中国市场首款5G 商用手机是如何炼成的?

原标题:中国市场首款5G 商用手机是如何炼成的?

文丨壹观察 宿艺

2019年智能手机行业唯一的关键词就是“5G”。

11月1日,伴随三大运营商宣布5G商用套餐,中国正式进入5G时代。

而在此之前,三大运营商5G预约用户量在10月上旬就已突破1000万。根据工信部公布的数据显示,目前已有近20款5G手机通过了入网许可。

不过作为人类历史上最复杂的通信技术,5G手机的设计难度远超外界想象。对于中国手机企业来说,5G手机不仅是与其他厂商推出速度的比拼,更是技术积累与产品创新等综合实力的较量。

作为中国市场推出首款5G商用手机的中兴来说,面临的挑战和压力无疑更加巨大。

今年2月,中兴在MWC2019期间面向全球市场发布了其首款5G旗舰手机:中兴天机Axon 10 Pro 5G版,在中国市场创造了两个记录:

1)中国市场首款正式开售的5G商用手机。今年8月5日,中兴天机Axon 10 Pro 5G版正式上市,售价4999元起,将国内5G旗舰手机的定价标杆从初期就锚定在5000元以内。

2)中国市场迄今为止最轻、最薄的5G手机。中兴天机Axon 10 Pro 5G版机身重量只有175克,机身厚度为7.9mm,都属于最好的用户手感区间之内,甚至达到了4G旗舰手机水准,也是目前全球唯二将机身厚度控制在8.0mm以内的5G机型(另一款是三星Galaxy Note10+5G版)。与之相比,小米最新发布的小米9 Pro 5G版机身重量达196克,机身厚度达8.54mm。

看到这两个记录,就会对中兴天机Axon 10 Pro 5G背后的技术积累与创新突破有更直观的印象。

那么,中兴是如何在5G初期就做到这一点的?

带着一系列好奇的问题,《壹观察》在近期走访了中兴通讯西安研发中心,以及中兴天机Axon 10 Pro 5G的生产线。

中兴手机5G"闯关"

相比4G手机,5G手机在设计原点必须解决三大难题:天线与信号、发热、续航。

中兴天机Axon 10 Pro 5G版最薄的机身,意味着其设计方案将是几何级难度的提升。在中兴通讯西安研发中心,《壹观察》详细了解了中兴天机Axon 10 Pro 5G背后的三大难题“闯关”过程。

▲中兴天机Axon 10 Pro 5G 内部结构

天线与信号难题

5G手机相比4G手机的天线至少增加了一倍,这意味着机身内部必须容纳更多的天线位置,以及更大的天线净空区(相比4G手机大约增加了20%-30%),并且还要考虑到射频天线的互相干扰与屏蔽问题。

中兴天机Axon 10 Pro 5G版立项于2018年8月,此时行业中没有任何可以借鉴的案例与参考方案,这意味着中兴手机研发人员必须“摸着石头过河”,单骑突入5G手机设计的“无人区”。与“4G手机相同外形”的要求,让中兴手机研发工程师感受到了巨大的挑战,复杂难度可以说是“史无前例”。

中兴终端硬件系统总工程师刘凤鹏对《壹观察》表示:“说实话,一开始拿到这一苛刻设计要求之时,研发人员从心底都认为这是不可能完成的任务”。但在消费者推崇“颜值即正义”的时代,谁也不会选择“一块板砖”作为自己随身携带的5G手机。“与4G手机外观与手感相同”,无疑对于5G换机用户来说是最好选择。

中兴终端产品团队为此采取了“全封闭式”办公,甚至在办公室拉了一条“黄金百战穿金甲,旗舰不出终不还”的横幅以示决心。这场“闭关”时长为期半年,在没有任何可参考设计的情况下,研发团队从0开始,历经120多页原理图设计、2000个旗舰堆叠、几万根走线,最终啃下了一个又一个“硬骨头”。

以射频天线为例,中兴天机Axon 10 Pro 5G版采用了10根天线,其中一半为新增加的5G天线,并且还要考虑到单个射频天线与WiFi、NFC等天线的复用,以及彼此间的信号干扰问题。与之同时,设计人员还要兼顾到用户在通话、社交、游戏、视频等不同使用场景、不同握持感对手机信号带来的影响。

刘凤鹏回忆称,当时的工作状态是,射频及驱动组同时打开6台电脑,七八个人围在一起,有的负责报数,有的负责查参数,有的负责计算,有的负责修订代码和系统框图,有的负责编译验证,直到600多个主通道和100多个CA通道全部打通。更可怕的是,每半个月要升级一次基线,如RFCARD的更换,CA芯片通道的更换,此前的工作又需要推倒重来一遍。调试组还需要对100多个射频通道进行逐一的硬件调试和性能优化,匹配器件大部分都是如头发丝大小的1005封装器件。

在中兴通讯西安研发中心,《壹观察》看到了5G仿真实验室、通信协议测试实验室、手机天线辐射实验室,以及全电波天线测试系统等众多关于天线、信号等通信相关的测试部门和研发测试设备。

▲全电波天线测试系统

刘凤鹏向《壹观察》展现了中兴天机Axon 10 Pro 5G版的内部的“三明治”堆叠结构。在二维平面上没有射频空间,那就在三维空间去寻找,一开始或许是天马行空,但经过数百上千次试错,依靠中兴深厚的通信技术与5G积累,再加上工程师“灵光一现的天才念头”,中兴天机Axon 10 Pro 5G版终于领先行业率先解决了天线设计与手机信号的关键难题。

手机续航难题

高性能、高速率、大计算,一定会带来5G手机能耗的提升。

在锂电池技术整体没有大突破的情况下,中兴天机Axon 10 Pro 5G版采取的方案是高容量大密度电池(4000mAh)+有线/无线双快充,以及系统级的智能省电技术与智能应用冻结机制。可以在有效延长手机续航时间的同时,又可以通过多种快充场景及时电量“回血”。

手机发热难题

5G手机相比4G电路规模要增加25%左右,这意味着相同的手机内部空间中,热源会更加集中。5G带来的高速网络和大边缘计算,更是加剧了发热问题。

发热除了导致用户的手感发烫,还会带来手机性能下降和运行不稳定等一系列体验问题。

对于中兴天机Axon 10 Pro 5G版来说,三明治结构在带来更好的天线设计空间同时,也增加了堆叠中的散热难题。

为此中兴研发人员设计了创新的智能散热系统,包括将三明治结构贴近手机后壳,同时将铜基石墨材料覆盖到结构基板和5G模块的前端部分,让内部发热量更加均匀的散开,并迅速传输到机身表面进行散热,这也被称作“背部主芯片散热”散热方案。为了进一步加强内部热能的向外传输,中兴研发人员还不惜成本地在内部增加了一根大尺寸冷凝管,并通过导热硅脂贴合到手机AP上面。

中兴终端软件工程部部长张晓勇对《壹观察》透露称,除了硬件散热方案,中兴软件创新也发挥了重要作用,比如通过AI技术来分析用户的使用场景、应用服务和使用习惯,使得CPU、GPU,以及5G网络在运行中达到一个均衡,这需要大量的场景训练数据与机械学习。

从目前结果来看,中兴天机Axon 10 Pro 5G版通过软硬一体化方式,很好地解决了5G手机长时间使用过程中的发热难题。

▲重复跌落测试

千锤百炼下的5G手机高品质

作为中国市场首款正式开售的5G商用手机,中兴天机Axon 10 Pro 5G实现了迄今为止没有竞争品牌新机型对其“最轻、最薄”的超越。

除了全面创新的天线与内部三明治结构堆叠设计,中兴天机Axon 10 Pro 5G在品质、工艺与供应链上同样完成了巨大跨越。

比如其采用的机身四曲面玻璃工艺,立项之初,产业链最好的玻璃供应商只能做到弯曲度2mm,但中兴产品人员在进行用户调研后发现,3mm的玻璃弯曲度会带来手感与屏幕体验度的最佳值。这种“理想主义”在研发初期遭到了“当头棒喝”:开模100套,良品率为0。为了达到量产与商用标准,中兴终端研发团队与合作伙伴共同推动研发与测试,共担风险,最终经过了无数次的“试错”,经过11道工序的重重锤炼,最终完成了这1mm的极限工艺挑战。

手机“下巴”也是用户追求屏占比体验的敏感问题。在行业普遍采用2.7mm的现有方案下,中兴与屏幕厂商达成深度战略合作,共同向行业工艺极限发起挑战,成功将屏幕下框缩减至1.8mm。

▲防水测试

在中兴通讯西安研发中心,《壹观察》发现,每一部中兴手机在量产之前,都要经过结构测试实验室、环境实验室、雨淋防沙尘实验室、音频测试实验室、软件可靠性实验室等完善而严苛的硬件+软件可靠性测试,中兴天机Axon 10 Pro 5G也同样经过了这一检测与验证过程。

环境实验室中,中兴天机Axon 10 Pro 5G版要经历-40°至100°的极端环境测试,这已经超过了中国市场最残酷的使用环境;结构测试实验室中要经历耐磨、重复跌落等测试;软件可靠性实验室中则要完成显示屏点压测试、应用响应时间测试等影响用户直观体验的验证环节。

近期中兴手机一个名为《5林秘G》的视频在社交平台热播。叶音主演的少侠张5G英雄救美,却因突袭的“卡顿”,不慎点中吃瓜群众,尴尬无比。当习得中兴《5林秘G》之后,一下切换至5G状态,运动行云流水。这就是5G赋予中兴天机Axon 10 Pro 的优势之一:应用秒启。运用AI在全场景下进行性能优化,使得APP启动速度提升30%;反碎片机制配合APP呆滞数据清理技术,有效保持“内力”运行时刻的流畅度。

中兴终端软件工程师对《壹观察》透露,通过软件可靠性实验室测试,中兴天机Axon 10 Pro 5G版要保证40-60个应用全部打开手机不卡顿,手机高频长期使用性能不下降,系统体验不卡顿。

▲响应时间测试

中国智能手机市场换机周期已经超过27个月,5G初期更是全部都是旗舰机型,这意味着用户在选择5G手机过程中对品质、工艺和体验等方面都会有非常明确的直观要求。

5G手机,对于中国手机企业而言,拼的不仅仅是技术和创新,更是高品质与产品体验的高成熟度。

中兴5G手机的真正实力

与很多单终端品牌不同,中兴是全球“唯二”(另一个是华为)具备端到端优势的科技企业,并且在5G技术积累与创新方面具备非常明显的领跑优势。

中兴通讯高级副总裁、首席战略官王翔之前在接受媒体专访时曾表示:中兴在5G投入上已超8年,“我们在做3G的时候,就已经做了5G的定义”。中兴每年在研发上的投入约占公司营收占比的10%,今年第一季度,研发投入占比已经达到了14%,这表明伴随5G的到来,中兴在研发上的投入正在快速加码。

根据IPlytics统计,截止到今年6月15日,中兴披露3GPP 5G专利为1424族,位列全球前三。5G专利申请超3500件,累计向国际标准化组织提交文稿4.5万篇。

具备5G端到端优势,让中兴对全球5G技术创新与网络建设节奏判断更加精准,对5G终端与5G网络协同、联调的理解更为深刻。5G是目前人类历史上协议最复杂的通信技术,现阶段5G协议就达20多本数千项。不同运营商、设备企业与终端厂商初期对协议的理解并不完全一致,因为会涉及到运营商、系统设备企业、终端厂商大量的联调问题,在全球5G技术从NSA向SA升级过程中更是如此。

中兴终端CEO徐锋之前在与《壹观察》对话中也强调称:“我可以非常明确的告诉大家,在(运营商)现网下跟系统的联调,中兴现在是做的最完善的”。

中兴通讯西安研发中心的5G仿真实验室具备领先5G测试实验室以及专业网络调试环境,可以模拟世界范围的网络制式,无缝接入全球网络,模拟各运营商网络频段、任意带宽,甚至是任意网络场景,由此带来了中兴天机Axon 10 Pro 5G版在全球5G网络的快速接入与兼容稳定性。

▲中兴双模手机实现5G SA与NSA端到端调通

《壹观察》注意到,通信协议测试实验室正在进行5G SA与NSA的终端互联仿真测试,重点解决SA网络下射频天线在吞吐量和稳定性的两大关键问题。

据媒体报道,今年7月在中国联通举行的基于R15框架、SA-1230协议的5G核心网内场测试中,中兴率先完成了测试验证,SA 5G核心网能力再次获得业界认可。

随后的10月,中兴通讯西安研发中心宣布了其5G模组ZM9000实现了在5G NSA/SA网络下,率先基于高通最新5G平台骁龙X55基带芯片打通数据业务。这标志着中兴通讯5G模组已经实现了5G 端到端调通,可同时支持NSA和SA网络。ZM9000全面覆盖国内三大运营商的4G/5G频段,首次在模组上实现5G NSA 下4G+5G双上行组合,解决双上行带来的频率互扰问题,预计将于今年12月实现商用。

《壹观察》认为,ZM9000 5G模组的特性与实现商用,让中兴手机在5G初期的产品迭代与领跑优势更加明显。当其他手机企业还在等待高通骁龙X55基带芯片商用之时,中兴已经完成了产品量产化准备。这既是中兴对5G手机技术变革趋势与产品节奏的准确预判,也是中兴5G技术积累与综合创新实力的最好证明。

5G时代的中兴手机,正在接近其“中兴”周期。返回搜狐,查看更多

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