大開眼界！一台手機的硬體研發全過程

【前言】

智慧型手機，已經成為我們日常生活中不可或缺的一個重要元素。

出門不帶錢包沒事，不帶手機就總感覺缺少了一點什麼。

手機可以替代錢包（各種Pay，你懂的），但是錢包卻無法取代手機。

誇張一點來說，手機甚至已經成為了我們身體的一個「器官」。

我們每天在手機上花費大量的時間，因而挑選一部適合自己的，值得買的高性價比手機，就顯得尤為重要了。

然而，目前色魔張大媽上關於手機研發製造的深度技術分析文章還比較少，而剛好我對於這方面又略知一二。

於是就利用手頭獨一份的內部資料到張大媽來發（pian）原（jin）創（bi）。

希望這篇文章，能夠從一個業內人士的角度出發，拋磚引玉，科普一下目前手機製造和研發的一些現狀。

限於篇幅和本人的水平，只能算是蜻蜓點水式的淺析。

希望可以為大家挑選合適的，最值得買的手機提供一些有幫助的參考信息吧。

【幾大不同的流派】

先來看國內手機生產的幾大門派。

這裡我簡單粗暴地將手機的設計與生產製造企業，分為四大類別。

當然，這其中並不絕對，偶爾也會出現一些交集。

例如有時候，品牌廠商會將產品先交給IDH設計，然後再交給EMS企業代工。

所以具體的情況，還是要依照具體的機型來分析。

1.國內IDH轉型ODM

IDH是一個通訊行業內的名詞。

所謂IDH，就是Independent Design House的縮寫。

顧名思義，就是指獨立的設計公司，這類公司的主要業務模式是基於不同的晶片方案平台，設計PCBA並交付給手機品牌廠商。

它們一般是由小團隊創業而來，慢慢發展壯大。

近年來，傳統的IDH已經逐漸消失殆盡，取而代之的是具有了自己的生產製造能力的IDH。

比較有代表性的廠家有聞泰，華勤，龍旗等。

這些自建工廠的IDH，可以理解為是一種類似ODM的合作關係。

那ODM又是什麼呢？ODM（英文：Original Design Manufacturer的縮寫），指由採購方委託製造方，由製造方從設計到生產一手包辦，而由採購方負責銷售的生產方式，採購方通常會授權其品牌，允許製造方生產貼有該品牌的產品。

聞泰早在2007年就開始自建工廠，而其他幾家位於上海的IDH，包括華勤和龍旗，也在2010年發生蘇州時代華龍事件後，開始全面轉型ODM。

具體的出貨排名如下，聞泰，華勤，龍旗排名前三，研發中心基本都集中在上海張江。

大家可以注意一下出貨量，前兩名加起來已經超過一億台，相當可觀：

代表機型：紅米Note3。

紅米Note3就是龍旗出品，典型的ODM方案產品。

事實上，小米除了旗艦機型外，其他的比如紅米系列，基本都交給聞泰和龍旗兩大IDH來負責，後文會具體展開說明。

2. 一線EMS代工大廠

EMS是Electronic Manufacturing Services的縮寫，也就是電子加工服務。

這裡所謂的一線EMS大廠，主要是指以富士康、仁寶、和碩等台系廠商為代表的一線代工大廠。

當然也包括偉創力、比亞迪這種少量的非台系代工大廠。

這些大型代工廠，前幾年主要的業務是幫客戶設計和製造電腦和電視等產品。

隨著傳統PC市場和消費電子市場的萎縮和移動市場的擴張，代工廠的產品的結構也有了相應的調整。

手機所占的比例不斷提升，目前營收的占比已經超過了50%。

這種代工模式其實很早就出現了，比較典型的代表有幾年前仁寶代工的諾基亞Lumia 800，而MOTOROLA很多高端定位的手機則是由偉創力生產的，MOTOROLA的低端機則會交給富士康、比亞迪來製造。

目前市場上熱銷的不少手機，都是來自這些代工大廠。

比如樂視的大多數手機，就來自仁寶。

樂視手機創立一年來，總出貨量已經突破1000萬台，可見一線代工廠也是手機製造的重要組成部分。

下圖是樂視手機總裁馮幸，親赴仁寶江蘇崑山廠，給優秀員工頒獎。

圖片來自馮幸的微博：

代表機型：

樂2/樂2 Pro均來自仁寶。

上一代的樂1S也是來自仁寶，目前已經成為樂視手機出貨量最大的機型。

千元機具有快充功能，的確算是一大賣點吧。

樂Max2則出自和碩，上一代的樂1PRO也是來自和碩。

樂視的高管團隊可謂是明星陣容，引入原聯想手機副總裁馮幸擔任手機部門總裁，空降魅族的馬麟負責eui，代工廠選擇和碩仁寶兩大台系EMS。

不過其BSP方面是一個短板，後文會做詳細展開。

iPhone也是這種模式，主要由富士康和和碩生產，但是蘋果的研發是由總部自己負責，位於美國加州，屬於典型的OEM。

而國內廠商則多半直接交給代工廠負責硬體方案，如樂視交給和碩，這就屬於ODM。

3. 自研加自有工廠

這個應該不難理解，就是研發和製造都是品牌廠商自有的，這種模式相對來說控制力最強。

典型的代表是國內的藍廠（vivo）和綠廠（OPPO），研發和生產都布局在廣東。

包括早期的諾基亞，也是這種模式。

來看看國內品牌廠商的自研機型出貨比例：

藍廠綠長100%完全自研，所以說藍廠綠廠能在中國取得成功，也不是完全依靠市場手段，研發和生產也有助益。

小米除了旗艦機型，如小米5，採用自研方案外，其他都交給ODM負責，與小米類似的有魅族。

當然，魅族的情況還有點特殊，由於魅族不肯給高通交專利費，所以關係鬧得很僵，最近因為這事還打官司了。

所以之前聯發科全網通基帶還沒到位時，魅族一些採用高通方案的全網通機型，只能通過IDH來曲線交付。

想自研的話，高通根本就不配合。

要配合可以，先把欠我的幾億專利費給交了。

華為則基本是一半一半。

旗艦的華為品牌機型，如Mate系列，P系列，包括幫谷歌生產的Nexus系列都是自研的，TIS/TRP指標都挺不錯的，射頻性能堪比蘋果和三星的旗艦。

畢竟是用來出口打品牌的，歐美的運營商入網測試可不是鬧著玩的。

而榮耀、麥芒等系列則有不少型號是交給了ODM。

對於華為手機，還有一個比較簡單的判斷方法，一般海思Kirin方案的平台，都是華為自研的。

聯想採用的也是與華為類似的策略，高端旗艦自研，其他交給ODM。

此外，國內還有一家自研比例較高的廠商，這就是中興。

ZTE主要有南京和上海兩個研究院，除了少數NUBIA機型是ODM外，ZTE品牌的機型基本都是自主研發的。

代表機型：ZTE/中興 C880A Blade A1

最高端的AXON天機系列自然不用說，肯定是自研的無疑了。

比較神奇的是，中興就連最低端機型，如Blade A系列，也是南京研究院自研的，生產則是交給了位於深圳的中興自家的工廠。

這一點和其他國內品牌廠商形成了鮮明的反差，畢竟不論是華為、小米、魅族還是聯想，基本都將自研和自產的資源都投放在高端旗艦機型上。

中興主要的營收來自海外市場，之前對國內市場並不是很重視，現在發力國內市場後，感覺機型還是挺有競爭力的。

當然現在Blade A系列已經出第二代Blade A2了，CPU從MT6735改為MT6750，性能略有提升。

順便一提，可能是國資背景的關係，天機多次被作為國禮贈送外賓。

習大大和彭麻麻用的貌似也是中興手機。

至於是不是定製版，增加了安全性就不知道了。

有粉絲團的微博照片為證：

4. 國內二線代工廠

顧名思義，所謂國內二線的代工廠，說的是出貨量無法與一線代工廠相提並論，相對而言資源和實力也沒有一線那麼強大的代工廠。

二線代工廠所代工的品牌，一般來說也不是非常知名。

代表機型：

PPTV的手機，基本都是深圳一家二線代工廠出品。

與蘇寧達成戰略合作後，基本在蘇寧的門店都能看到這款產品。

至於這個手機的表現嘛，呵呵... 講個笑話，這隻手機拍出來的視頻是3GP格式的...

這個不用多介紹了吧，原來準備是給中天信代工。

中天信破產後，交給了松日數碼。

其實錘子也想找富士康代工，但是奈何出貨量太小，富士康不是很樂意給錘子分配過多的資源。

【真機研發舉例】

說完了四大門派，我們來以一台真機的研發實例，看看手機的基本組成。

手機的研發生產，都是有嚴格的時間表的。

一般以半年為一個周期，這與PC業界非常類似，周期的長短基本都是由最上游的晶片廠商（英特爾，高通）來決定的。

大廠由於人力財力資源更為雄厚，因此研發速度更快一些，同樣時間內產品的完成度也更高。

整個Project從立項（Kick-Off），到真正大規模量產（Mass-Production）上市，當中也要經過EVT（Engineering Verification Test，即工程驗證測試）、DVT（Design Verification Test，即設計驗證測試）和PVT（Pilot-Run Verification Test，即小批量試產驗證測試）這三個階段。

而DVT和PVT階段生產的機型，就是我們通常所說的工程機。

整個過程是由產品經理（PM）協調研發工程師（R&D）共同完成的。

整個流程與筆記本電腦的研發較為類似。

下圖就是產品經理手上的研發周期控制表，可以看到軟硬體是同步開發的：

限於NDA協議的原因，無法放上最新的機種，甚至是一些還在保密年限內，但實際早已EOL的機種。

這裡以一款筆者所在的工廠，N年前為某泰國移動運營商定製的機型來舉例說明。

機型雖老，但用來說明原理是綽綽有餘了。

這是一款主打移動支付的全鍵盤手機：

正面和底面的渲染圖，標明了主要按鍵和接口。

雙卡雙待，還支持電視功能：

真機是長這樣的。

有點像黑莓，但是售價只有黑莓的幾十分之一：

先來看爆炸圖（Exploded View），可以發現手機的構成，主要是由機構件（ME Parts，主要是外殼、框架等），電路板，螢幕、鍵盤等外設，以及電池、揚聲器等附件組成。

而整機的主要成本，則主要集中在PCB上，一般占六成以上。

總體上來說，手機的組成和筆記本電腦有些相似，可以觸類旁通。

這也是為什麼，幾大筆記本電腦的代工廠，都可以輕鬆切換到手機代工製造業務。

這台手機採用的是聯發科的MT6253方案。

MTK的方案集成度較高，而這片MT6253更是把基帶、射頻和電源管理都集成到了一起。

所謂射頻部分，是指負責信息發送和接收的部分。

而基帶部分，簡單來講就是信息處理的部分。

電源管理，顧名思義就是負責整機的各個部件的供電管理和電池充電的晶片。

這張PPT說得非常到位：

採用MT6253方案的整體框圖（Block Diagram），這張圖看起來就十分清楚了。

MT6253中集成了射頻收發器，可以通過射頻功放進行信號收發。

同時，也集成了PM IC，負責供電以及電池的充電。

Baseband部分的連接和總線也都做了清晰的標註：

來看看這款手機的電路板的正面和背面的Placement。

基帶（BB）、射頻（RF）、藍牙（BT）、電視（TV）等模塊都分別做了標註。

Block Diagram上標註的主要元件在PCBA上都比較容易找到：

GSM通信部分的電路圖，我特別標註了一下，收（RX）發（TX）路徑其實非常清晰，信號通過SKY77547這顆PA進行放大，接收時先放大再通過聲表濾波器：

對應的元件在PCBA上的分布：

藍牙部分的電路圖，上方虛線框中是供電部分的電路（BT Power），左側是帶通濾波器（Band-pass Filter），標準的50歐姆阻抗匹配：

整個藍牙模組在PCBA上的布局：

以上內容可能太過專業了，不做深入展開了。

來看看實體的內置GSM天線吧，位於機殼底部。

注意看右側的兩個金屬觸點，是用來與主板相連的。

這種FPC天線算是老古董了，現在很少見到：

這個是NFC天線，貼在機殼背部，主要用於支持移動支付。

同樣有兩個長方形的金屬觸點，用來與主板相連：

限於NDA保密協議，只能用幾年前的古早機型了，但是其實整體的概念是相通的。

可能有人會說MT6253嚴格意義上來說並不是真正的智慧型手機解決方案，那麼再舉一個高通方案的例子吧，其實整體的組成是比較類似的。

這裡以一款基於高通MSM7225方案的產品為例，這個可以算是真正的智能平台方案了，同樣是比較早期的產品。

（關於MSM7225，大家可能沒什麼概念，這裡舉個例子，火腿腸的G8野火採用的就是MSM7225，當然這台機器並不是G8 Wildfire）。

可以發現，高通並沒有把PM IC也一併集成到CPU里，而是採用了一顆獨立的PM7540，集成度相對來說沒有MTK那麼喪心病狂：

具體的PCB Placement，都有詳細的交代：

一般來說，晶片廠商如高通，聯發科會提供參考設計資料和建議的周圍電路方案，代工廠的研發工程師需要做的就是基於這些參考設計，做出合適的方案。

當然，對於出貨量比較大的廠商，晶片上市的初期IC廠商會特別派駐工程師，提供更全面給力的技術支持。

以上的這些知識對於普通用戶來說，可能已經過於深入了。

因而對基帶及射頻部分，更深入的原理和組成，不再做更詳細的說明了。

其實，普通用戶更關心的是手機性能怎麼樣，信號好不好，網速快不快等。

關於手機最基本的通訊功能，天線的性能，各個頻段下的TIS/TRP等參數（TIS：天線在不同頻段下的接收靈敏度，體現手機天線對網絡信號的接收及解析能力。

TRP：天線在不同頻段下的發送靈敏度，體現天線對手機信號發射的能力和質量，可側面反映在同等網絡環境下進行業務時手機的發射功率情況，該項性能越好手機所需的發射功率越低，輻射越小），以及其他方面的表現，筆者的建議是可以看看中國移動每隔半年左右發布的《終端質量報告》，網上都能下載查看到PDF版本。

會對市面上銷售的近百款不同價位段的手機進行天線性能的評測，報告全篇大約是100多頁。

對於普通用戶來說，還是有相當的參考價值的。

【總結】

限於文章的篇幅，只能做比較粗淺的介紹。

其實很多方面都可以做深入的展開。

當然，硬體並不是手機的全部。

例如亞馬遜Fire Phone的硬體就相當出色，但是其他方面就略有不足了。

軟體也是手機非常重要的一個組成部分。

出於業餘白帽子的習慣，筆者比較關注系統的安全。

例如，Android陣營中，三星的Knox就比較有意思，它以Container的形式保證隱私數據的安全，其實是基於ARM的TrustZone來實現的，使用完整的TIMA架構。

國內的不少廠商，包括360手機的360OS中的財產隔離系統，其實都是類似的設計，筆者之前也專門寫文章分析過。

除了數據安全，各廠商的系統的UX/UE交互的演進也很有意思。

有很多有意思的可以談的內容，比如Martias Duarte對於Android交互的改進，又比如Abigail Sarah Brody到華為之後，EMUI的變化等等，之前我還投稿給ifanr，寫過從N900到N9硬體和系統交互改變這方面的文章。

再後來，還和當時在Samsung負責UX的林敏老師，通過微博進行過多次探討。

也多次發推和Peter Skillman交流N9的交互邏輯，和Damian Dinning交流諾基亞手機的相機設計和圖像算法，可惜現在諾基亞已然被微軟收購，從maemo進化而來的MeeGo，也已經被三星收購而打造成了TIZEN系統。

期待以後有機會在續篇中，再做深入的解讀分析吧。

歡迎大家討論交流。

【結語】

本文由什麼值得買網友「lanwellon」撰寫並授權轉載，由於篇幅原因，僅選取了精華的部分進行分享。

完整原文可去我站《說說手機那些事兒 篇一：智慧型手機製造與硬體構成淺析》查看，如果你有更多好物想跟我們分享，歡迎在評論區與我們互動。