从3G到5G 智能手机的时代变迁

陈奕迅的《十年》，是两个字的颤抖;智能手机的十年，则是两个时代的变迁。十年之前，3G网络普及，4G网络初建，苹果iPhone初入国内市场，小米手机初代诞生，功能机时代的多个品牌相继走向没落。十年后的今天，5G网络加速普及，国内手机市场历经多次洗牌，以“HOVM”为代表的国产品牌与三星、苹果等国际品牌分庭抗礼。时代的变迁下，快速迭代的智能手机已悄然改变了我们的生活方式。

移动SoC的制程之战

作为智能手机崛起的主要推力，手机SoC芯片在过去的十年里获得了跨越式的发展。过去，我们习惯将它称为处理器，随着其集成的元器件越来越多，架构越来越复杂，性能获得了指数级的增长，现已进化为处理平台。以苹果A系列SoC为例，2017年推出的A11 Bionic共有43亿个晶体管，而2021年推出的A15 Bionic的晶体管数量已达到近150亿个。

更多的晶体管数量，意味着SoC芯片拥有更高的集成度，可以容纳更多的元器件，这就对制程工艺提出了更高要求。2017年1月3日，高通在CES 2017上正式推出骁龙835处理器，作为首款采用10nm FinFET工艺的移动平台，骁龙835除了包含GPU和GPU外，还集成了Hexagon 682 DSP、Spectra 180 ISP、X16 LTE调制解调器，支持802.11ac Wi+i、Bluetooth 5等功能，带来突破性的性能和出色的能效表现。仅一年过后，华为于2018年8月31日发布首款商用7nm SoC——麒麟980，集成了两个NPU和两个ISP，从而具备更好的AI性能和拍照能力。5nm SoC的首发则花落苹果，A14 Bionic的逻辑密度相比前代提升了80%，Al运算能力也提升到了11.8万亿次。如今，基于4nm工艺的高通骁龙8移动平台已经发布，带来了三个，18bit ISP、更快连接速度和更好的游戏渲染性能。短短的4年时间里，SoC的制程工艺就历经3次进化，从10nm到7nm，再到5nm，直至现在的4nm，速度丝毫没有放缓。

技术的快速迭代下，有的上游厂商持续发力，而有的厂商则后继乏力開始掉队，洗牌在所难免。在智能手机初期，移动处理器领域可谓是大佬云集，德州仪器、NVIDIA和英特尔也曾活跃一时。但是在进入4G时代的关口上，它们都面临着相同的瓶颈——缺乏基带部分的通信专利，市场份额逐渐丢失，彻底失去了话语权。手握大量专利的高通自然赢者通吃，在4G时代里成就了霸主地位，这样的局面直到5G元年才有所改变。5G芯片市场上，苹果A系列芯片只用于自家产品，三星Exynos也很少对外供应，海思麒麟因为众所周知的原因已经倒下，只有联发科天玑芯片有着可与高通一战的实力。近两年，联发科一口气推出了天玑1200、天玑1100、天玑1000、天玑900多款5G芯片，一度超越高通成为全球最大的智能手机芯片厂商。甚至在4nm制程关口上，联发科占据了首发优势，推出首款安兔兔跑分过百万的天玑9000。在这样一点点优势的积累下，未来的移动芯片市场谁是获胜者犹未可知。

从“拍摄”到“计算”的影像之路

在之前很长一段时间里，手机拍摄能力的比拼成了一场数字的游戏。你用500万像素摄像头，我就上1000万像素;你配备后置双摄，我就搭载后置三摄或者四摄。厂商在摄像头上的军备竞赛，已经内卷到了不看质量、只看数量的程度，甚至为了面子上的好看，不惜使用经过算法插值的CMOS，配备实属充数的副摄像头。幸好，这样的竞争在近两年逐渐好转，后置摄像头的数量大多保持在3～4颗范围内，厂商开始注重提升副摄像头素质和多个摄像头配合。比如今年推出的OPPO Find X3 Pro，就在主摄和超广角镜头上都使用了IMX766传感器，让两颗摄像头的成像素质和风格保持一致，成为真正意义上的“双主摄”旗舰。此外，影像旗舰逐渐放弃超高像素的比拼，更注重大底大像素对进光量、成像素质带来的帮助。常常使用1亿像素CMOS的小米，就在今年的影像旗舰小米11 Ultra上采用定制的1/1.12英寸大底传感器，长时间霸榜DXOMark。索尼也将1英寸Exmor RS CMOS塞进了手机里，打造出手机界的“黑卡”。

高像素的多摄像头在拍摄过程中需要进行大量的数据处理，移动SoC集成的ISP功不可没。比如在双摄像头手机大热的2017年，为了更好地匹配不同厂商的双摄方案，高通骁龙835不仅集成了2×ISP，支持1个3200万像素摄像头或者2个1600万像素摄像头，还加入了Clear Sight技术，可以实现黑白、彩色图像融合。高通骁龙888移动平台集成的Qualcomm Spectra 580则首次支持3×ISP，处理速度达到每秒27亿像素，支持同时拍摄三张2800万像素照片或同时拍摄三支4KHDR视频，实现三重并发和三重并行处理等全新特性。此外，vivo还自主研发了专业影像芯片V1，能够配合SoG集成的ISP实现更快的图像处理。

在继续提升硬件实力的同时，厂商还纷纷将目光转向了计算摄影的方向，也就是提升手机影像的软实力。计算摄影是指用数字计算代替光学处理的数字图像采集和处理技术，就像在手机里内置了一位“摄影大师”，在用户按下快门前智能调节亮度、曝光、阴影等参数，按下快门后快速地优化照片的色彩、色调，让我们获得一张综合素质不错又符合大众审美的照片。

提到计算摄影的应用，苹果和华为无疑是其中的佼佼者。在2019年发布的iPhone 11系列上，苹果加入了Deep Fusion模式，当用户按下快门时，手机会快速拍摄9张照片，包括4张欠曝、4张正常曝光和1张长曝光的照片，再由ISP进行白平衡、降噪、色彩调整等处理，然后对这九张照片自动分析，选择其中解析力最高的部分进行合成。由此看出，Deep Fusion模式需要手机进行大量的运算，仅靠ISP已无法满足算力需求，还需要峰值算力达到每秒6万亿次的神经网络引擎的帮助，这也是我们将这些计算摄影模式统称为“AI摄影”的原因。

以影像能力著称的华为，除了具备大底、多摄、潜望式长焦等硬件上的优势，也在计算摄影方面发力。2021年发布的影像旗舰P50 Pro引入了XD Optics计算光学，通过算法在成像阶段修正光学误差，还原原始图像信息，结合XD Fusion Pro图像引擎增强图像细节，提升整体影像的画质。

超级夜景、Deep Fusion等计算摄影模式需要连续拍摄多张照片进行合帧，这对手机的防抖性能提出了更高要求。通常来说，现在的影像旗舰都会在主摄和超广角镜头上加入光学防抖技术，vivo在2020年推出的微云台防抖技术则更好地解决了这一问题。这一技术将透镜和感光元件相对固定在一起，让整个镜头“悬浮”起来，能够实现正负30以上的防抖角度，更好地抵消抖动的影响。

全方位的手游利器

随着手机游戏市场的迅猛增长，手机厂商重新将目光瞄向了这一细分市场。报告显示，截至2017年底，中国手游App市场渗透率达到76.1%，用户规模达到5.54亿。也恰恰在这个时候，中国市场的智能手机出货量出现了滑坡，手机市场已趋于饱和。面对严峻的市场环境，游戏手机这一细分市场就成为手机厂商必争的蛋糕，黑鲨、红魔、ROG相继发布极具针对性的产品。

围绕着极致的游戏体验，游戏手机在散热、操控、氛围和网络等方面下足功夫。为了能够快速带走SoC高负载产生的热量，游戏手机往往都加入了液冷散热系统，拯救者电竞手机2 Pro还在这基础上增加了双风扇设计，一分钟可以实现空气内外流通750次，再次提升散热效率。操控体验也是游戏手机的主打项，特别是在《和平精英》《王者荣耀》等游戏里，精准的走位和快速操作成为上分的关键。黑鲨4S Pro、红魔手机6S Pro都配备了肩部按键，无疑在很大程度上提升了玩家的游戏操控体验，这也成为游戏手机和旗舰手机最明显的差异化特征。ROG游戏手机5s Pro通过AirTriggers肩键、体感映射功能和风扇上的实体按键，共可以映射屏幕上20个触控点，带来多样化的游戏玩法。与此同时，游戏的响应速度和流畅程度决定着玩家的体验，游戏手机更加注重屏幕刷新率、触控响应率等参数，并通过优化的天线设计和多网络协同技术确保通畅的网络环境。

在打造专业的游戏手机时，厂商也不断将这些技术下放到普通智能手机上。液冷散热系统逐渐成为旗舰手机的标准配置，游戏空间的优化功能也变成系统的一部分。这其中值得一提的还有Redmi K40游戏增强版，它拥有非常多与游戏相关的元素，比如闪电形状的补光灯，可以隐藏的肩键设计，又摒弃了游戏手机厚重、夸张的外形，以轻游戏的概念推动着游戏手机的普及，带来了更大的市场空间。

技术爆发的全面屏

2016年10月25日，小米MIX发布，为智能手机市场带来全面屏概念。随后的4年时间里，手机厂商争先恐后地进入这一赛道，全面屏历经多次形态升级。为了放置Face ID，苹果iPhone X采用了“刘海屏”，与此同时Android手机则推出了“水滴屏”“美人尖”。此后，以vivo NEX、小米MIX 3为代表的机型通过机械结构设计带来了真全面屏设计，但相对厚重的机身、繁复易坏的机械结构注定无法成为市场主流。相比之下，厂商更愿意选择简洁美观的“挖孔屏”。2020年以后，中兴、小米先后推出采用屏下摄像技术的全面屏手机，既能够全屏显示画面，又兼顾手机的重量和厚度，为全面屏发展开辟了新的方向。

全面屏的兴起，几乎消灭了实体指纹模块，越来越多的手机开始支持屏幕指纹识别技术，这也让OLED屏幕材质逐渐占据了手机市场的主流。2021年8月，iQOO 8 Pro的发布还向大家科普了三星AMOLED屏幕发光材料的进化。采用E5發光材料的三星AMOLED屏幕，拥有更高的全局激发亮度，并在功耗、色阶、亮度等方面有更优秀的表现。

随着手机游戏的普及，屏幕刷新率、触控响应率成为当下选购手机的一个重要因素。2017年5月14日，—加7 Pro正式发布，其采用了—块2K分辨率、90Hz刷新率的AMOLED屏幕，让用户尝到高素质屏幕的甜头。此后，屏幕刷新率逐渐从90Hz提升至120Hz，直至现在的144Hz。触控响应率也一路飙升，一加9RT甚至支持600Hz触控响应率，带来流畅跟手的操作体验。2020年下半年，三星Galaxy Note20 Ultra首发全新的LTPO技术和自适应刷新率技术，最低刷新率竟然可以做到1Hz，并能够根据内容智能适配帧率，进一步提升旗舰手机的续航能力。截至目前，市面上也只有三星Galaxy S21 Ultra、OPPO Find X3系列、—加9 Pro、vivo X70Pro+和iPhone 13 Pro/Pro Max采用了LTPO屏幕。

写在最后

接入互联网的手机早已不是简单的通话工具，随着网络技术的迭代变得更加智能，人们的移动互联生活也更加精彩。面对5G来临，在5G超高速和超低时延网络能力的支持下，智能手机必将与高清视频、虚拟现实、增强现实、全息视频、边缘计算、物联网等深度融合，激发出更多的应用，进一步丰富人们的生活，提高社会生产效率。