争的产品。

  磁性材料:无线充电涉及NdFeB永磁体、NiZn铁氧体薄磁片、MnZn铁氧体薄磁片、柔性铁氧体磁片等磁性材料。用软磁铁氧体材料制作的各种隔磁片作为无线充电技术的主要部件,在无线充电设备中起增高感应磁场和屏蔽线圈干扰的作用。无线充电器对软磁铁氧体材料性能和产品尺寸、可靠性等要求较高,接收端对其要求更高。目前TDK、村田等国际巨头在这一领域占据优势,国内的横店东磁是Apple Watch的无线充电模块的间接供应商,软磁技术实力突出。信维通信收购的蓝沛科技在无线充电磁性材料上面积累深厚,并形成WPC产品成功出货。顺络电子的电感材料可用于无线充电领域,并可量产无线充电线圈。此外,天通股份主营磁铁氧体MnZn 和NiZn 磁芯,其生产的无线充电发射及接受线圈中的磁性元件可以应用于各种小功率的无线充电电子设备。

  传输线圈:无线充电传输线圈的设计和制造与无线充电效率密切相关,线圈的设计需要上下游的密切配合,并且具有很高的客户定制化特征。主要的进入壁垒在于厂商的精密加工水平以及与上下游的衔接能力。信维通信、顺络电子、硕贝德、立讯精密等厂商在传输线圈做好了充足的准备。

  模组制造:壁垒低,国内厂商能够快速切入。无线充电模组的封装制造环节的进入壁垒相对较低,与其它中高端消费电子器件模组的分装制造工艺差别很小,主要由国内零组件厂商参与。


3.7.2. 充电方式改进之二:快充技术,十分钟让你的手机满血复活

  快速充电是指通过提高充电功率,缩短充电时间的一种充电方法。由于充电功率由充电电流I和充电电压U决定,因此快充的实现方式可以分为高电压恒定电流、低电压高电流以及高电压高电流三种模式。




  在目前的技术条件下,电池的尺寸难以压缩,增加额外的电池容量容易使手机变厚,而且还会引起安全和发热问题。所以,快充成为改善手机续航体验的重要方向。以电池容量同为3000 mAh的GalaxyS6/Edge和Moto X Style为例,GalaxyS6/Edge未采用快充技术,充满需要102分钟,而Moto X Style充满只需78分钟。




  正是得益于快充技术的优质体验,今年大部分旗舰机型都搭载快速充电技术。从最初的OPPO,到如今华为、VIVO、小米等品牌,都注重对充电效率的宣传。

  快充三大阵营:高通Quick Charge技术、联发科Pump Express技术以及OPPO VOOC闪充技术

  到具体的技术执行上,国内有三大主流快充技术:高通Quick Charge技术、联发科Pump Express技术以及OPPO VOOC闪充技术。




  高通Quick Charge 1.0快充技术发布于2013年,2014年Quick Charge 2.0版本面世,2015年9月推出了Quick Charge 3.0快充技术。Quick Charge 3.0使用INOV算法,可以根据终端确定需要的功率,在任意时刻实现最佳功率传输。此外,该技术还可以200mV增量为一档,从3.6V到20V电压的灵活选择,允许手机获得恰到好处的电压,达到预期充电电流,从而最小化电量损失、提高充电效率并改善热表现。

  Quick Charge系列的兼容性与继承性是其一大优势。在使用该技术时,手机厂商只需要将高通的电源管理模块整合进SoC中即可,厂商还可以对其进行深度修改。三星Fast Charge、索尼UCH10、HTC Rapid Charger以及小米MDY-3-EB等各种类型的快充方案都源自Quick Charge 2.0的改进。




  联发科Pump Express快充技术于2015年2月推出,升级版Pump Express Plus则于2016年5月面世。Pump Express Plus技术与高通3.0快充技术相似,Pump Express Plus技术主要依靠内置的电源管理芯片动态调节电压动态,充电电压可以在3~6V范围内以10~20mV的幅度变化,以达到用电效率的最大化,同时降低手机在充电过程中的发热。Pump Express 3.0可以在30分钟内给一块2060mAh的电池充满75%的电量。




  OPPO VOOC闪充技术于2014年3月推出,给人印象最为深刻的莫过于“充电5分钟,通话2小时”。与高通和联科发的高压快充方案不同,OPPO的VOOC闪充技术采用高电流恒定电压方案,通过增大输出电流,直接将充电器的输出提升到了5V/4.5A的水平。VOOC闪充在适配器当中加入MCU对充电电路实施控制,解决了高电流方案兼容性不好的问题。2016年2月,OPPO在2016年MWC上推出了VOOC闪充的升级版OPPO超级闪充技术,该技术能在15分钟完成对2500mAh电池的手机从5%充到100%的充电。




3.7.3. 双电芯,定义超级续航

  在电池能力密度无显著改善和体积无法持续增加的情况下,单电芯电池容量是制约手机续航的重要因素。




  双电芯方案也自然成为重要选择。多电芯就是将多个电池通过串并联的方式提高容量(双电芯就是2个电池串并联),该技术在充电宝、笔记本以及新能源汽车中都得到了广泛的应用。

  双电芯方案的优势体现在三个方面:1)毫无疑问,双电芯提升了电池总容量,增加了续航能力。2)优化手机内部结构,节省宝贵空间。双电芯方案不一定采用规则的长方形,可以是L形状,更好地利用内部空间。3)提升安全性。相比于单电芯大容量电池,双电芯电池的设计能够有效地缓解充电电流




  金立已经验证了双电芯方案的可行性,未来将有更多厂商采用双电芯方案

  金立作为先行者,已经验证了双电芯方案的可行性。2015年6月,金立推出了金立M5超级续航手机,内置6020mAh双电芯大电池,刷新了智能手机电池容量和待机时间的新纪录。最让业界惊讶的是,内置了正常手机两倍容量的电池后,手机依旧保持了相当薄的机身厚度。此后,金立于2016年7月发布了M6Plus手机,继续沿用6020mAh的双电芯方案;又于2016年12月发布了M2017手机,更是采用了7000mAh超大容量电池。

  从金立M5Plus,到M6Plus,再到M2017,金立M系列的超级续航能力已经深入人心。金立M2017的7000mAh电池实际上是3500mAh+3500mAh电池并联而成,内置过流保护、短路保护、过充保护、温升保护、雷击保护等十重保护措施,最大程度地保障了安全性。金立M系列双电芯大容量电池的成功,证明了双电芯的安全性,未来将有更多的手机陆续采用双电芯方案。




  双电芯对电池设计提出了新的要求

  不同于单电芯方案,双电芯方案的设计更为灵活,是一项需要主板、中框和外壳统一配合的大工程。相比于单电芯,双电芯对BMS和PACK均提出了更高的要求,具有相当高的技术门槛。在BMS方面,双电芯方案的BMS不仅要监测和平衡两个电芯的充电以及使用的状态,还需要配合过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护、过充保护、温升保护、雷击保护、静电保护、冲击保护、浪涌保护等多重保护电路以保证双电芯的安全。在PACK方面,双电芯的形状不局限矩形,还可能是L形,封装较为复杂,另外双电芯之间预留冗余体积也需更加精确。

  因此,我们认为,双电芯方案不仅仅对在BMS、PACK等环节的价值量有明显的提升,还体现在更高的技术门槛上。只有那些有实力的厂商才能在双电芯市场中分一杯羹。德赛电池和欣旺达在苹果、HOV等国内外一流终端厂商验证了自身的实力,在双电芯市场将占据先发优势。


3.8. 无孔化与三防,增加手机应用场景

3.8.1. 防水、防尘、防震,让手机随处可用

  随着科技的发展,智能手机给我们的生活带来了极大的便捷。从目前来看,智能手机已经霸占了生活的方方面面,人们也越发离不开手机。日常生活的水份、灰尘都有可能进入手机,导致手机无法工作,智能手机的防水、防尘等功能需求应运而生。特别是防水功能,在很多生活场景中,即使是游泳、泡温泉、阴雨天,用户都希望可以做到机不离手,在这样的高度需求下,防水功能被提上日程并高度完成也不足为奇。

  三防手机就是具有防水、防尘、防震功能的手机,此前一直都深受热爱户外运动的年轻用户所喜爱,现在也是普通用户的基本需求。例如日韩及欧美的用户,他们喜欢浴室里、游泳池里、海边、雨中等随时随地的使用手机,他们非常注重手机的防水功能。




  三星和苹果纷纷推防水功能,并不单是为了手机掉到水里,而是拓展了更多的场景和可玩性。如下雨掏出手机,或者水里拍照,这些都不需要小心翼翼保护手机。一切的宗旨都是让生活变得更便捷、更美好。




3.8.2. 从增加密封性,到无孔化,零组件需要改变的有很多

  防水防尘解决方案之一:在主流潜在进水口采用硅橡胶密封

  智能手机的耳机孔、充电孔、喇叭、摄像头、Cover Lens、后盖、SIM托卡、侧键等地方都是水份灰尘容易进入的地方,因此手机厂商都非常注重这些地方的密封性,此外还注重主板电路的密封性。目前主流的防水方案是在机身各处潜在进水口采用硅橡胶密封结构件进行密封加固,例如硅胶圈、硅胶垫等。

  以三星S7为例,三星S7采用IP68级别防水方案,S7在Mic 口、耳机孔、侧键、Sim卡托、Micro-USB 接口等处使用了硅胶圈和硅胶垫与手机机壳紧密结合,并在Cover Lens 和后盖使用了泡棉进行密封。




  防水防尘解决方案之二:改变零组件,无孔化

  防水防尘最好的处理方式就是无孔化,这样最能阻隔水份灰尘的进入。目前智能手机的流露在外的接口有MIC孔、耳机孔、充电孔、侧键、SIM卡托、Cover Lens和后盖等环节,这些地方正在发生一些改变。

  iPhone7/7Plus已经取消了耳机孔,不仅仅为手机内部腾挪了大量空间,还进一步提升了iPhone的防水、防尘性能。长远来看,未来iPhone产品也有可能取消有线充电接口,让手机的密封性更好,让外界水份灰尘无从进入。

  此外,新一代的iPhone预计将采用无线充电,虽然目前的设计是充电以有线充电为主,长远来看,无线充电可能是终极解决方案。这意味着充电孔未来也有可能取消。




  SIM卡由实到虚:eSIM成为发展趋势。无需物理的SIM卡槽,相较于实体SIM卡可以减少高达90%的空间,因为它已经在制造过程中被嵌入了设备之内。2011年,苹果公司向美国专利和商标局申请了一项虚拟SIM卡专利。2014年10月,苹果发布iPad Air 2和iPad mini 3,这两款平板电脑采用了eSIM技术(Apple SIM卡),可以允许用户自行切换运营商服务。2015年8月,在小米刚发布的MIUI7版本中,有一个名为“小米漫游”的功能——能够自动为处于国际漫游状态的小米手机下发一个当地运营商的虚拟SIM卡,提供流量上网服务。2016年MWC上,三星发布了智能手表Gear S2 Classic 3G,eSIM技术继续在消费电子设备中推广应用。MWC 2017展会上,联想也公布了全新的eSIM卡技术,可让自家的平板和笔记本等设备在没插SIM卡的情况下上网。





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2011年起,电子王莉团队多次获得新财富、水晶球、汤森路透硬件制造最佳分析师、天眼中国最佳证券分析师电子行业盈利预测最准确分析师、年度明星分析师、华尔街见闻最佳分析师、第一财经硬件与电子设备最佳分析师等,成功推荐海康威视、信维通信、同方国芯、三环集团等长期成长标的。

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