5G手機的芯片
5G手機設計具有一般手機設計的通用性，但由于5G是全新的通信技術，面臨新的適配問題和技術特征，以下部分將從芯片、天線、材質、攝像頭、電池和其他等多方面解析5G手機設計關鍵及背后的產業鏈。
標準未定，芯片先行，只有一顆5G的芯片，才能根本定性5G手機身份。因此5G芯片是5G手機設計最關鍵一環。
1、5G芯片的要求
頻段：實際上，芯片的設計要充分考慮基于5G頻段的劃分，目前業界公認的兩組5G頻率，其一是Sub 6GHz，頻率在6GHz以下，在國內5G的建設中，已經確認將首先使用這一頻段。同時這也是5G初期最基礎的頻段。其二是毫米波，這是5G成熟期的主要運營頻段，優點是傳輸帶寬極大，但缺點是覆蓋范圍很小，穿透障礙物的能力很弱，因此需要更專業的天線調諧。
組網形式：5G的組網有NSA(非獨立組網)和SA(獨立組網)兩種形式，NSA簡單來說就是可以與4G網絡混合組網，對運營商而言在核心網方面可以共用，建網相對容易。而SA則是終極演進方向，5G組網自成一體，與4G完全分開。目前，3GPP R15 NSA和R15 SA都已凍結。
5G手機對相關芯片也會提出新的要求。5G基帶芯片需要采用多模設計，不僅要兼容2G、3G、4G，還要支持5G。這意味著5G手機需要不停地尋址，采取不同的模式，但是不同技術標準是不一樣的，情況更為復雜，對芯片算力要求更高，28nm工藝芯片可能滿足不了5G手機的要求，需要7nm、10nm、12nm工藝。
其他：除了在頻段和帶寬上的需求外，在子載波間隔、調制模式、功率等方面也都需要考慮。例如調制模式方面，中國聯通要求必須支持QPSK、16QAM、64QAM、256QAM方式，而上行必須支持π/2-BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM方式。
2、5G芯片的進程
芯片和終端產品都需要一年到幾年不等的開發周期，如果等5G頻段確定后再進行產品的研發顯然難以在5G市場獲得競爭優勢。因此我們看到即便需要面對標準未定帶來的諸多挑戰，產業鏈各方早已積極投入5G研發（見表2：5G芯片進程一覽）。
在當前階段，已經發布或已有消息即將發布的5G基帶芯片共有7款，分屬于高通、海思、聯發科、紫光展銳、英特爾和三星這幾大產業鏈上核心廠商。
高通：高通是3G/4G時代毫無疑問的芯片大鱷，5G時代，雖然遭遇華為和英特爾來自核心專利方面的擠壓，但穩固的商業模式和標準專利讓其仍舊是不可或缺的重要玩家。除了在標準上的諸多貢獻，高通憑借與中國市場手機市場的良好合作，仍舊不斷蠶食終端側份額已經是不爭的事實。
目前業界使用最廣的一款5G基帶驍龍X50便出自高通之手，與高通驍龍855處理器的搭配讓2019年大部分的5G手機將基于上述組合研發，目前已經確認的手機有小米MIX3 5G版、三星S10 5G版、一加7、索尼Xperia 5G、LG V50 5G等。高通驍龍X50的最大優點是目前應用陣營強大，但其為單模單芯片,只支持5G NSA，不支持5G SA,不能向下兼容2G/3G/4G網絡，且毫米波頻段缺少26GHz的支持。
不過，外行看熱鬧，內行看門道。深諳游戲規則的高通在MWC 2019上宣布其全球首款集成5G基帶的驍龍移動平臺芯片將在2020年上半年商用。高通這一宣布表明，已經先人一步集成5G芯片。更說明2020年之前上市的5G手機大多都是采用“捆綁式”5G芯片，而此前無論3G還是4G手機都采用集成式芯片。
隨著高通驍龍X55的官宣，高通目前最成熟的5G基帶宣布完成，也不再像X50那樣必須搭配驍龍855處理器才能使用，其兼容性表現更好。同時在技術上支持Sub 6 GHz和毫米波以及NSA/SA標準。
華為海思：華為巴龍5000則是目前性能表現最全面的商用5G基帶芯片之一，Sub-6 GHz、mmWave和NSA、SA一并支持，而且也符合3GPP Release 15標準。在MWC 2019上，華為采用Balong 5000+麒麟980的組合推出首款5G手機華為MateX，并將在年內進行銷售。
紫光展銳：紫光展銳馬卡魯春藤510也是在MWC2019上發布的基帶芯片之一，面向中端產品，它采用臺積電12nm制程工藝，支持多項5G關鍵技術，可實現2G/3G/4G/5G多種通信模式，符合最新的3GPP R15標準規范，支持Sub-6GHz頻段及100MHz帶寬，是一款高集成度、高性能、低功耗的5G基帶芯片。主要針對智能手機、CPE、Mi-Fi設備和物聯網領域。當然基于工藝限制，其12nm制程工藝相比競品稍顯不足。
聯發科：另一玩家聯發科也于近日揭曉其首款5G基帶芯片Helio M70，這款基帶芯片依照3GPP Rel-15 5G新空口標準設計，包括支持SA和NSA網絡架構、 Sub 6GHz 頻段、高功率終端(HPUE)及其他5G關鍵技術，聯發科計劃在2019年開始出貨Helio M70。
三星：三星作為為數不多的同時擁有手機品牌和基帶芯片的廠商，三星也推出適用于5G NR release-15的5G調制解調器Exynos 5100，速率方面，Exynos調制解調器5100支持在5G通信環境6GHz以下的低頻段內實現最高2Gbps的下載速度，比4G產品快1.7倍;在高頻段環境下也同樣支持5倍速的下載速度，最高達6Gbps。
英特爾：或許是因為競爭對手的進展給英特爾帶來了太大的壓力，2018年11月，英特爾發布XMM 8160 5G調制解調器，英特爾稱其加速了該款調制解調器的進度，將發布日期提前了半年以上。不過就在2019年4月17日，失去蘋果這一大客戶的英特爾宣布停止5G芯片基帶研發工作，英特爾已正式退出5G手機戰局。
3、破解“捆綁式”5G芯片勢在必行
雖然各家基帶芯片看似蓄勢待發，但行至此刻，5G標準未定還是讓整個產業面臨亟需破局時刻，即如何破解“捆綁式”5G芯片（見圖：5G芯片時間進展）。
上文曾提及，高通提供的驍龍X50是單一的5G基帶芯片(單模)，只支持5G網絡，需要外掛在一個4G/3G/2G全網通基帶芯片(如驍龍845上的驍龍X20基帶芯片)上才能正常使用。相比4G手機，采用高通驍龍X50芯片的5G手機必然會面臨信號切換慢和能耗大等問題。
華為發布的Mate X折疊屏手機采用的也是捆綁式5G芯片，不過麒麟980處理器捆綁的巴龍5000是業界首款7nm 5G單芯多模終端芯片，已經把2G/3G/4G/5G集成到了一塊芯片上。
雖然高通已經宣布全球發布第二代5G基帶芯片X55，也采用7納米單芯片，支持5G和4G網絡。但其供貨時間的戰線正在延長，“解綁”芯片的戰役仍在繼續。
有分析認為，之所以目前的5G基帶芯片并未完全整合，并非廠商能力不足，而是廠商考慮到5G最終的標準還未完全落地，頻譜的分配方案和5G牌照的相關發放工作還在梳理，運營商的組網方式也在測試過程中，這時如果完全押寶一種方案，則存在的風險無法評估。
在這種情況下，手機廠商采用捆綁式5G芯片可以理解。采用捆綁式芯片，廠商能迅速實現5G網絡通信，見效最快、一針見血。同時一兩年內還是以4G為主，所以5G外掛4G是當下最合理的選擇。此外，5G手機的特點是多天線，干擾情況復雜，折中方案就是選擇外掛5G芯片，同時對于成本的降低也能做到最優。
5G手機的天線
5G天線是5G手機收發裝置，因為5G天線特征，使得5G手機的天線收發設計成為5G手機的另一個主要環節。
1、5G低頻天線：累加而不是替代
在5G時代，由于頻段的客觀現狀，天線的適配正朝sub 6GHz和毫米波天線兩個方向發展，天線從2G/3G/4G到5G，是純粹的增量。5G手機中，此前4G/3G的功能都會同時存在，以前的天線也都會存在，因此對于天線而言，通信技術的升級，對于不同制式的天線是累加而不是替代。
為了提高傳輸速率，sub-6G將采用MIMO天線并且增大MIMO天線的數量，比如8x8MIMO、16x16MIMO等。
2、5G毫米波天線：擺放更復雜
而5G毫米波天線的分布則會復雜很多，業界將采用陣列天線，在天線制作原理以及加工工藝上與傳統天線都有很大的不同。
5G毫米波由于頻率高，傳輸距離短，只能通過陣列天線以及波束成型來增加天線的增益，以克服在空氣中傳輸距離短的問題，因此5G天線由原來4G的全向天線變為了定向天線。
波束成形模塊只提高了毫米波的傳輸能力，但沒有解決信號受到阻礙物衰減過快的問題，目前主要有兩種解決方案：一是利用數字相移器與衰減器的算法，來控制波束追蹤手機用戶，以維持訊號的穩定度；二是增加波束成形模塊的數量，以達到通信無死角的設計方案。
毫米波天線需要新的加工工藝，可分為線陣、方陣。天線尺寸跟工作頻率成反比，毫米波的頻率變高，天線尺寸變小，簡單的加工形式精度不夠，還得借助于其他的加工形式，如高通毫米波天線模塊采用的LTCC工藝。
3、產業鏈上下受益
天線模組廠商也受益于5G時代。
高通于2018年最新發布的5G毫米波天線模組(QTM525)，同時支持6 GHz以下5G和LTE的全新單芯片14納米射頻收發器，以及6GHz以下射頻前端模組，提供面向全部主要頻譜頻段的新一代從調制解調器到天線的完整解決方案。
經過多年的投入，天線隱形冠軍廠商碩貝德也在5G射頻前端模組方面實現產品突破，已實現了從24GHz到43GHz全頻段覆蓋的技術突破。碩貝德開發的24GHz到43GHz全頻段覆蓋的射頻前端模組產品于2018年6月IEEE舉辦的IMS上成功展出。隨著5G手機放量，碩貝德的天線產品有望逐步推廣，打開成長新空間。
反觀碩貝德的“老對手”信維通信則5G前景受限， 5G的業績紅利釋放期還有數年，而當下智能手機紅利結束，對于電子制造業影響十分明顯，為此信維通信雖然極力強調5G血統，卻在實際業務中進行泛射頻領域的橫向布局，加強在汽車電子領域業務的開展，也是其5G前“青黃不接”的無奈舉措。
此外，國內外廠商立訊精密和Murata等廠商不斷加入戰局搶占份額，也將引起市場的多重變化。此外，在天線設備對應的射頻芯片方面，巨頭Qorvo、Skyworks將繼續領跑。（見圖：手機天線產業鏈市場占有率）。
不過需要注意的是，上述提及的天線供應商提供的并不是一體化的完整解決方案，手機廠商往往需要根據自身處理器類型等特點，進行手機構造設計和性能適配。而這項軟硬件的設計研發工作比4G時代要復雜得多，對智能手機廠商的研設計和量產都提出了新挑戰。
由于手機內部天線數量、射頻開個器件數量都要大幅增加，如何擺放設計才能保證信號良好、散熱正常是第一難題；其次，在滿足上述基本條件的同時保持手機的纖薄化是困擾手機廠商的第二大問題。
有業內專家分析稱，外界都誤認為手機廠商只是組裝，實際上，隨著近幾年技術更新周期的不斷縮短，產品技術迭代的速度非常驚人，從芯片到整機，手機廠商要做的工作比想象中要更多。
