MWC 智慧手機 智慧型手機 Smart Phone 零組件 折疊機 5G/5G NR

MWC揭示智慧型手機三大重點 5G/折疊機掀零組件變革

2019-04-02
智慧型手機可說是2019年MWC的焦點,包括5G晶片方案與智慧型手機、折疊機以及多鏡頭照相功能在技術都有大幅的突破,而技術的進展也促成手機設計方式、選用材料的改變,為零組件供應鏈帶來新的挑戰與發展機會。

2019年世界行動通訊大會(MWC)日前在巴賽隆納登場,相較於過去兩年,本次的展會從大會主題、參展廠商與展出內容來說,最大的亮點在於,過去許多新興科技包括5G、人工智慧(AI)都還停留在概念性的階段,而MWC19可觀察到這些技術已越趨成熟,邁入商用化階段,為供應鏈與應用市場帶來新的發展機會。

在智慧型手機方面,本次的MWC19可以明顯地觀察到,5G相關的產品已跳脫過去「預商用」機種,晶片商與手機廠牌陸續推出5G商用化產品。而除了5G商用解決方案,折疊機與多鏡頭設計亦是智慧型手機在本次展會的一大看點。

資策會MIC指出,MWC19對智慧型手機產業來說熱鬧非凡,規格在通訊、面板與相機等方面都有革命性的提升。大廠除了展示新一代可商用的5G智慧型手機與大頻寬的應用以及可以把平板電腦放進口袋的折疊式設計,另外,智慧型手機的多鏡頭加上AI的運算處理,更使手機拍照攝影能力直逼類單眼相機。而這些規格的提升,背後有賴於處理器、天線、射頻、面板、材料、轉軸、光學、散熱、電池以及記憶體等供應鏈的貢獻,因此相關零組件的發展趨勢亦值得關注。

5G sub-6GHz終端開戰 毫米波行動服務再等等

2019年將是5G邁向商用重要的一年,預計將有約20個國家於2019年底前推出商用5G網路服務,為5G終端的市場競局揭開序幕,不僅是5G智慧型手機領域,還包括5G小型基地台、家庭路由器以及行動分享器等網路終端設備。其中,最受矚目的5G智慧型手機將由主要品牌廠商三星(Samsung)、華為(Huawei)與小米等領軍,於2019年年中接續出貨量產。依照5G頻譜釋照的現況進一步分析,可推測2019年首發的5G智慧型手機將以南韓與美國市場為主。

本次MWC展會中,廠商共展出12款5G智慧型手機,其中六款屬於原型機,另外六款則是已經可商用的機種。值得一提的是,雖然目前OPPO、OnePlus、Sony與ZTE都有推出可支援毫米波(mmWave)的手機,但都尚未進入商用階段。而可商用機種中,只有Motorola以外接模組化配件支援毫米波。部分展出的毫米波機種已可點亮、運作,但皆不開放與會者觸碰、操作。對此,資策會MIC資深產業分析師兼產品經理韓文堯解釋,因為毫米波訊號易受干擾,人體接觸可能導致訊號傳輸中斷,而這也意味著,目前毫米波仍無法在手機上實現真正的行動通訊服務,行動終端的首波商用將聚焦在sub-6GHz頻段。

5G基頻/應用處理器朝SoC整合

在5G行動平台解決方案的部分,韓文堯指出,這次MWC展場上三星、聯發科與華為等晶片廠商都已經推出第一代商用產品,而高通更推出第二代5G基頻晶片。與前一代產品最大的不同在於,X55基頻晶片可支援5G到2G的多模運作,且下載速率也提升到7Gbps。

從各家晶片大廠所展示的5G行動平台解決方案可觀察到,將基頻晶片與應用處理器(Application Processor, AP)整合成系統單晶片(SoC),將成為5G晶片設計大勢所趨,包括高通、聯發科與華為都將朝向SoC整合,藉此降低功耗與體積。

對此,工研院產科國際所經理林澤民特別指出,蘋果(Apple)並沒有基頻技術,只有單獨推出應用處理器,目前旗下LTE手機的基頻晶片是採用英特爾(Intel)提供的解決方案。因此,Apple在5G晶片設計的走向也格外受到產業關注。儘管有部分產業人士猜測Apple將會自行研發5G基頻晶片,但林澤民認為,基頻技術與專利的取得都是一大挑戰,至少需要5年的時間才能完成產品開發。

而為因應5G更高的頻段與更大的頻寬,手機在天線、電路板(PCB)與機殼材料的選用和設計也都有所改變。5G天線系統將進入大規模多重輸入輸出(Massive MIMO)的時代,使得射頻元件成本提高,比4G時代高2~3倍。而天線方案也將影響材料的選用,以電路板材料而言,傳統軟板基材以聚醯亞胺(PI)為主,然而PI軟板傳輸耗損較嚴重,且隨著頻段越高此劣勢會越明顯。相較之下,液晶材料(LCP)軟板的傳輸耗損較低,可滿足未來高頻傳輸需求,使之成為5G天線模組的理想材料。而iPhone X也首度導入LCP軟板。在機殼材料的部分,不具電磁屏蔽特性的玻璃和電磁屏蔽性低的陶瓷,較受到市場青睞。

折疊機創造手機新型態內折/外折各有廠商布局

近幾年,智慧型手機市場已趨近飽和,市場的推動有賴於創新技術的出現,而螢幕可折機除了具備市場區隔力,更可望進一步帶動消費者的換機意願。加上5G商轉後,也有機會搭上5G高傳輸效能所帶來的影音串流與大螢幕需求,重新定義智慧型手機的應用情境,為業者創造更多市場機會,因而成為智慧型手機在2019年的另一大亮點。

繼柔宇推出柔派(FlexPai)手機後,三星與華為都在MWC 19發表折疊式手機。其中,三星採用的是內折式結構,而華為則採外折式設計。另外,TCL雖然沒有展出折疊手機,但旗下面板廠華星光電也展示了內折與外折式面板。如表1所示,目前內折式與外折式設計皆有廠商布局。而林澤民觀察指出,內折式的技術難度是較高的,因為內折的圓角(R角)比較小,目前的材料恐怕難實現20萬次的彎折耐受度。而產業界對於內折機能否在長時間、頻繁的使用情況下不產生折痕,仍抱持懷疑的態度。

表1 各家折疊機/面板比較
資料來源:各家廠商、工研院產科國際所;新通訊整理

綜合來說,不論是內折式還式外折式設計,目前都還面臨面板良率與耐受度等考驗。此外,材料與機構設計上的創新,也使得折疊機的價格遠高於一般市售旗艦機。韓文堯分析,折疊機對於產業來說只是開拓了一個全新的市場區間,並不會快速取代既有市場,其意義類似於2018年所推出的區塊鏈或電競手機。

折疊機掀零組件供應鏈變革

折疊機的製造過程相當複雜,且產品必須承受日常磨損強度,既有的面板零組件技術恐難以達成,從材料、面板結構、整機結構、裝置、系統、UI/UX都必須要重新設計,才能符合折疊機的設計與應用需求。因此,折疊機的崛起,將影響整個手機零組件(如電池、機構件、電路板、轉軸等)的供應鏈生態,同時也將創造新的市場機會。

鉸鏈(Hinge)轉軸即是關鍵技術之一,它除了會直接影響彎折處的螢幕密合度,還可在螢幕對折時在上下面板間預留微小的空間,避免面板對折時因碰撞導致碎裂。此外,鉸鏈內可以加入各種齒輪設計,依照螢幕打開的程度有不同的顯示,因而成為折疊機開發的一大重點。據悉,三星已布局多項鉸鏈轉軸專利,並由南韓手機外殼製造商KH Vatec提供鉸鏈所需的零組件;而華為也早有投入鉸鏈專利技術開發,運用3年的時間開發出由一百多個零組件所組成的「鷹翼(Flacon Wing)」鉸鏈轉軸技術。

此外,折疊機的TFT電路設計,也會與傳統面板有所差異。林澤民說明,過去,手機TFT電路設計多採直線型(Line Type)設計,然而折疊機在多次彎折下螢幕所承受的應力也會改變,因此不能再採直線型設計,必須改採柵型(Grid Type)或曲狀(Curve Type)設計,才能確保元件在應力作用下維持一定的的耐受度。

進一步談到折疊機對於台灣零組件產業的影響,林澤民表示,不論是生產工藝的精進,或者新樣貌零組件的需求,都會有助於產生新的市場機會,而台灣在這方面已具有良好的基礎,包括可彎曲的電路板、可撓電極、偏光膜等相關軟性電子零組件,都可以再藉此機會積極跟進,更進一步地提升技術層次,搶得下一波高階市場的先機。

多鏡頭成為旗艦機種大勢所趨

本次MWC展會也可以觀察到,多鏡頭已成為手機旗艦機種的標準配備,相關技術也不斷演進,如OPPO在展前創新大會展出的原型手機,即提出了「無段式光學變焦功能」。目前市售多鏡頭手機搭載的是切換式光學變焦技術,假設手機本身的焦段設定是一倍/三倍,選擇兩倍變焦時,清晰度就會受到影響。而潛望式設計可實現無段式光學變焦,在任意倍數下拍攝出清晰的照片,預期將成為變焦技術的發展趨勢。

除了在既有的鏡頭組合下,運用無段式變焦技術優化多鏡頭效能,也有廠商推出了新的多鏡頭組合架構。如Nokia 5即跳脫現有的單顆主鏡頭搭配多顆不同焦段之副鏡頭的架構,以多顆同焦距的鏡頭搭配ASIC晶片與演算法,來實現景深、廣角與變焦功能,可兼顧景深與高動態範圍(HDR),呈現更多細節。不過,目前大約需花10秒左右的時間才能完成照片處理,處理效能還有待提升。

首圖來源:FlexPai

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