11.21 拆解 iPhone11Pro 核心部件,展望未來 5G 增量領域

概述:

低價策略初見成效,iPhone11銷售火爆。本年度 iPhone 11 系列在 2019蘋果秋季新品發佈會發佈,同期發佈三款款型 11、11 Pro 及 11 Pro max,其中 iPhone 11 相對於往年價格有所下調,目前展現出強勁的銷售數據。

拆解 iPhone11Pro 核心部件,展望未來 5G 增量領域

小型化、光學創新與性價比是本次蘋果手機的核心變化。小型化體現在兩個方面,第一、主板依舊採用 SLP 結構,體積進一步縮小;第二、sip 封裝及電子元器件小型化,蘋果是 sip 方案的堅定支持者,同時手機中電子元器件大多采用 01005 型號,為電路板騰挪更多空間,進一步減小電路板尺寸。光學創新從硬件角度後置增加了超廣角攝像頭,前置像素數提升;軟件算法方面,加入夜景模式。性價比體現在屏幕和天線,本款 iPhone 引入了屏幕新供應商,導致價格一定幅度下降;天線中 LCP 數量減少,改用在 sub6 頻段效果同樣優異的 MPI材料,材料價格下降。

光學、射頻與天線、小型化、電源管理與散熱、基帶與應用處理器為5G 手機主要增量。與國內上市公司相關的主要是前四方面,其中光學領域,TOF 為 5G 終端確定性部件,源於對 5G 應用信息採集的剛需;而未來該領域將向高解析度、連續光學變焦、超感知等方向持續創新。天線及射頻領域,5G 頻段增多,天線數量必然增多,在更大地區採用的 Sub6Ghz 波段,MPI 與 LCP 天線均可以滿足傳輸要求,因此性價比更高的 MPI 有望大範圍採用,相對於安卓系手機價值量同樣得到提升;射頻前端集成度提升,價值量進一步提升。小型化領域,第一、主板 SLP 有望成為主流;第二、結構件與 sip 封裝,有望使用量增加;第三、元器件將進一步小型化。電源管理及散熱,電源管理芯片用量有望提升,散熱方案持續優化。

一. iPhone 11 Pro 系列:低價策略初獲成功,iPhone 11 銷量增長強勁

低價策略初見成效,iPhone11銷售火爆。北京時間 2019年 9 月 11 日凌晨 1 點,iPhone11 Pro 在 2019 蘋果秋季新品發佈會發佈,起售價(64GB)RMB8,699。配色有午夜綠、太空灰、銀白色和金色四款。同期發佈三款款型 iPhone 11、iPhone 11 Pro 及 iPhone 11 Pro max,iPhone 11 相對於往年價格有所調整,目前展現出更強勁的銷售數據。

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二. 小型化、光學創新、性價比是核心亮點

小型化、光學創新與性價比是本次蘋果手機的核心。小型化體現在兩個方面,第一、主板依舊採用 SLP 結構,體積進一步縮小;第二、sip 封裝及電子元器件小型化,蘋果是 sip 方案的堅定支持者,同時電子元器件大多采用 01005 型號,為電路板騰挪更多空間。光學創新從硬件角度後置增加了超廣角攝像頭,前置像素數提升;軟件算法方面,加入夜景模式。性價比體現在屏幕和天線,本款 iphone 引入了屏幕新供應商,導致價格一定幅度下降;天線中 LCP 數量減少,改用在 sub6 頻段效果同樣優異的 MPI 材料,材料價格下降。

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2.1. 主板與芯片:尺寸小型化,芯片持續迭代更新

主板將持續小型化,芯片及元器件小型化、sip 使用量、散熱持續關注。智能手機的內部空間可謂“寸土寸金”,而在電池及攝像頭佔用空間越來越大的背景下,主板一定會越做越小,而主要驅動在於第一、芯片小型化,需要半導體制程進一步提升;第二、元器件尺寸進一步小型化,對被動元器件尺寸提出新的要求;第三、sip 封裝對於節省電路板空間及散熱提升均有較好作用,未來蘋果體系的 sip 應用有望向安卓系逐步擴散;第四、智能手機的功能一定越來越多,每一個功能部件均需要與主板連接,板對板作為替代同軸線纜的連接技術方案,有很明顯的空間佔用小的特點,預計用量也將進一步提升;第五、小型化帶來的直接影響是散熱需求的提升,目前蘋果依然採用的是石墨片散熱,我們可以看到在重度負載情況下,本款 11pro 主板位置溫度更高,未來 5G 時代芯片功耗將會更大,但是 20 年蘋果 AP 將會採用臺積電 5nm 工藝,帶來功耗的下降,因此不排除蘋果依然採用石墨片的散熱方式的可能。

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根據熱量對比測試可以發現,當在進行輕度負載測試(觀看視頻 30 分鐘)後,iPhone 11 Pro Max 憑藉較大的散熱面積表現良好;而中度負載測試(玩遊戲 30 分鐘)後,iPhone 11 Pro Max 發熱情況僅次於“火爐”iPhone X,且攝像頭下方有明顯熱感;極限條件下,iPhone 11 Pro Max 的峰值溫度達到 48 度,攝像頭周圍發熱現象顯著,高於 iPhone X 以及其他機型,同時其熱源相比 Xs Max 有所下移。

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芯片數量整體維持一致,供應商未做大範圍調整。

本次 iPhone 11 系列因為仍然是4G 手機,因此芯片數量及相關供應商均未做大範圍調整。

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2.1.1. 核心芯片對比:基帶芯片上下行速度提升,應用處理器性能提升功耗下降沿用 Intel 基帶芯片,上下行傳輸速度得到一定提升。基帶方面,iPhone 11 系列採用英特爾 PMB9960 與 XMM7660 調制解調器。據英特爾稱,XMM7660 是其滿足3GPP Release 14 的第六代 LTE 調制解調器。它在下行鏈路(Cat 19)中支持高達 1.6 Gbps 的速度,在上行鏈路中支持高達 150 Mbps 的速度。射頻收發器採用英特爾PMB5765,用於與英特爾基帶芯片的 RF 收發器。前代 Apple iPhone Xs Max 採用了 Intel PMB9955 XMM7560 調製調器解,視頻收發器採用英特爾 PMB5762,分別只能支持 1Gbps 的下行速度以及 225Mbps 的上行速度。

應用處理器設計進一步優化,性能提升功耗下降。A13 芯片採用臺積電 7nm 工藝製造,包含 85 億個晶體管,集成六個 CPU 內核:包括兩個運行頻率為 2.66 GHz 的高性能內核(稱為 Lightning)和四個效率內核(稱為 Thunder)。A13 仿生芯片有四核圖形處理器、LTE 調制解調器、蘋果設計的圖像處理器以及用於機器智能功能的八核神經引擎,每秒可進行超過 5 萬億次運算。相對於上一代 A12 芯片,晶體管數量進一步提升至 85 億個,使其性能提升 20%,功耗反而降低了 30%;其次,A13 處理器面積增加,A13 面積為 98.48 平方毫米,A12 面積為 83.27 平方毫米;Face ID 識別範圍增大,使得手機平放桌面也能認人解鎖。

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2.2. 天線:設計方案變化,材料大範圍採用 MPI天線設計方案修改,材料大範圍改用 MPI 材料。上一代蘋果信號傳輸接受效果不好,主要基於天線設計初現了問題,本次蘋果修改了天線設計方案,同時改用成本更加低廉的 MPI 材料作為信號傳輸材料,在提升信號接受效果的同時,也降低了一部分成本。

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設計方案改善,天線增益得到提升。iPhone11 Pro Max仍舊採用和XS Max相同的4×4MIMO 天線設計,雖然整體仍屬於負增益範疇,但相比於 XS Max,11 Pro Max 在中頻段的天線增益有所加強。

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2.3. 光學:硬件攝像頭數量提升,軟件算法增加夜景模式

2.3.1. 硬件:攝像頭像素提升,數量變多

後置三射,像素數提升。本款蘋果 11 Pro 採用後置三射,分別為 12MP 長焦+12MP廣角+12MP 超廣角,相對於前一代增加超廣角鏡頭,可實現 4 倍光學變焦(等效焦距 13mm/26mm/52mm)。前置主射像素數提升到 12MP,與前一款相同,配備 3D結構光設備(紅外攝像頭+點陣投影儀)。CIS 芯片依舊以索尼為主,STM 連續三年為蘋果 3D 結構光的紅外攝像頭提供傳感芯片。

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2.3.2. 軟件算法:增加夜景模式,算法提升畫質更細膩

新增夜景拍射,算法提升噪點減少。本款蘋果 11PRO 新增夜景拍攝模式,通過微調獲得豐富的畫面細節與減少噪點,且可自動識別切換。視頻錄製方面,錄製過程中能夠實時切換三個鏡頭端(13mm-26mm-52mm 等效焦距)並保持曝光、白平衡和色彩完全一致,無縫切換。

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2.4. 電池:L 型異形電池,容量提升續航增加

結構提升,續航增加。外形方面,iPhone 11 Pro 採用整體形式“L 型”,而之前 iPhoneXS Max 由兩個連接在一起的電池組成。電池容量方面,iPhone 11 Pro Max 的電池則是 3969mAh(增加近 800mAh),電池厚度增加了 0.7mm,重量增加了 13g,續航時間增加約 5h。首次使用 18W 電源適配器,充電速度大幅提升,約 30min 可充至 50%電量。

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2.5.屏幕/觸摸屏:引入新供應商,降成本效果明顯

引入新供應商,成本下降明顯。本款 iPhone 11 Pro 採用全新超視網膜 XDR 顯示屏,能效提升 15%,並且配備分辨率為 2688×1242(458 ppi)的 6.5 英寸超視網膜 XDR 顯示屏,支持 HDR(支持觸感觸控,取消 3D Touch),亮度 800 尼特,觀看 HDR 內容時亮度最高可達 1200 尼特。值得關注的是本次引入新供應商,更多采用非三星供應商使得蘋果議價能力變強,進一步壓低了屏幕的價格。

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2.6.外殼與防水,蘋果外觀新亮點

外殼加工難度提升,防水效果提升較大。蘋果外殼採用玻璃塑形技術,將整塊玻璃磨去一層,僅留下攝像頭部分的矩形,提高整體感、增強防水能力、不易開裂,對於攝像頭以外部分新增亞光質感噴漆。相比上代 iPhone,加工難度增加,加工開支提升。防水膠更厚,粘著性更強,防水性能提升,可接受水深從 2 米升至 4 米。

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三. 5G 機型增量展望:關注五大增量部件

除對於蘋果手機拆解研究以外,我們也對其他品牌現有 5G 進行了拆解和分析,總結與展望未來 5G 終端增量主要在於五大領域:光學、射頻與天線、小型化板塊、電源管理與散熱、基帶與應用處理器,其中前四大領域與國內上市公司相關性較大。

3.1. TOF,5G 光學核心增量

TOF 為 5G 終端確定性部件,源於對 5G應用信息採集的剛需。光學這個板塊是我們持續關注的創新領域,該板塊既有圍繞 5G 的創新,又有自身的獨立創新點。VR/AR 等有望成為 5G 核心應用,而 3D 光感應元件是將智能手機改造為 VR/AR 終端的核心數據採集設備。我們從現階段主流手機品牌的配置也可以看出,大多 5G終端配置了 3D 光感應元件,一般前端和後端各配置一個。安卓以 TOF 為核心,蘋

果前置採用其 3D 結構光方案,未來蘋果後置有望增加配置 TOF 方案。而 3D 感應元件中,基於發射及接收的是紅外波段光束,因此需要窄帶濾光片進行濾波,隨著感應元件滲透率提升,有較大增量,這裡核心收益的標的為水晶光電。

高解析度、連續光學變焦、超感知等為光學核心創新方向。光學創新的直接影響在於第一、鏡頭數仍將提升;第二、主射分辨率仍然需要提升、感知芯片尺寸變大;第三、光學新結構如潛望式、液態透鏡的引入。受益標的包括龍頭公司舜宇光學、cis 優質標的韋爾股份、玻塑混合鏡頭的主要推手聯創電子。

3.2. Sub6G 多種方案共存,毫米波主流為 LCP

Sub6G 波段 MPI 與 LCP 天線均可以滿足傳輸要求。從傳輸效果來看,對於美國以外的地區,5G 將以 sub6Ghz 為主要頻段,該頻段 MPI 及 LCP 均具備較好的傳輸效果。從成本考慮,MPI 相對 LCP 更具優勢,蘋果在 iphone11PRO(4G 手機)中也將 LCP 大量改用 MPI,因此 MPI 在 sub6 時代更具優勢。然而,未來 5G 大場景應用,將依然需要向更高的毫米波波段進軍,因此預計品牌廠商依然會保留一定的LCP方案,持續改進和培育供應商。

毫米波推進相對會慢於 sub6Ghz,該波段 LCP 天線優勢明顯。明年蘋果 5G 美版手機有望推出,其天線大概率以 LCP 為核心。毫米波 5G 手機大致按照美國、歐洲、日韓、國內的順序推進,相對節奏會比較慢。目前可見的方案以高通的射頻前端與LCP 集成的方案為主。

5G 帶來射頻前端及天線價值量提升。射頻前端方面,從我們對於 5G 手機拆解過程中,可以明顯看到模塊集成度提升,總體價值量也在提升。我們認為國內供應商的機會在於配合華為和三星的供應鏈的新供應商引進及份額提升。天線層面,基於通信頻段增多,天線數量必然增加;材料方面如果以 MPI 為主,對於部分手機款型價格也有一定提升。

3.3. 小型化板塊:元器件、主板、結構件及封裝均有機會

主板 SLP 有望成為主流。5G 手機內部空間結構將相對於 4G 有極大變化,可以確定的是電池及攝像頭佔用的空間必然更大。安卓系手機可以騰挪的空間主要在於主板,其主板的 SLP 化預計將成為必然趨勢,SLP 簡單理解為將單層主板摺疊,減少主板面積佔用。

結構件與 sip 封裝,有望使用量增加。對比蘋果和安卓系的手機內部構造,可以明顯感到蘋果的製作工藝更加精良,結構更加緊湊。Sip 封裝和巧用結構件是其最主要原因,預計未來 5G 時代安卓繫結構件和 sip 封裝用量必然增多。

元器件進一步小型化。之前主要是封裝技術,而內部元器件小型化更是 5G 手機發展方向,器件小型化將為手機帶來更大的空間利用率。另外板對板及軟板用量增加,替換同軸線纜將進一步壓縮手機傳輸線空間佔用。

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3.4. 算力提升功耗加大,電源管理及散熱成為 5G 熱點

電源管理與散熱問題,成為 5G亟待解決的關鍵點。5G 時代,算力提升,應用處理器、基帶芯片及射頻前端將帶來更大的功耗,除電池容量增大外,5G 終端電源管理也將是較大增量。我們對比三星 S10 5G 和 4G 手機,可以看到電源管理芯片用量提升較大(由之前 6 顆增加到 9 顆)。而封裝及元器件小型化,必然會帶來較大的熱效應,現階段蘋果主要依託石墨片;而安卓系已經採用均熱板、導熱銅管等方式進行散熱處理。

3.5. 應用處理器及基帶芯片性能提升

AP 持續更新,BP 由外掛向 SOC 變化。AP 每代新款均會帶來算力的提升,而 5G時代,BP 是比較大的增量,技術方案也從外掛向 SOC 的方案進發。蘋果系基於 AP資產,BP 在 5G 時代大概率會用高通方案,因此依然 SOC 較為困難,但是其收購了 Intel 基帶芯片部門,因此未來仍然有望實現內部 AP、BP 的 SOC。

四. BOM 對比

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