關鍵字：硬件標配 安卓旗艦手機 4K分辨率 電子設計模塊
隨著2015年國產手機在激烈競爭下更新迭代速度越來越快，加上各個手機廠商紛紛走差異化路線，因此對手機供應鏈提出了更高的要求。在手機主芯片進入后摩爾時代，參數競爭越來越艱難的大背景下，手機、平板廠商開始將目光從轉向面板、攝像頭、內存、傳感器等各個方面，希望能通過供應鏈的不同來實現產品的差異化。在高端旗艦機型中，越來越多的新技術也開始被采用。
手機圖像傳感器面臨技術突破
在高端智能手機市場，幾乎所有品牌都將拍照、攝像作為一大賣點，因而對于高端攝像模組提出了極高的要求。2015年，圖像傳感器領域出現了兩個大事：一個是中國資本收購了CMOS圖像傳感器(CIS)出貨量最大的OV公司；另一個是1300萬像素CMOS圖像傳感器缺貨(被索尼壟斷)，小米等一線手機公司CEO親自去日本找索尼。根據本刊首席分析師孫昌旭的爆料，高端CMOS圖像傳感器缺貨的情況恐怕要到9月份才有可能解決。
傳統CMOS圖像傳感器與量子傳感器的對比
作為國產CIS廠商的代表，思比科微電子日前研制成功的1200萬像素高性能圖像傳感器芯片是中國首款突破千萬級像素大關的國產芯片，代表了中國在該領域的最高水平。思比科微電子CEO陳杰表示，對于手機、平板等移動設備來說，對于攝像頭的像素參數要求非常高，而且市場還在不斷地往上炒作參數。
陳杰表示，目前圖像傳感器市場呈金字塔排列，1300萬以上高端市場被索尼壟斷，三星正在努力進入這個領域；500萬~800萬為中端市場，這個市場主要是OV占主流；500萬以下的低端市場以前也是由國外公司占據，但現在則被中國的思科比、格科微和比亞迪，以及一些韓國公司奪得。“其實像素超過800萬顯示效果就已經沒有很大的區別，但亞洲市場就喜歡參數高。”陳杰表示，其實現在業界追求的是像素尺寸，而非單純的像素數量，目前iPhone 6用的也僅是800萬像素。
由于手機厚度的要求，攝像模組為了做薄，必須減小像素尺寸，但是像素減小后，透光就小了，會影響拍照質量。業界普遍的單個像素尺寸在1.4μm到1.12μm(華為P8)之間，蘋果此前一直在分辨率和像素尺寸之間選擇平衡，雖然最終選擇的是800萬像素，但是像素尺寸達到了1.43μm。
不過，業界現在有了更好的解決方案，能夠較好的解決攝像頭尺寸與透光率的問題。事實上，最近剛上市的華為P8采用的索尼 IMX278傳感器仍然采用1.12μm的像素尺寸，但是通過先進光學原理，讓小像素尺寸實現更多的透光，最終達到大像素尺寸的效果。孫昌旭透露，“未來蘋果iPhone 6S的攝像頭將第一次升級到1200萬像素，將很有可能采用索尼為其定制的RGBW技術。”
除了RGBW技術，在解決透光率與模組尺寸的平衡上，臺灣量宏科技近日推出的量子薄膜(QuantumFilm)技術有望改變傳統圖像傳感器與照相機的體系結構。據介紹，量子薄膜是基于納米技術的一個顛覆性的新材料metal chalcogenide(一種硫化物)，它吸收光的速度比硅更快10倍。
量宏科技CEO Jess Lee表示，采用這種技術，像素尺寸可以繼續減小，甚至可以做到納米級。這意味著未來高端的CIS不需要集成ISP，會直接在手機主芯片中集成ISP。據介紹，目前量宏科技已經和兩家主流手機主芯片廠商合作開發，在其主芯片中集成了針對InVisage Sensor優化的ISP。
手機快充技術哪家強？
除了攝像頭，續航時間也開始成為限制智能手機發展的最大瓶頸之一。在電池技術短時間內無法突破的情況下，手機廠商開始將目光轉向快速充電。國產手機中OPPO是第一家以“快充技術”作為差異化的廠商，到現在包括紅米2A這樣的入門級機型都開始支持快速充電。
快充技術到底哪家強？
作為低端、中端和高端系列MCU/DSP SOC芯片廠商，江蘇宏云日前推出了支持高通Quick Charge 2.0快充標準的MCU JMT1801，可廣泛應用于手機、移動電源等移動終端。江蘇宏云CEO陶建平表示，目前業內的快充高標準有不少，主要有高通的Quick Charge、聯發科技的Pump Express PLUS、OPPO的“VOOC”閃充以及TI的Maxcharge，蘋果也在推自己的快充標準。據了解，最近將公布的魅族MX5將支持mCharge快充技術，僅需十分鐘便可充25%的電量，而四十分鐘則最高可獲得60%的電量。目前還不清楚mCharge技術與OPPO的閃充技術有何差別。
據介紹，JMT1801不僅支持對手機、移動電源進行快充，也支持移動電源對手機進行快充。此外，搭載JMT1801的智能適配器，可以將不支持快充功能的手機、移動電源變成支持快充。陶建平認為，快充功能將很快成為手機、移動電源的標配功能。江蘇宏云成為移動終端快充技術提供低成本解決方案。
會不會做到4K分辨率？
蘋果曾經提出的“retina視網膜屏”概念已經遠遠被市場甩到了后面，根據DisplaySearch的數據，目前蘋果、三星與華為等主要品牌之外，包括小米在2015年仍將主要以FHD產品為主流。在2014年VIVO率先推出2K屏智能手機后，預計使用2K屏的國產智能手機數量在2015年會有所增加，除了Samsung與LG之外，中國手機品牌包括小米與Meizu等皆規劃在2015年推出具有2K分辨率面板的智能手機，預計2K手機比例將由2014年的3%成長至2015年的9%。
然而參數的升級似乎依舊沒有停止。4K(3840×2160)超高分辨率面板能否應用到智能手機上？業界一直眾說紛紜。其中很大的一個阻礙，除了4K屏的成本外，還有整體待機功耗的上升問題。不過Driver IC與面板廠已經開始在評估與研究，預計2015年下半年將會由4K分辨率的手機問世。
智能手機屏幕分辨率預計
作為高端手機顯示屏領域的老大，夏普株式會社元器件公司社長方志教和表示，從目前的趨勢來看，中國很有可能成為全球4K視頻技術發展最快的市場，而以4K PC/平板電腦和4K智能手機為代表的中、小尺寸應用將會越來越多。“在一些傳統媒體或商務印刷行業，彩色印刷業務可以通過4K小尺寸手機屏幕與大尺寸顯示器之間形成互動，由此也帶動出新的業務運營模式。”方志教和介紹，目前夏普用于智能手機的4K IGZO液晶屏目前正在日本龜山第2工廠積極籌備量產，該工廠的一半產能都可用來生產IGZO液晶，未來還將計劃持續提高這一比例。
為了達到更高的加工精度，夏普采用能夠讓IGZO優勢最大化的方式，大幅改善了TFT設計和像素設計的指針，使IGZO液晶精細度更高、耗電更低，并可自由設計顯示屏形狀。另外，夏普的In-Cell觸控面板也有望在今年夏天投入量產，這款新品采用IGZO技術和觸控屏用IC，可在實現高精細度的同時保證高靈敏度。
如何實現手機音質差異化？
對于手機等移動終端來說，盡管越來越“智能”，但是不可否認的是通話質量仍然是決定手機成敗的基礎因素。高品質的MEMS麥克風裝置不僅能夠有助于環境噪音的消除，還能夠為高解析度視頻提供水晶般清透的音質。相對傳統駐極體麥克風而言，MEMS麥克風具有生產成本低、性能好、穩定性高、節省空間等諸多優勢。
在MEMS器件中，硅麥克風是成長最快的，年均復合增長率在13%，主要應用市場是手持設備市場(主要是手機市場)。該市場的特點是：消費類市場，競爭激烈；價格敏感；尺寸敏感(即技術先進性敏感)。根據敏芯微電子CEO李剛預計2019年硅麥克風市場將從2013年的24億只(7.85億美金)增長到66億只(16.5億美金)。
目前MEMS麥克風領域的領導者是樓氏電子，其小尺寸、高性能的產品能有效提升設備包括助聽器的音頻性能，引領智能音頻的發展。隨著大屏手機的出現，為了實現更好的麥克風效果，手機開始采用數字麥克風(比如Galaxy S6)。這種數字麥克風采用的PDM格式雖然是數字格式，但不是標準的數字音頻格式；在Codec以后仍然需要采用I2S傳輸。
國內其他廠商也在努力追趕樓氏電子的腳步，敏芯是獨立正向開發設計，首家利用大陸本土產業鏈量產的廠家。該公司是為數不多的既掌握MEMS晶圓技術又掌握ASIC技術的本土廠家，擁有高可靠性的MEMS芯片結構設計。作為業內首款采用多模式I2S輸出的 MEMS麥克風，敏芯采用了前進音封裝形式，高達63db信噪比，內置專利技術的數字校準電路，可保證產品具有+/-1dB的超窄靈敏度公差控制，和普通模式下業界同類產品最低功耗(750μA)。
“敏芯去年推介的前進音高信噪比硅麥采用美國OCLGA封裝專利設計。這個專利是麥克風向硅麥克風轉變所繞不開的，Knowles、AAC和Goertek也都在用這個專利。”李剛表示目前敏芯在全球硅麥克風晶圓出貨量排名第4，所占市場份額0.8%，2015年爭取突破1%。
除了硅麥克風，手機揚聲器也是實現手機音質的另一個重要器件。手機變得越來越輕薄和小巧，揚聲器位置也不再只位于手機背部，這給手機制造商在聲學上帶來了更多的難題。因此，市場對高品質聲音和智能功放的需求也隨之水漲船高。作為智能功放的發明者，恩智浦半導體(NXP)早在2012年就推出第一款Smart Amplifier TFA9887, 目前已形成完整的產品系列，并成為行業標準。日前又推出了全球最小的智能功放解決方案，TFA9897將以經濟實惠的價格，讓業界領先的揚聲器保護方案能夠惠及所有手機。
TFA9897的設計目的是為主流手機提供高端性能。TFA9897采用恩智浦最新版本的業界領先算法，并針對阻抗為8歐姆的微型揚聲器進行了充分優化。與早前發布的智能功放一樣，整個系統集成于單芯片之上，包括CoolFux DSP、具有電流傳感功能的高效率D類放大器，以及DC-DC轉換器等等。作為一站式的全套解決方案，TFA9897將能夠與所有平臺兼容，無縫對接。
NXP華南銷售總監John Chang表示，自NXP于2012年發布全球首款智能功放以來，絕大多數領先的智能手機制造商都采用了NXP揚聲器保護解決方案來提高其設備的音質和音量。對NXP智能功放的強勁需求使得智能功放的出貨量在短短兩年半內便超過了1.5億件。
NXP華南銷售總監John Chang
“在過去一年內，智能功放成為了高級智能手機的標準配置。所有15家頂尖智能手機制造商都使用了某種形式的揚聲器保護。恩智浦是智能功放市場的領跑者。我們的客戶囊括了所有15家頂級OEM廠商中的13家，其中包括中國的所有10家頂級OEM廠商。我們的解決方案已用于當今市場上最受追捧的一些手機，極大改善了其音質。”
“硬件趨同，但仍然有時間差，這就要求手機廠商對新技術，新器件有更高的敏銳度。優秀的廠商會選擇和供應商共同規劃技術路標，和供應商一起聯合開發，最大限度的實現差異化的設計。”John Chang表示。
下一代移動終端存儲標配：DDR4、UFS 2.0
提到移動終端成本最貴的“三大件”，除了主芯片和屏幕外，剩下的就是存儲器了。在手機主處理器達到8核64位、主頻2.7GHz以后，內存(DRAM與Flash)的提升變得越來越重要，可以說它是決定手機使用體驗的關鍵了。隨著三星Galaxy S6和華碩Zenfone 2的接連上市，新一代的LPDDR4內存和4GB容量內存先后進入消費者的視野，引爆了2015年新一輪的手機硬件車輪戰。據悉，新內存能夠為智能手機帶來更強的性能提升，有望繼續提高智能手機的使用體驗。不過價格也不便宜，其中4GB LPDDR4的報價就在34-35美元，比目前大多數主流手機采用的2GB LPDDR3貴約20美元。
相比DDR3,DDR4的性能提升
與LPDDR3相比，LPDDR4能夠帶來高達50%的性能提升。由于帶寬更大，“內存敏感型”的游戲應用、120fps慢動作視頻、以及2K或4K級別的視頻錄制將直接受益。當運行一些大量占用RAM的應用時，由于需要將大量數據在短時間內存入RAM，此時LPDDR4的優勢便可以體現出來。比如，在錄制120fps或更高幀數的慢動作視頻時，相機會產生大量需要存入RAM的圖片數據，而如果帶寬更大的話，這意味著可以拍攝分辨率更高的慢動作視頻。值得一提的是，LPDDR4在提升了速度的同時，還將工作電壓降低到1.1V，而LPDDR3為1.2V，繼續增強了手機續航能力。
不過，目前支持LPDDR4的主芯片還不多，目前只有高通驍龍810和三星Exynos 7420支持，這也意味著極少數高端智能手機才能享受這一功能。據了解，目前國產手機廠商中小米和樂視的最新旗艦機型都將采用LPDDR4。不過，在三星電子一年一度的“三星移動方案論壇”上，三星就表示LPDDR4不僅用在旗艦手機中，它已延伸致至各個細分市場，很快會到主流智能手機中，甚至包括智能手表(ePoP)，物聯網設備上LPDDR4將是下一個賣點。
對于手機的讀取性能影響，除了DRAM外，Flash也十分重要，它決定了手機開機重啟的速度，以及讀取文件的速度。作為替代eMMC的下一代技術，UFS可以實現快速地啟動與快速地讀取文件。eMMC的機制是并行半工機制，而UFS的機制是LVDS串行全雙工機制，所以效率更高。據三星工作人員介紹，USF比目前最快的eMMC5.0還要快70%，并且更省電。三星的人員解釋，UFS尤其在讀小文件時比eMMC具有幾倍的速度優勢。
在三星的旗艦機型S6上，就采用了三星最新推出的新UFS 2.0標準128GB閃存芯片。三星電子內存市場營銷高級副總裁表示，“隨著我們批量生產業界最高容量的超高速UFS存儲，我們正在為整個業內注入活力，為消費者提供更先進的移動體驗。在未來，我們將增加大容量的內存解決方案的比例，繼續領航高檔內存市場份額持續增長。”也許不久的將來，主流機型上也可以采用128G的存儲了。
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