破解5G終端商用三大瓶頸 vivo將打造手機即服務
12月3日，三家運營商獲發5G試驗頻率（Sub 6GHz）許可；面向2019年，相關檔案指出，我國將加快5G商用部署，做好標準、研發、試驗和安全配套工作，加快產業鏈成熟，加快應用創新。
從2017年底5G標準Rel-15（ NSA）版本凍結，到今年6月SA凍結，再到2019年底Rel-16凍結，直至2020年5G規模商用，相比3G和4G從標準化、產業化到商用，5G通訊產業正在加速發展，技術更新換代週期不斷縮短。尤其是2018年，面對全球商業環境的不確定性，國內5G研發和產業化程序在不斷提速。
2018年9月，中國電信釋出Hello 5G行動計劃；12月上旬，中國移動釋出“智慧5G”、“先機5G”及“絢彩5G”行動計劃；12月中旬，中國聯通釋出5G網路及終端戰略計劃。三家運營商在5G上動作頻頻，將在17個城市開展5G規模試驗和應用示範，百億資金拉動5G終端（含泛智慧終端）產業發展。
其中，5G對於使用者觸點最多的是手機行業，需要提速研發程序，以滿足高流量存量使用者的換機需求（大部分為高ARPU使用者）。2019年，面向5G預商用，備受爭議的提速降費將繼續開展，意味著使用者需要更高速率的終端，甚至是5G NR手機以獲得突破性的上網體驗。
2018年12月，中國移動預估2019年網內換機空間為3.5億部，其中4G手機為3.2億部；上年同期預估2018年網內換機為4億部；2016年底預估2017年銷售4G手機為4億部……近三年口徑不同的細微之處體現了市場風向。
5G商用初期，面對逐年遞減的4G存量換機市場和使用者換機週期的延長，只有做好充分準備，方能捕捉凜冬時期的機遇。
根據中國移動大資料平臺，年輕群體更愛使用蘋果、vivo、OPPO，三者在31~40歲年齡段所佔比例均為27%~28%。通過2018年10月資料對比，華為+榮耀、vivo品牌換機忠誠度高於蘋果，OPPO、小米大幅領先三星。其中，24%的三星使用者換機選擇了華為，vivo與OPPO相互換機率保持均衡，低於三星使用者選擇華為約8PP。
創新，方能穩固換機留存率
6年前的3G時代，X1上市，讓vivo從功能機中突圍，在智慧機市場站穩腳跟。多年來，憑藉著主打Hi-Fi這一特性，實現了智慧終端與HiFi硬體產業、內容生態圈的深度協同，就像傳統唱片通過數字音樂獲得新生一般。
6年後，在2018年的最後一個工作日，vivo NEX雙屏版首銷上市，不止步於全面屏，新增支援ToF 3D+三攝自拍。
漆黑夜晚場景下，對比iPhone XS MAX與雙屏NEX人臉解鎖，在前者人與機解鎖的極限距離下，搭載TOF 鏡頭的後者成功率遠高於前者，甚至，可以進一步拉遠解鎖距離。
vivo為什麼會選擇在臨近5G預商用的2019年之前上市，釋出一款雙屏+TOF的4G+手機？筆者認為有三大原因：
（1）NEX雙屏版的出現，將滿足於後4G時代大流量卡使用者的體驗升級，不僅僅是支援雙卡雙VoLTE，在原有支援4X4 MIMO的基礎上，通過WiFi-4G雙通模式，在Wi-Fi網路較差場景下，自適應補償機制使得使用者實現WiFi+4G順暢上網。斷網、低速率的落差在大流量時代將極度影響使用者對品牌的信任度，比如華為+榮耀近期也在不斷提升使用者WiFi+4G的上網體驗。
（2）NEX雙屏版搭載的第五代光電螢幕指紋，意味著解鎖速度更快。從去年6月MWCS上展示屏下指紋，半年之後在多款手機中不斷商用、升級螢幕指紋的體驗，雖然只是一個細節的更新，但指紋解鎖卻是高頻應用場景；
（3）面對5G這一單數網路代際的探路，vivo需要通過銷量百萬臺級別的高階全面屏NEX背書，通過NEX平臺開發5G智慧手機軟硬體。同期，NEX衍生出的雙屏版，可能希望提升使用者行為習慣，使得使用者碎片化的時間更加專注。
通過近三年的相似策略，可以發現，不冒進的貼近使用者需求，是vivo穩固換機留存率的法寶。比如，幾年前，率先於業界釋出前置柔光雙攝，是因為發現夜晚8點後開啟自拍的使用者行為很普遍。同樣，2018年6月在MWCS上，vivo展示了TOF3D應用，也是半年之後在旗艦機上實現首發，未來半年時間內必然也會普及到中檔換機使用者群。
面向2022年，開啟5G長跑模式
當前，與多家國產手機一樣，vivo聚焦於Sub 6GHz 5G手機的研發，也是當下為數不多研發測試毫米波的手機廠家之一。或許，面向國內市場，研發測試毫米波的舉措現在看來還備受爭議，但如果細觀vivo近年來在5G的投入就應該明白，這個舉措是再正常不過了。
早在2016年，vivo便加入3GPP RAN1、RAN2、RAN4、SA2、CT1等核心技術組，並在北京成立5G研發中心，參與5G核心技術和標準化工作，這意味著vivo面向全球5G市場，擁有前瞻性的預判基礎。
2017年，vivo啟動天線與射頻關鍵技術的預研，並對毫米波天線陣列進行了相關專利佈局。到目前為止，vivo已經向3GPP標準化組織提交了1700多篇技術提案。
2018年，vivo啟動5G終端試驗樣機的研發。近半年來，幾乎每隔1~2個月，就能看到vivo手機在5G方面持續的進展，比如：
6月12日，vivo釋出全面屏手機NEX，屏佔比達91.24%；
8月30日， vivo基於NEX平臺，初步完成包括架構規劃、主機板堆疊、射頻和天線設計以及電池空間優化等等工作，支援NSA模式下的LTE和NR雙連線；
11月26日，vivo實現了以5G毫米波樣機（非工程開發樣版）的無線連通；
11月27日，通過綜測儀（模擬網路），vivo公開展示了搭載驍龍855平臺的NEX 5G樣機。在5G sub 6 GHz上進行上網、微信文字及視訊通話等業務展示。（在現場，散熱的小風扇成為網友圍觀的亮點，當然這只是每一代移動終端所需經歷的階段之一。）
12月6日，vivo 5G樣機實現了高清移動視訊通過無線空口的方式實時地傳送到手機上，並展示了實現無線連線的NEX 5G毫米波樣機。
……
顯然，vivo的目標不僅僅是在2019年完成NSA和SA 5G手機的研發和批量生產。或許，vivo考慮的是盡力滿足Sub 6GHz和mmWave對於全球市場不同使用者的需求。儘管，在國內移動終端上，毫米波產業及配套需要到2021~2022年成熟，但並不意味著創新與機會是等來的。
vivo的5G毫米波手機，也是依託NEX為主架構，搭配無劉海的零界全面屏、伸縮攝像頭，及屏下指紋，同時支援2G/3G/4G（4 x 4 MIMO），5G sub-6 GHz（4 x 4 MIMO），雙頻5G毫米波（兩組），雙頻GNSS，及雙頻WiFi MIMO等多種天線，以滿足使用者對於視覺和無線的嚴苛需求。
此前，vivo公司創始人兼CEO沈煒表示，將在2019年推出5G預商用手機；2020年，配合中國的5G規模商用，正式推出5G商用手機。
預商用5G終端面臨三大挑戰
作為IMT-2020（5G）推進組下設成員之一，vivo參與並推動了5G研發、預標準化、頻譜、技術方案評估和技術試驗等工作。
當前，vivo正在與系統裝置廠家進行5G終端裝置的除錯，2019年將參與IMT-2020(5G)推進組組織的國測，及運營商組織的終端與試驗網測試。
據vivo 5G研發總監秦飛透露，vivo將通過2019年Q1~Q2百臺5G終端在多個城市參與外場測試，提升端到端互聯互通和軟體水平，Q3將通過千臺量級終端進一步加大測試力度，在2019年底達到5G終端商用水準。
目前，在5G手機產品化方面，vivo與電信運營商以及晶片方案廠商緊密合作，共同推進5G原型機、商用手機的研發程序。2018年9月，vivo成為中國電信5G終端研發聯盟的一員；12月上旬，作為中國移動“5G終端先行者計劃”合作伙伴之一，vivo釋出了5G試驗型終端產品計劃；12月中旬，vivo以首批合作伙伴身份加入中國聯通5G行業終端聯合創新實驗室。
作為5G終端先行者之一，vivo聚焦終端相關特性標準化、終端自干擾、終端省電、5G多天線、低時延高可靠、高層協議設計、物理層協議設計、AI+IoT等進行技術研發與儲備。
包括主流運營商、晶片、終端產業鏈等業內人士均指出，當前5G終端面臨技術路徑權衡、產業成熟度與規模、業務應用三大挑戰。面向2020年5G規模商用，5G終端自身目前存在幾個瓶頸：從標準化到產品開發與優化的時間有限；5G初期可選元器件有限，成本控制和產品設計方面受限；5G組網模式將影響元器件的選件和系統設計。
vivo射頻總監崔獻博士認為：“5G對於手機終端可選擇的方案和器件，帶來很大變化。5G本身的特性採用的新頻段——更高頻率、大頻寬、更高功率、更高的上行訊號峰均比和更高階調製等等，將需要全新的5G NR射頻器件諸如功放、開關和濾波器等, 對於refarming頻段也要做升級。系統級設計角度也會涉及多模多頻、射頻和天線架構優化，以及功耗/熱設計、共存/干擾和PCB堆疊等方面，對於以上技術難點，vivo都展開了深入研究，準備了應對方案。”
在Sub 6GHz中，5G引入了2.6GHz、3.5GHz和4.8GHz多個國際主流頻段，高頻段帶來更高的插入損耗和失配損耗，以及更高速率介面對板基走線的挑戰，需要保證相應頻點的天線效率和頻點之間的天線隔離，同時，也對射頻功率放大器、濾波器、開關及電源等射頻前端器件帶來挑戰。
國際主流運營商希望5G終端能夠做到全網通，多模多頻將使得5G手機內部的電磁相容環境更為複雜，行動通訊頻段和WLAN及GPS的共存，手機其他功能模組如LCM，攝像頭工作時對接收頻段的干擾等，都屬於終端自干擾的範疇。隨著5G手機基帶處理能力的提升和功能的增加，自干擾問題會更惡劣。NSA涉及雙連線，LTE和NR同時在發射的狀態下，會產生諧波、交調，帶來相關干擾。
在功耗方面，參考4G終端測試結果，每增加一倍頻寬，終端傳輸資料所需的功耗增加10%，5G頻寬更寬、頻率更高，相關要求5G頻段輸出功率等級比傳統4G高3dB，意味著要提供更多的DC供電來支撐相關升高的射頻功率。SA模式下，上行MIMO如支援兩路同時發射，相對單路發射的LTE終端，功耗方面提出了更高的要求。NSA模式下，LTE和NR同時工作，保證各自上下行的鏈路，因此，同時發射功耗相對較高，且FDD功耗會比TDD更高一些。假設5G射頻前端效率約等同於4G射頻前端，由於輸出功率升高，意味著耗電、發熱比原來更多。5G終端發熱可能會帶來一些額外挑戰。
在終端設計的空間問題上，現有手機PCB空間有限，4G方案已經佔據很大比例空間，尤其是全面屏普及的當下。5G時代，射頻前端可用的PCB面積會被進一步的壓縮。一方面是PCB可用面積的減少，另一方面是多模多頻帶來的PCB佔用面積需求的提升。（詳見：步步為營，國產手機能否實現5G先行）
天線設計，是一門藝術
基於全面屏時代和5G手機天線的相關性，vivo首席天線專家、天線總監黃奐衢博士曾提出“天線在屏，屏載天線”的前瞻性設計理念。
在去年下半年公開場合，黃奐衢曾提到，5G發力，天線先行。一直以來，包括華為、高通、小米等終端（晶片）企業相關產品線研發人士非常看重天線在整機設計中的地位，只是在4G時代強調多模多頻時方才在整機設計中被逐步重視。
5G頻段分為FR1（Sub 6GHz）和FR2（mmW）兩大區塊，此兩區塊的電磁特性有明顯差異，故對相應的天線設計與效能指標也截然不同。黃奐衢認為，5G開啟了全新的無線通訊時代，天線肩負無線接收鏈路的第一棒，也是無線發射鏈路的最後一棒，5G對天線效能提出了新的需求。
在5G sub-6 GHz頻段的手機天線設計，主要的設計需求來自是量（quantity）的增長，其本質是對現今天線設計在戰術上進一步的細化與優化，故可視為是天線的演進。如多頻、多天線、多場景之下，合格的天線效率、隔離度、封包相關性，以及與系統的共存性；毫米波天線設計因為是採用陣列設計，而非獨立（stand-alone）天線設計，以補償毫米波所致的高路損，且是可做波束成形（beamforming）的天線陣列，以達較寬廣的空間覆蓋，故其設計本質相較於現今手機天線設計是戰略上質的跳躍，存在峰值增益、雙極化性、系統共存、散熱等挑戰。
除了天線OTA設計考量之外，減輕Sub6GHz、毫米波天線，WiFi和藍芽的同時、多重發射對人體輻射的影響，達到符合人體安全規範的國際標準，也是手機天線設計極為重要的課題。
5G+AI+IoT，智慧手機新生態
5G與人工智慧的深度融合，將成為5G手機時代的重要趨勢。
2017年6月，vivo成立AI研發中心，啟動人工智慧研究，並於次年3月釋出人工智慧子品牌Jovi。
vivo人工智慧全球研究院院長周圍認為，未來的智慧手機將是“自學習、自索引、自推薦”的智慧手機。人工智慧賦予了手機學習和思考能力，5G賦予手機更強大的連線通訊能力，二者結合，5G和AI的發展將衍生出很多新的場景和應用，將支撐手機智慧化演進的訴求。
人工智慧並不簡單的指語音、NLP、機器視覺、強化學習等，而是基於這些技術之上，為人們提供新產品與服務的一種架構。目前，vivo正在主動建設基於手機終端的服務網路，將手機作為智慧互聯連線中心，構建一個平等、互惠、開放的平臺，將消費者提供便捷的服務。