一部手機中至少有8項諾貝爾獎

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　　文/閆學(xué)功

　　來源：雪豹財經(jīng)社（ID:xuebaocaijingshe)

　　手機新品越來越多，用戶卻越買越少。展望2022年，全球智能手機出貨量將同比下降7.8%至12.5億部，這一數(shù)字低于2014年的13.18億部。

　　一部手機中至少有8項諾貝爾獎。手機上的幾大重要硬件，無一不是上個世紀(jì)提出的基礎(chǔ)理論的落地應(yīng)用。但近年來，手機創(chuàng)新已被最底層的基礎(chǔ)科學(xué)研究卡住脖子。

　　手機創(chuàng)新還面臨著現(xiàn)實商業(yè)的桎梏。出于對研發(fā)投入性價比的考量和對銷量的擔(dān)憂，廠商更傾向于守成，絕少將大量資金投入前景不明的創(chuàng)新領(lǐng)域。

　　科幻小說《三體》中，外星人的高級AI“智子”利用自己的能力干擾人類的物理學(xué)實驗結(jié)果，從而鎖死了基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展，導(dǎo)致一群科學(xué)家信仰崩塌。

　　自2018年以來，智能手機的創(chuàng)新開始裹足不前，除了5G商用和折疊屏，各大廠商“擠牙膏式”的創(chuàng)新飽受用戶詬病。

　　有人戲稱，智能手機的創(chuàng)新能力已被智子鎖死。

　　手機進入微創(chuàng)新時代，鎖死的不僅是創(chuàng)新，還有用戶的錢包。也是在2018年，猛增10年的全球手機銷量遭遇拐點，出貨量同比下降4%，此后再未提振。市場調(diào)研機構(gòu)、預(yù)計，2022年全球智能手機出貨量將同比下降7.8%至12.5億部。這一數(shù)字，低于2014年的13.18億部。

　　鎖死智能手機創(chuàng)新能力的智子，究竟是什么？

　　創(chuàng)新：從飛速到蝸行

　　靈動島不靈動，庫克吃老本，讓今年的iPhone 14備受詬病。曾引領(lǐng)智能手機創(chuàng)新的蘋果，如今卻被打上了毫無創(chuàng)新的標(biāo)簽。

　　糟糕的是，被智子鎖死創(chuàng)新的不只是蘋果。“一年一個小更新，五年一個大更新”，已成為整個智能手機行業(yè)的通病。

　　智能手機上一次有較大創(chuàng)新還是在3年前，即5G商用和折疊屏。但折疊屏手機價格動輒上萬元，再加上技術(shù)不成熟，并未成為市場寵兒。咨詢公司Trend Force此前預(yù)測，2022年OLED折疊手機滲透率將達(dá)到1.1%。

　　再上一次讓用戶眼前一亮的創(chuàng)新，是2017年推出的全面屏。2018年，用戶一年的等待，只換來了手機屏幕占比提升了1個百分點。也是在這一年，智能手機市場迎來前所未有的局面。（詳見雪豹財經(jīng)社《智能手機大退潮，它失落的權(quán)杖將被誰拾起》）

　　“智能手機的創(chuàng)新已經(jīng)停滯，我們只能逐步改進成功的老設(shè)計，這對所有人來說都是一個挑戰(zhàn)。我們目前并不清楚，下一次顛覆性創(chuàng)新將來自哪里。”市場研究公司CCS Insight的研究主管本·伍德（Ben Wood）在2018年接受CNBC訪談時，曾直言不諱評論過手機的創(chuàng)新。

　　智能手機的創(chuàng)新速度如同蝸行，以至于人們似乎忘了，迄今已有近40年歷史的手機，曾經(jīng)歷過飛一般的更新迭代。

　　1983年，摩托羅拉推出世界上第一部商用手機Dyna TAC 8000X，售價高達(dá)4000美元，重達(dá)2斤。當(dāng)時，這塊昂貴的“磚頭”僅能用1G信號通話半小時，再無其他功能。4年后，摩托羅拉3200在中國售賣，也就是一代人熟悉的“大哥大”。

　　在這個階段，手機還只是通話機。

　　馬丁·庫帕，Martin Lawrence Cooper，美國著名發(fā)明家，曾供職于摩托羅拉，后創(chuàng)辦通訊技術(shù)研究公司，因率先研發(fā)出移動電話，被稱為“移動電話之父”。

　　進入90年代，信號更穩(wěn)定、加密性良好的2G技術(shù)出現(xiàn)，摩托羅拉慢了一步，愛立信和諾基亞后來居上。1992-1998年，諾基亞先后推出了能發(fā)短信和內(nèi)置游戲的手機。1999年，摩托羅拉推出折疊手機，諾基亞發(fā)布了內(nèi)置天線的手機。

　　自此，手機進入功能機時代。

　　2000年之后，進入3G時代的手機加快了創(chuàng)新的步伐。雙屏、觸摸屏和彩屏手機相繼出現(xiàn)，屏幕越來越大，MP3、拍照、上網(wǎng)、儲存等功能日漸豐富。諾基亞等品牌配備了塞班操作系統(tǒng)，智能手機雛形初現(xiàn)。

　　2007年，喬布斯手持初代iPhone橫空出世，集合了iPod、觸摸屏和上網(wǎng)功能，聲稱要“重新發(fā)明手機”。2008年，蘋果發(fā)布iPhone 3G，這款手機擁有獨立操作系統(tǒng)，首次搭載App store，用戶可以自主下載新的應(yīng)用程序。

　　以此為標(biāo)志，蘋果正式拉開了智能手機時代的帷幕。

　　目前的智能手機外形仍沿襲了15年前發(fā)布的初代iPhone

　　蘋果邁出了手機創(chuàng)新史上的重要一步，但新的桎梏也悄悄埋下種子。

　　智能手機問世已有15年，從堪稱革命性創(chuàng)新的iPhone 4發(fā)布至今，智能手機為人稱道的重大創(chuàng)新僅有全面屏、人臉識別、折疊屏等，其余更多是原有概念基礎(chǔ)上的縫縫補補，少了從無到有的顛覆。

　　被基礎(chǔ)科學(xué)研究卡脖子

　　看似平常的手機背后，藏著人類科技發(fā)展的秘密。

　　有“中國量子力學(xué)之父”之稱的物理學(xué)家、科學(xué)院院士潘建偉在一次公開演講中稱，“一部手機中至少有8項諾貝爾獎。”

　　換句話說，手機創(chuàng)新的彈藥庫不是喬布斯們的靈感，而是基礎(chǔ)科學(xué)研究。

　　在硬件方面，手機的重大創(chuàng)新主要集中在通信信號、芯片、攝像、內(nèi)存、屏幕、電池等方面，與物理和化學(xué)息息相關(guān)。

　　從打電話到發(fā)短信，再到可以上網(wǎng)、人機交互，手機功能的變化離不開通信技術(shù)的發(fā)展。通信信號從1G到5G，傳輸速度更快，使用場景更多。目前，通信技術(shù)尚未觸及天花板，業(yè)界預(yù)計2030年6G可以商用落地。

　　尚未遇到物理瓶頸的內(nèi)存，也是智能手機為數(shù)不多能保持更新的硬件。各大廠商紛紛推出1TB內(nèi)存，作為旗艦機的標(biāo)配。

　　但在通信技術(shù)和內(nèi)存之外，其他幾項關(guān)乎手機創(chuàng)新命脈的底層技術(shù)，均已觸到了天花板。

　　近年來，安卓廠商的芯片屢屢翻車，高通驍龍因散熱問題被戲稱為“火龍”。蘋果的A系列芯片雖然穩(wěn)定迭代，但也已告別了大踏步的性能提升。A9比上一代產(chǎn)品性能提升了70%，但從A12到A15只提升了40%。

　　這個現(xiàn)象背后是芯片制程問題。1965年，英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾提出摩爾定律，含義是在價格不變的情況下，芯片的晶體管密度每隔18個月就會增加一倍，性能也會增加一倍。

　　但這只是理想場景，在現(xiàn)實情況下，芯片制程工藝是有極限的。

　　通俗地說，芯片工藝就是在硅片上用激光“雕花”。nm（長度計量單位納米）數(shù)值越小，意味著雕刻的尺寸越小，處理器內(nèi)的計算單元越多，處理器的性能也越強。但進入7nm工藝后，難度越來越大，摩爾定律開始失效。目前，3nm芯片已遇到瓶頸，從物理學(xué)極限上來說，硅片最多能承載1nm精度。

　　性能越來越難突破，成本卻越來越高。英偉達(dá)創(chuàng)始人兼CEO黃仁勛在今年直言：“摩爾定律已經(jīng)死去。”

　　手機攝像頭面臨同樣的困境。

　　從夏普2000年推出第一款11萬像素的拍照手機開始，拍照功能成為兵家必爭之地。（詳見雪豹財經(jīng)社《22年鏡頭“卷”史，智能手機之戰(zhàn)卷進死胡同》）經(jīng)過20多年發(fā)展，手機像素提升了1000倍，但攝像功能也已碰上了天花板。

　　事實上，影響手機攝影能力的關(guān)鍵指標(biāo)不在像素，而在于傳感器尺寸（CMOS）。一般來說，傳感器越大，成像效果就越好。礙于手機的尺寸和能耗，目前1英寸的傳感器已是極限，前置攝像頭更是因為全面屏的普及久未更新。

　　用戶感知明顯的手機屏幕和電池，也有類似的“成長的煩惱”。

　　全面屏普及后，手機屏幕提升到了2K分辨率，還出現(xiàn)了折疊屏。但受限于材料，折疊屏難以徹底抹除折痕，更高清的4K屏幕則無法解決能耗問題。

　　鋰電池是手機上進步最緩慢的硬件，鋰電池技術(shù)從80年代問世至今沒有革命性進展，進一步優(yōu)化的空間有限，科學(xué)家們也仍未找到更優(yōu)的電池材料。礙于手機大小和輕薄度的要求，目前主流廠商的電池容量被鎖死在了4000~5000毫安。

　　最底層的基礎(chǔ)科學(xué)研究卡脖子，手機創(chuàng)新的彈藥庫逐漸枯竭。

　　商業(yè)桎梏：沉重的現(xiàn)實引力

　　作為普及率最高的數(shù)碼產(chǎn)品和應(yīng)用技術(shù)的集大成者，手機承載著用戶很高的期待。15年未有重大進化的手機，已很難滿足人們更多的需求。

　　扎克伯格在6年前稱，未來智能手機將被VR、AR等頭顯設(shè)備取代。比爾·蓋茨則認(rèn)為，未來的手機將類似于“電子紋身”，直接在人體中，繼承手機的所有功能。

　　但無論想象如何天馬行空，手機終究不是實驗室里的藍(lán)圖，而是最終要落地的商品。鎖死手機創(chuàng)新能力的智子，既是遭遇瓶頸的基礎(chǔ)物理學(xué)，也是商業(yè)市場的桎梏。

　　從牛頓的三大力學(xué)、麥克斯韋的電磁學(xué)、愛因斯坦的相對論到量子力學(xué)，基礎(chǔ)物理學(xué)在很大程度上決定了科技的高度。在此基礎(chǔ)上，蒸汽機和電氣化引領(lǐng)了第一次和第二次工業(yè)革命，光電效應(yīng)和量子力學(xué)構(gòu)建了互聯(lián)網(wǎng)信息時代，也醞釀了智能手機的誕生。

　　應(yīng)用科技要落地，根基都在基礎(chǔ)物理學(xué)。

　　然而，當(dāng)前的基礎(chǔ)物理學(xué)如同科學(xué)家們在前人的基礎(chǔ)上修修補補，好比一座大廈，只是在內(nèi)部搞搞裝修，甚至只是在房間里增加一把椅子。

　　2022年的物理學(xué)諾貝爾獎頒發(fā)給了3位量子信息科學(xué)家，但他們驗證的理論早在近60年前就已被提出。而回頭來看手機上的幾大重要硬件，無一不是上個世紀(jì)提出的基礎(chǔ)理論的落地應(yīng)用，相當(dāng)于在吃近百年前的科學(xué)老本。

　　更何況，作為面對全球數(shù)十億用戶的大眾商品，性價比是手機不得不考慮的因素。

　　一個典型的例子是，在跨過物理學(xué)的門檻之前，3nm的芯片制程先撞上了市場的冷臉。今年，臺積電宣稱3nm芯片量產(chǎn)被延遲，瑞銀在一份報告中揭露了真相：“這是因為臺積電的先進工藝3nm面臨無客戶的窘境”。由于3nm芯片的價格過高，廠商不愿意為其買單。另一家芯片大廠三星也有類似困境。

　　再比如，石墨烯電池重量更輕，充電速度比鋰電池快數(shù)十倍，但高純度石墨烯的價格動輒每克上千元，很難應(yīng)用到手機上。

　　手機屏幕從劉海屏進化到水滴屏，在用戶眼中可能僅僅是1%的提升，但對于廠商而言，可能已經(jīng)是投入大量人力、物力和時間所能達(dá)到的極限。

　　正如《三體》中所說：“任何超脫飛揚的思想都會砰然墜地，現(xiàn)實的引力太沉重了。” 

　　出于對研發(fā)投入性價比的考量和對銷量的擔(dān)憂，廠商更傾向于守成，絕少將大量資金投入前景不明的創(chuàng)新領(lǐng)域。用戶不愿意為微創(chuàng)新買單，又導(dǎo)致銷量下滑。

　　在人類歷史上，創(chuàng)新總是線性積累，到某一臨界點后發(fā)生指數(shù)爆發(fā)。從只有通話功能的大哥大到連接萬物的智能手機，手機的創(chuàng)新并未徹底停滯，只是進入了“大爆炸”之后的瓶頸期。

　　突破“智子”封鎖，誰會是下一個時代的先行軍？

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