5G手机到底有什么黑科技？

最近这段时间，小枣君的朋友圈里不断出现5G手机的身影。

是的，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。

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

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。

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 。

之前小枣君科普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。

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。

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。