根据国际电信联盟(ITU)已经发布的5G的八大关键能力指标，除了传统的峰值速率、移动性、时延和频谱效率外，还提出了使用者真实的体验速率、连接密度数、流量密度和能效四个新增关键指标。其中对比4G的主要提高如下：相较于4G，在传输速率方面，5G峰值速率为10~20Gbps，提升了10~20倍;使用者真实的体验速率将达到0.1Gbps~1Gbps，提升了10~100倍。
基于此，3GPP标准对5G终端定义了不同的能力要求。根据标准，5G终端在网络架构、多模、频段和带宽、OFDM参数、帧结构、调制模式、MIMO、功率等方面面临新需求。同时，在NSA架构和SA架构两种不同组网模式下，对天线、速率、功率等方面也提出不同需求。
因此，5G技术背景下，用户使用电子设备将从速度上直接感受到5G技术与4G技术的不同，而这种提速也将使用户在工作、娱乐、社交等多方面更具效率、便捷性。
但归根结底，5G的各种应用体验，都有赖于终端展现，没有适配的终端，就没有5G，没有5G终端的普及，就不会有5G的普及，因此，5G终端的设计及产业链成型，关乎5G成败。
5G终端有多种类型，包括CPE、手机、AR/VR、笔记本电脑、平板、无人机、智能监控设备(交通)车载终端、机器人、医疗设施、工业制造及检测设备等，本报告主要是针对5G手机，聚焦5G手机的设计及产业链。
毫无疑问，目前5G无论是在技术、标准、产业生态还是网络部署等方面都取得了阶段性的成果，作为5G落地中消费者最关心的最后一环，5G手机的全新设计，正成为业界瞩目的焦点。
随着5G脚步愈来愈近，截至2019年4月底，已经有包括OPPO、华为、vivo、小米、中兴、联想、三星、一加等诸多终端厂商发布了5G原型机（见表1：5G手机进程一览）。中国联通5G测试手机全部到位并已公布首批5G手机价格。能确定的是两年后，5G手机将成为市场的绝对主角。
5G手机，正一触即发。本报告将围绕5G手机面临的技术挑战和设计独特性，解构5G手机的发展路径和背后产业链。
5G手机设计具有一般手机设计的通用性，但由于5G是全新的通信技术，面临新的适配问题和技术特征，以下部分将从芯片、天线、材质、摄像头、电池和其他等多方面解析5G手机设计关键及背后的产业链。
标准未定，芯片先行，只有一颗5G的芯片，才能根本定性5G手机身份。因此5G芯片是5G手机设计最关键一环。
频段：实际上，芯片的设计要最大限度地考虑基于5G频段的划分，目前业界公认的两组5G频率，其一是Sub6GHz，频率在6GHz以下，在国内5G的建设中，已经确认将首先使用这一频段。同时这也是5G初期最基础的频段。其二是毫米波，这是5G成熟期的主要运营频段，优点是传输带宽极大，但缺点是覆盖范围很小，穿透障碍物的能力很弱，因此就需要更专业的天线调谐。
组网形式：5G的组网有NSA(非独立组网)和SA(独立组网)两种形式，NSA简单来说就应该与4G网络混合组网，对运营商而言在核心网方面能共用，建网相对容易。而SA则是终极演进方向，5G组网自成一体，与4G完全分开。目前，3GPPR15NSA和R15SA都已冻结。
5G手机对相关芯片也会提出新的要求。5G基带芯片需要采用多模设计，不仅要兼容2G、3G、4G，还要支持5G。这在某种程度上预示着5G手机需要不停地寻址，采取不同的模式，但是不同技术标准是不一样的，情况更复杂，对芯片算力要求更高，28nm工艺芯片可能满足不了5G手机的要求，需要7nm、10nm、12nm工艺。
其他：除了在频段和带宽上的需求外，在子载波间隔、调制模式、功率等方面也都需要仔细考虑。例如调制模式方面，中国联通要求必须支持QPSK、16QAM、64QAM、256QAM方式，而上行必须支持π/2-BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM方式。
芯片和终端产品都需要一年到几年不等的开发周期，如果等5G频段确定后再进行产品的研发显然难以在5G市场获得竞争优势。因此我们正真看到即便需要面对标准未定带来的诸多挑战，产业链各方早已积极投入5G研发（见表2：5G芯片进程一览）。
在当前阶段，已经发布或已有消息即将发布的5G基带芯片共有7款，分属于高通、海思、联发科、紫光展锐、英特尔和三星这几大产业链上核心厂商。
高通：高通是3G/4G时代毫无疑问的芯片大鳄，5G时代，虽然遭遇华为和英特尔来自核心专利方面的挤压，但稳固的商业模式和标准专利让其仍旧是不可或缺的重要玩家。除了在标准上的诸多贡献，高通凭借与中国市场手机市场的良好合作，仍旧不断蚕食终端侧份额已经是不争的事实。
目前业界使用最广的一款5G基带骁龙X50便出自高通之手，与高通骁龙855处理器的搭配让2019年大部分的5G手机将基于上述组合研发，目前已经确认的手机有小米MIX35G版、三星S105G版、一加7、索尼Xperia5G、LGV505G等。高通骁龙X50的最大优点是目前应用阵营强大，但其为单模单芯片,只支持5GNSA，不支持5GSA,不能向下兼容2G/3G/4G网络，且毫米波频段缺少26GHz的支持。
不过，外行看热闹，内行看门道。深谙游戏规则的高通在MWC2019上宣布其全球首款集成5G基带的骁龙移动平台芯片将在2020年上半年商用。高通这一宣布表明，已经先人一步集成5G芯片。更说明2020年之前上市的5G手机大多都是采用“捆绑式”5G芯片，而此前无论3G还是4G手机都采用集成式芯片。
随着高通骁龙X55的官宣，高通目前最成熟的5G基带宣布完成，也不再像X50那样必须搭配骁龙855处理器才能用，其兼容性表现更好。同时在技术上支持Sub6GHz和毫米波以及NSA/SA标准。
华为海思：华为巴龙5000则是目前性能表现最全面的商用5G基带芯片之一，Sub-6GHz、mmWave和NSA、SA一并支持，而且也符合3GPPRelease15标准。在MWC2019上，华为采用Balong5000+麒麟980的组合推出首款5G手机华为MateX，并将在年内进行销售。
紫光展锐：紫光展锐马卡鲁春藤510也是在MWC2019上发布的基带芯片之一，面向中端产品，它采用台积电12nm制程工艺，支持多项5G关键技术，可实现2G/3G/4G/5G多种通信模式，符合最新的3GPPR15标准规范，支持Sub-6GHz频段及100MHz带宽，是一款高集成度、高性能、低功耗的5G基带芯片。主要是针对智能手机、CPE、Mi-Fi设备和物联网领域。当然基于工艺限制，其12nm制程工艺相比竞品稍显不足。
联发科：另一玩家联发科也于近日揭晓其首款5G基带芯片HelioM70，这款基带芯片依照3GPPRel-155G新空口标准设计，包括支持SA和NSA网络架构、Sub6GHz频段、高功率终端(HPUE)及其他5G关键技术，联发科计划在2019年开始出货HelioM70。
三星：三星作为为数不多的同时拥有手机品牌和基带芯片的厂商，三星也推出适用于5GNRrelease-15的5G调制解调器Exynos5100，速率方面，Exynos调制解调器5100支持在5G通信环境6GHz以下的低频段内实现最高2Gbps的，比4G产品快1.7倍;在高频段环境下也同样支持5倍速的，最高达6Gbps。
英特尔：或许是因为竞争对象的进展给英特尔带来了太大的压力，2018年11月，英特尔发布XMM81605G调制解调器，英特尔称其加速了该款调制解调器的进度，将发布日期提前了半年以上。不过就在2019年4月17日，失去苹果这一大客户的英特尔宣布停止5G芯片基带研发工作，英特尔已正式退出5G手机战局。
虽然各家基带芯片看似蓄势待发，但行至此刻，5G标准未定还是让整个产业面临亟需破局时刻，即如何破解“捆绑式”5G芯片（见图：5G芯片时间进展）。
上文曾提及，高通提供的骁龙X50是单一的5G基带芯片(单模)，只支持5G网络，需要外挂在一个4G/3G/2G全网通基带芯片(如骁龙845上的骁龙X20基带芯片)上才能正常使用。相比4G手机，采用高通骁龙X50芯片的5G手机必然会面临信号切换慢和能耗大等问题。
华为发布的MateX折叠屏手机采用的也是捆绑式5G芯片，不过麒麟980处理器捆绑的巴龙5000是业界首款7nm5G单芯多模终端芯片，已经把2G/3G/4G/5G集成到了一块芯片上。
虽然高通已经宣布全球发布第二代5G基带芯片X55，也采用7纳米单芯片，支持5G和4G网络。但其供货时间的战线正在延长，“解绑”芯片的战役仍在继续。
有分析认为，之所以目前的5G基带芯片并未完全整合，并非厂商能力不够，而是厂商考虑到5G最终的标准还未完全落地，频谱的分配方案和5G牌照的相关发放工作还在梳理，运营商的组网方式也在测试过程中，这时如果完全押宝一种方案，则存在的风险无法评估。
在这种情况下，手机生产厂商采用捆绑式5G芯片能够理解。采用捆绑式芯片，厂商能迅速实现5G网络通信，见效最快、一针见血。同时一两年内还是以4G为主，所以5G外挂4G是当下最合理的选择。此外，5G手机的特点是多天线，干扰情况复杂，折中方案就是选择外挂5G芯片，同时对于成本的降低也能做到最优。
在5G时代，由于频段的客观现状，天线GHz和毫米波天线G的功能都会同时存在，以前的天线也都会存在，因此对于天线而言，通信技术的升级，对于不同制式的天线是累加而不是替代。
为了提高传输速率，sub-6G将采用MIMO天线并且增大MIMO天线G毫米波天线G毫米波天线的分布则会复杂很多，业界将采用阵列天线，在天线制作原理以及加工工艺上与传统天线G毫米波由于频率高，传输距离短，只可以通过阵列天线以及波束成型
毫米波天线需要新的加工工艺，可分为线阵、方阵。天线尺寸跟工作频率成反比，毫米波的频率变高，天线尺寸变小，简单的加工形式精度不够，还得借助于其他的加工形式，如高通毫米波天线模块采用的LTCC工艺。
天线G毫米波天线G和LTE的全新单芯片14纳米射频收发器，以及6GHz以下射频前端模组，提供面向全部主要频谱频段的新一代从调制解调器到天线的完整解决方案。
经过多年的投入，天线隐形冠军厂商硕贝德也在5G射频前端模组方面实现产品突破，已实现了从24GHz到43GHz全频段覆盖的技术突破。硕贝德开发的24GHz到43GHz全频段覆盖的射频前端模组产品于2018年6月IEEE举办的IMS上成功展出。随着5G手机放量，硕贝德的天线产品有望逐步推广，打开成长新空间。
不过必须要格外注意的是，上述提及的天线供应商提供的并不是一体化的完整解决方案，手机生产厂商往往应该要依据自身处理器类型等特点，进行手机构造设计和性能适配。而这项软硬件的设计研发工作比4G时代要复杂得多，对智能手机生产厂商的研设计和量产都提出了新挑战。
由于手机内部天线数量、射频开个器件数量都要大幅度的增加，如何摆放设计才可能正真的保证信号良好、散热正常是第一难题；其次，在满足上述门槛的同时保持手机的纤薄化是困扰手机生产厂商的第二大问题。
有业内专家分析称，外界都误认为手机生产厂商只是组装，实际上，随着近几年技术更新周期的不断缩短，产品技术迭代的速度很惊人，从芯片到整机，手机生产厂商要做的工作比想象中要更多。
散热和电磁屏蔽是手机设计的基础性环节，5G手机以其更高的运算动力和高频多模特性，导致散热和电磁屏蔽面临新的挑战。
目前智能手机上采用的散热技术最重要的包含石墨稀热辐射贴片散热、金属背板散热、导热凝胶散热以及导热铜管散热。
石墨烯热辐射贴片是一种超薄散热材料，由于具有轻量化优势，在现行散热方案中也不会增加终端产品重量，石墨烯热辐射贴片质地柔软，有着极佳的加工性及使用性，本身亦不会产生额外的电磁波干扰，可有效地降低发热源的热密度，实现大面积快速传热、大面积散热，并可消除单点高温的现象，更符合5G手机的散热要求。
导热凝胶散热与电脑将散热硅脂涂抹在处理器上方式类似，可以使热量能够被迅速吸收并传递出去，加快散热进程。在手机层面，则对于相关材料有更加高的要求，应于于5G手机上，材料升级不可或缺。
热管散热则是将充满液体的导热铜管顶点覆盖在手机处理器上，处理器运算产生热量时，热管中的液体就吸收热量气化，这些气体会通过热管到达手机顶端的散热区域降温凝结后再次回到处理器部分，周而复始从而进行相对有效散热。不过，这种技术多用于不过分追求轻薄设计的游戏手机。
另外，全新的高性能导热材料也是发展方向之一。以小米等手机生产厂商为例，开始将陶瓷材料来部分实验性应用。
供应链层面，有Laied、Choemerics、Bergquist、GrafTech、碳元科技、中石科技、飞荣达等国内外企业。随着国内供应链厂商技术一直在升级，5G手机时代有望长期绑定国内手机厂商。
5G时代由于高频、高速的通信需求，对智能手机内部的电磁屏蔽也有了新的要求。
供应链层面，电磁屏蔽目前已经有着较为稳定的市场格局，材料主要由Laied、3M、Nolato等国外知名厂商垄断。不过，在巨大市场需求的推动下，我国长盈精、中石科技、飞荣达等不断自主研发，已经逐渐具备生产中高端电磁屏蔽材料和器件方面的能力。（见表4：电磁屏蔽材料、技术方向）。
分析指出，目前大范围的应用的电磁屏蔽器件最重要的包含导电塑料器件、导电硅胶、金属屏蔽器件、导电布衬垫、吸波器件等，而屏蔽材料主要是金属类和填充类。随着5G手机的到来，电磁屏蔽材料将向屏蔽效能更高、屏蔽频率更宽、综合性能更优良的方向升级，新材料将在电磁屏蔽的创新应用中得到更多发展。诸如压合覆盖膜、电磁屏蔽膜，将成为解决电磁屏蔽问题的重要可选方案。
也有分析认为，可以将板级屏蔽罩与散热产品加以融合，或将结构金属屏蔽和各种吸波材料相结合，抑或组合不一样的种类的泡棉织物，利用一款集成解决方案，在设计和性能层面解决产业升级带来的电磁屏蔽难题。伍
影像视频是5G的“杀手”应用，5G手机也会深层次地融合部分虚拟现实、生物识别等高端影像技术，这将对手机相机提出更高级别的要求。
例如，华为最新旗舰华为P30Pro，配备四摄像头，4000万像素超感光镜头+800万像素变焦镜头+2000万像素广角镜头及一颗ToF3D深感镜头，更拥有5倍光学变焦、10倍混合变焦及50倍数码变焦能力；MateX则是华为第一代线万像素高清三摄，能做到拍摄时双屏显示，极富科技感；OPPO在MWC2019上推出的10被光学混合变焦技术，通过切换不同的镜头来实现多倍变焦。可以说，国内最新的智能手机上，已经让5G手机在相机水准上提前进行了大幅升级。
采用结构光方案的产品，最具代表性机型就是苹果的FaceID，采用伪随机散斑，核心技术由苹果公司收购的PrimeSense公司提供。不过，苹果的结构光软硬件方案技术壁垒非常高，处于垄断地位，除苹果外的第三方供应链目前精度还
方案相对简单，产业链发展得很成熟(见表6：TOF产业链)，如LGInnotek、Sunnyoptics、O-Film等一线模组厂都可提供高质量模组。它既不需要发射器和接收器之间保持一定的基线，又能够最终靠发射功率控制使用范围，非常适用距离较近的前置三维人脸应用，也可以在距离较远的三维场景扫描、增强现实等领域使用，应用场景很丰富，非常有可能会成为5G手机深度相机发展的主流趋势。
高功耗是目前5G手机设计中难以避免的困窘，如此一来，电池续航方面的问题就会更加凸显。1
目前，中日韩美均有众多企业选择在石墨烯电池上进行技术攻关(见表7：石墨烯电池主要厂商一览)，
但是，也有业内人士指出，石墨烯表面特性受化学状态影响巨大，批次稳定性、循环寿命等问题也比较突出。目前，因为量产和成本问题，
既然电池材料难以突破，只能从技术层面做补充，从缩短充电时间上进行努力。这是目前手机生产厂商采用的方案，也将适用于5G手机。
OPPO在国内算是研究快充技术比较早的厂商之一，OPPOR17Pro上配备的SuperVOOC超级闪充技术，最高充电功率能够接近50W，35分钟即可充满;vivo子品牌IQOO手机，44W超级闪充只需45分钟即可充满;华为和荣耀采用的则是同样的闪充技术，充电功率达到40W。最新的华为MateX5G手机则支持55W新一代华为超级快充，充入85%的电量仅需30分钟。小米9的27W快充似乎优势并不明显，不过它还支持最高20W功率的无线闪充。另外，小米官方曝光的“小米SuperChargeTurbo”快充技术，充电功率高达100W(见表8：主流旗舰手机快充规格)。
有线快充、无线快充甚至反向充电技术的加入，可以说在某些特定的程度上补足了电池续航引起的使用者真实的体验降低。但是，随着5G手机的真正到来，快充技术能否真正满足需求还不得而知，诸如石墨烯这样的新材料电池或许才是出路。柒
AI也将是5G时代的大势所趋。5G手机操作系统可能会产生改变。支持手表、手机、PC到智能家居IoT全平台的系统将是重要的演进方向。
据悉，谷歌正在开发微内核操作系统Fuchsia，该系统是一个专为PC、平板电脑及高配置手机所开发的一套完整的操作系统。而近日OPPO发布的ColorOS6.0更印证了这一观点，OPPO目前主打的Breeno语音系统，可以打破手机与万物的交互壁垒，为用户所带来智能畅捷的智慧生活体验，Breeno支持多个品牌的智能家居设备，在万物互联上带来更多可能。
在5G启幕后，智能技术将继续取得突破性发展，同时赋能IoT，IoT整个行业会呈现出更快的增长趋势。这不仅是智能终端的发展蓝海，更是终端系统逐步扩大版图的契机。小到台灯、音箱，大到冰箱、电视、汽车等，都将成为iOS、安卓或者自主操作系统的安身立命所在。
同时，交互也是5G手机在AI技术上的最直观应用，将体现在语音助手以及系统融合上。
基于上述设计要点的分析，我们对于5G手机的变革创新、市场规模、价格趋势、渠道和格局做出基本的判断。
权宜之计，未来基带芯片集成到SoC上还是大趋势；配套的天线G手机天线个数面临增加而不是替代，毫米波天线摆放则更复杂，需要仔细考虑功耗和纤薄化问题；而5G手机主流散热技术则需升级，电磁屏蔽新材料需开发；此外，5G时代更多考虑摄像，而且是超高清视频；在5G手机电池这一环节，材料瓶颈难除，快充技术将补材料短板；最后需要指出的是，5G融合AI将成为今后重要的趋势。
而5G换机高峰期将出现在2020-2023年，届时手机出货量将恢复增长。预计国内5G用户渗透率将从10%提升到60%左右，5G换机潮将带动国内智能手机出货量恢复增长
6500万部，届时产业链渗透率将突破100%，5G将成为通信市场的主导技术环节（见表9：5G手机市场发展预测）。
首批5G手机将于2019年6月发布，价格将超过10000元，首批发布5G手机的品牌将有9家，分别是华为、OPPO、vivo、小米、一加、中兴、努比亚、联想和三星。随着用户补贴等措施的推进，2020年初价格将回落至
而2023-2024年，5G手机的红利周期基本殆尽，市场中1000元以下的5G手机将普遍存在。
5G手机渠道5G的优势将带来应用场景的丰富和终端形态的扩展，从而在多个行业中起到及其重要的作用，运营商是其中重要的一环，运营商目前运营商已经与手机生产厂商完成部分互操作测试。
2019年2月14日，中国联通首批5G智能手机测试机正式交付，涉及终端有12个品牌共15款5G手机及5GCPE，预计在2019年年底，将发布超过10多个品类终端，孵化100多个创新应用。
其发起了5G终端的先行者计划，基于该计划，共有四款芯片组和九款智能手机推出，四款芯片分别来自高通、华为、联发科、紫光展锐;九款终端来自中国移动、华为、vivo、OPPO、中兴、小米、三星等品牌，其中大部分预计将于2019年上半年上市，该计划的目的是加速5G的商用进程。
中国电信也表示，5G时代将继续坚持全网通策略，搭建泛智能终端的创新平台。成立5G终端研发联盟，一同推动5G全网通成为全世界标准、出台更具吸引力的终端激励政策，一起推动成本下降，让用户买得起、用得上；此外将按照每个用户需求，丰富5G终端种类。
5G时代初期，厂商格局不会剧变。5G时代多样化的应用场景，将成为手机生产厂商赢得未来战争的关键。手机生产厂商正通过持续的研发技术，抢滩登陆5G。
2019年1月，OPPO宣布成立新兴移动终端事业部，专门负责5G+时代的关键布局。
一加已经与游戏开发商合作，进行5G云游戏的探索与开发，希望将3A游戏体验带到5G时代的手机端。
华为不但在通信市场布局5G，终端、芯片市场亦是主要玩家，并自研石墨烯散热技术。vivo将继续延续5G概念机型APEX2019的零感散热-液冷均热技术等，解决5G手机核心部件的散热难题。
荣耀的智慧生命体YOYO可以自我学习，在5G时代AI能够进化出更强大的能力。vivo的Jovi助手也在尝试AI服务。值得一提的是，4G时代逐渐落后的中兴和联想手机也是首批发布5G手机的厂商，凭借定制路线G这一换机潮，正在吹响反击号角。
这场登陆战中，处境较为尴尬的是小米。除了依赖高通芯片的5G手机以外，小米在5G场景有关技术和生态布局中，作为有限。小米在这场持久战中能够拿出的“底牌”，不是技术竞争力，而是“死磕性价比”。