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智能硬件ODM行業(yè)技術(shù)水平及技術(shù)特點(diǎn)
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 華勤技術(shù)    2023-10-11

智能硬件的研發(fā)與生產(chǎn)橫跨工業(yè)設(shè)計(jì)、芯片技術(shù)、人工智能技術(shù)、屏幕顯示技術(shù)、生物識(shí)別技術(shù)、軟件算法、硬件驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)化技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域，需要將上千個(gè)零部件通過精密設(shè)計(jì)與硬件、軟件之間的相互配合、優(yōu)化調(diào)試最終形成智能手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦、智能穿戴、AIoT 產(chǎn)品、服務(wù)器等智能硬件產(chǎn)品。

通常品牌廠商會(huì)將部分產(chǎn)品委托給 ODM 廠商進(jìn)行研發(fā)生產(chǎn)，ODM 廠商需依托自身的智能硬件研發(fā)能力，向品牌廠商提出整機(jī)設(shè)計(jì)方案，方案通過后由 ODM 廠商進(jìn)行生產(chǎn)，品牌廠商對(duì) ODM 公司研發(fā)生產(chǎn)的最終產(chǎn)品進(jìn)行整機(jī)測(cè)試。

在智能硬件整機(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造過程中，涉及的零部件種類繁多，產(chǎn)品迭代速度較快，對(duì)智能硬件 ODM 公司的技術(shù)工藝經(jīng)驗(yàn)積累、產(chǎn)品自主開發(fā)及技術(shù)工藝創(chuàng)新能力提出了較多技術(shù)要求。

①電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)和交叉運(yùn)用

智能硬件的系統(tǒng)性較強(qiáng)，在較小的空間內(nèi)需要設(shè)計(jì)屏幕、攝像頭、指紋、主板、電池、喇叭等多個(gè)組件，其中涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)、顯示系統(tǒng)、音頻聲學(xué)、天線微波、PCB 設(shè)計(jì)、安規(guī)認(rèn)證等多個(gè)領(lǐng)域。

智能硬件設(shè)計(jì)公司需要具備深厚的系統(tǒng)能力，深入了解電源電路、高速信號(hào)、射頻電路、低噪放電路、音頻電路與加速度傳感器、壓力傳感器、電容傳感器、紅外傳感器等電路模塊，在不到 20 平方厘米有效擺件和走線面積的主板上做出合理的交叉設(shè)計(jì)，整合超過 1,500個(gè)零部件并解決各個(gè)模塊之間的相互干擾。

以智能手機(jī)為例，在進(jìn)行視頻通話時(shí)，需要防止攝像頭與射頻信號(hào)之間的相互干擾，并且還需減小元器件在工作狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的主板振動(dòng)聲音，提高用戶的使用體驗(yàn)。這就要求 ODM公司對(duì)硬件器件、PCB 設(shè)計(jì)、信號(hào)完整性、整體抗干擾方面均有深入的了解，綜合設(shè)計(jì)不同模塊，達(dá)到性能、體積與用戶體驗(yàn)的平衡。

②結(jié)構(gòu)空間利用

在空間方面，隨著智能硬件體積的不斷縮小，以及消費(fèi)者對(duì)于消費(fèi)電子產(chǎn)品追求極致的外觀和高屏占比，ODM 公司需要較小的體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)諸多功能并保證可靠性。以智能手機(jī)為例，窄邊框設(shè)計(jì)可以最大程度的減少屏幕黑邊，給消費(fèi)者帶來更好的視覺感受，又要在有限的空間內(nèi)既滿足點(diǎn)膠強(qiáng)度的機(jī)械可靠性要求，又不會(huì)出現(xiàn)溢膠影響機(jī)器的外觀效果，這就要求智能手機(jī)設(shè)計(jì)商不僅需要對(duì)殼體材料、點(diǎn)膠材料有深入了解還需熟悉殼體表面微孔處理并設(shè)計(jì)出合理的點(diǎn)膠路徑，在制造時(shí)也需對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行強(qiáng)有力的管控。

窄邊框設(shè)計(jì)帶來的另一個(gè)技術(shù)要求是需要在非常有限的屏幕邊框空間內(nèi)對(duì)多天線、音頻器件、傳感器進(jìn)行排布以滿足密封、隔離和透光性等存在一定矛盾的要求。例如，窄邊框設(shè)計(jì)使得智能手機(jī)的音腔空間被大幅壓縮，好的音質(zhì)效果需要大空間的音腔和出音孔。

因此，智能手機(jī)設(shè)計(jì)商需要了解結(jié)構(gòu)、模具、聲學(xué)、電學(xué)等多個(gè)學(xué)科，并從音頻電路設(shè)計(jì)、PCB 設(shè)計(jì)、軟件算法、音腔設(shè)計(jì)以及器件單體等多個(gè)領(lǐng)域系統(tǒng)提升音頻效果。因此，智能手機(jī)設(shè)計(jì)商需在電路設(shè)計(jì)方面具有較強(qiáng)的容差設(shè)計(jì)能力、在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面具有較強(qiáng)的公差管控、在軟件方面具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償算法的設(shè)計(jì)能力，最后還需對(duì)不同的使用場(chǎng)景積累大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景下參數(shù)的優(yōu)化滿足整體的需求。

③高精密模具設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)精美的外觀效果和人體工學(xué)帶來的舒適體驗(yàn)，智能硬件設(shè)計(jì)公司在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需采集大量不同人群的數(shù)據(jù)，并通過系統(tǒng)的分析，尋找適合不同人群均可接受的外觀設(shè)計(jì)。在做到精美外觀和人體工學(xué)平衡的基礎(chǔ)上，智能硬件設(shè)計(jì)公司還需在保證可制造性的同時(shí)滿足防塵防水要求。以 TWS 耳機(jī)為例，ODM 公司需要系統(tǒng)分析不同人群的佩戴方式，增加產(chǎn)品設(shè)計(jì)出模的外觀夾線位置定義，減少結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的組裝干擾，確保佩戴的舒適度。

在大批量生產(chǎn)時(shí)，工廠的自動(dòng)化組裝工藝需實(shí)現(xiàn)殼體段差小于 0.07mm，各配合間隙小于 0.05mm，才能實(shí)現(xiàn)精美的外觀效果。這就需要 ODM 公司詳細(xì)了解并控制模具材質(zhì)、加工設(shè)備、車間環(huán)境、工藝流程，并具備精度達(dá)到 0.005mm 的高精密度模具的設(shè)計(jì)能力。

④射頻天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5G 時(shí)代的到來加速了智能手機(jī)行業(yè)的發(fā)展，射頻天線系統(tǒng)作為無線終端產(chǎn)品的關(guān)鍵一環(huán)，需要在同樣甚至更小的體積下，實(shí)現(xiàn)更多的 5G 頻段，并依靠 MIMO、ENDC、多天線切換、單天線設(shè)計(jì)和調(diào)試等關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)更低時(shí)延和更高速率的需求。

在此背景下，ODM 公司需要通過合理的原理圖設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不同頻段的組合和載波聚合、ENDC等高速射頻方案。通過整機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，ODM 公司可以合理設(shè)計(jì)不同天線的位置和環(huán)境，滿足隔離度、相關(guān)系數(shù)、MIMO 等要求，并將多頻段拆分至各單體天線，降低對(duì)單個(gè)天線的指標(biāo)調(diào)試要求，最終提高射頻性能和信號(hào)質(zhì)量。

在進(jìn)行整機(jī)射頻天線設(shè)計(jì)時(shí)，還需考慮耳機(jī)、顯示屏、馬達(dá)、攝像頭等器件對(duì)射頻信號(hào)的干擾，通過硬件防護(hù)、屏蔽罩、電源端增加濾波設(shè)計(jì)、路徑端增加接地彈片等方案隔斷或干擾輻射路徑，同時(shí)通過軟件跳幀等方式分離外設(shè)和智能手機(jī)的射頻頻段，最終確保整機(jī)的抗干擾能力。

⑤零部件兼容設(shè)計(jì)

ODM 公司通常需應(yīng)對(duì)全球交付及零部件供應(yīng)的波動(dòng)，對(duì)于攝像頭、芯片等關(guān)鍵零部件需進(jìn)行系統(tǒng)的兼容方案，以提高交付彈性。這就要求 ODM 公司在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可兼容不同品牌、不同體積的元器件，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)可兼容不同品牌、不同接口的芯片，并通過軟件算法快速實(shí)現(xiàn)不同品牌零部件之間的兼容調(diào)試，從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)軟硬件版本的歸一化設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的成本競(jìng)爭(zhēng)力與運(yùn)營(yíng)和交付的效率及彈性。

⑥功耗及續(xù)航設(shè)計(jì)

智能穿戴與 AIoT 產(chǎn)品內(nèi)部的電池放置空間往往較小，為了減少消費(fèi)者的充電次數(shù)，提高產(chǎn)品的續(xù)航時(shí)間，ODM 公司需從零部件選型、功能調(diào)試、電流篩選、總線速率等方面在滿足最低工作要求的基礎(chǔ)上，最大程度降低整機(jī)工作電流和待機(jī)電流。由于智能穿戴產(chǎn)品緊貼消費(fèi)者皮膚，ODM 公司在優(yōu)化功耗的同時(shí)還可優(yōu)化產(chǎn)品的內(nèi)部器件工作時(shí)的發(fā)熱情況，給予消費(fèi)者更好的佩戴體驗(yàn)。

⑦制造精密度及一致性

智能硬件產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為精密，毫米級(jí)別的誤差就可能導(dǎo)致產(chǎn)品性能特性的大幅度變化，因此智能硬件的制造對(duì)生產(chǎn)工藝、過程管控、自動(dòng)化設(shè)備的要求較高。以 TWS耳機(jī)為例，由于其體積較小，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中不采用常規(guī)的卡勾和螺絲等固定方式，內(nèi)部的每一個(gè)零部件均需使用膠水固定，因此無法返工，對(duì)一次成型的生產(chǎn)質(zhì)量要求較高。ODM 公司需通過提升其對(duì)產(chǎn)品的容差設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中的不斷精密校準(zhǔn)降低對(duì)零部件個(gè)體差異的要求。

⑧先進(jìn)技術(shù)功能產(chǎn)業(yè)化

在 ODM 行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，優(yōu)質(zhì)的 ODM 廠商需要將市場(chǎng)中新出現(xiàn)的高端產(chǎn)品功能，通過自身的技術(shù)能力、資源優(yōu)勢(shì)等，將高端產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行成本優(yōu)化，從而廣泛快速地應(yīng)用于主流價(jià)格段產(chǎn)品中，這對(duì)于 ODM 廠商的技術(shù)能力提出了較高的要求。例如，在智能手機(jī)領(lǐng)域，蘋果等高端機(jī)型最開始推出了多攝功能，經(jīng)過 ODM 廠商的不斷迭代和成本優(yōu)化，目前該功能已廣泛應(yīng)用于市場(chǎng)主流價(jià)格段的智能手機(jī)產(chǎn)品中。此外，在將先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行成本優(yōu)化的過程中，ODM 公司也會(huì)積極尋找國(guó)產(chǎn)零部件進(jìn)行替代，加速半導(dǎo)體等產(chǎn)業(yè)國(guó)產(chǎn)替代的落地和發(fā)展。

⑨國(guó)產(chǎn)替代保證供應(yīng)鏈安全

智能硬件 ODM 公司承接了市場(chǎng)主流產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造，因此供應(yīng)鏈安全至關(guān)重要。因此，ODM 公司也會(huì)更為積極地尋找國(guó)產(chǎn)零部件進(jìn)行替代，甚至在一定程度上參與定制件的前期研發(fā)，從整機(jī)設(shè)計(jì)的角度介入并指導(dǎo)關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)，ODM廠商也成為了國(guó)產(chǎn)零部件的試驗(yàn)田和國(guó)產(chǎn)零部件企業(yè)發(fā)展的助推器。

例如，ODM 廠商憑借其對(duì)整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力的把握和技術(shù)調(diào)適能力，可在保證整體性能、體積、功耗等指標(biāo)達(dá)到客戶要求的前提下，降低對(duì)部分零部件的單體技術(shù)指標(biāo)要求。ODM 廠商也率先在整機(jī)設(shè)計(jì)中采用國(guó)產(chǎn)零部件，擴(kuò)展國(guó)產(chǎn)零部件在國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先品牌廠商中的應(yīng)用。

正是由于 ODM 行業(yè)具有以上的技術(shù)特點(diǎn)，ODM 行業(yè)已成為智能硬件產(chǎn)品的主流研發(fā)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造模式，目前大部分的主流價(jià)格段的智能硬件產(chǎn)品由以華勤技術(shù)、聞泰科技、龍旗科技等 ODM 公司研發(fā)設(shè)計(jì)并生產(chǎn)制造。上述情況在報(bào)告期內(nèi)和未來可預(yù)見的期間內(nèi)不存在重大變化。