讓人“賣腎”的 iPhone 4，在你看不見的地方改變了智能手機

一代神機 iPhone 4，它如何改變了手機的內部結構？

在上一篇文章中，我們已經詳細講解了歷代 iPhone 的結構堆疊設計，而本文則會將結構堆疊發展歷程的考據擴大到更多的智能手機品牌，并將其分為數個發展階段，通過解析每個階段中那些具有代表性的機型設計，梳理智能手機的結構堆疊歷史。

(相關資料圖)

本文作為上期，將整理 2010 年至 2018 年上半年的產品。

按照智能手機結構堆疊的目的與邏輯，我將智能手機的結構堆疊分為以下四個階段：

以早期智能手機為代表的原始階段，這時的內部結構堆疊仍未脫離功能機時代設計思路，結構復雜且空間利用效率較低（~ 2010 年）以 iPhone 4 為代表的現代智能手機結構設計雛形誕生，特征為精簡合并手機內部多余部件、元器件開始模塊化、開始追求輕薄設計的階段（2010 年 ~ 2017 年）以 Mate RS 為代表，使用雙層主板技術，進一步縮小元器件面積，并開始向硬件堆料方向發展的階段（2017 年 ~ 2022 年）以 Find X6 Pro、小米13 Ultra 為代表，立體堆疊機身內部元器件，不再單純追求模塊化、集成度，而是進一步將機身空間利用率提高至極限的階段（2023 年 ~ 至今）

智能手機結構堆疊發展的四個階段

我會詳細講解上面幾個階段中的代表性機型，聊聊每項目代表性技術的開創者與發揚者，讓大家更好地理解智能手機的發展歷史。

智能手機的設計語言

在聊具體的堆疊發展歷史前，我還是想先講講什么是屬于智能手機的設計語言，那么一切還是要從「萬惡之源」iPhone 4 說起。

在 iPhone 4 發布之前，智能手機的內部結構堆疊設計其實一直都沒有擺脫功能機時代的設計思路。那在智能手機還未普及的年代，功能機是怎樣做配置堆疊的？

在功能機的某個特定時期，手機的體積是在變得越來越小的

在實體鍵盤仍是手機必要功能的時期，功能機想要堆疊更多的功能與配置，同時還要保證其作為工具屬性的效率，因此它們難以擴張由長與寬組成的面積，往往只能在厚度這個維度做文章。

從大哥大到小靈通，早期功能手機的設計是在向越來越便于使用這個方向發展的。機身的正面有顯示屏與鍵盤，背面則需要為可拆卸電池留出電池倉；如果還要塞入大屏、全鍵盤、滑蓋，就只能讓機身厚度進一步膨脹。

這種層層堆疊的結構給手機主板留下了相當充足的空間，元器件密度和主板集成度就顯得沒那么必要了。

高端功能機層層疊疊的結構設計

也正因為如此，早年 3.5 英寸也成為了大眾認知中「手機」的最佳屏幕尺寸——這個「手機」顯然是指作為工具使用的手機，而非現在作為大眾娛樂中心的那個「手機」。

來到早期的智能手機結構，它們在堆疊尚未擺脫上述功能機時代的設計語言，你可以在它們內部看到復雜的接線、可拆卸后蓋電池的電池倉、低集成度的主板，而屬于智能手機的設計語言在此時也尚未誕生，手機結構設計仍在摸索中前進。

早期智能手機的設計可以說是相當粗獷了

橫空出世的「科技色圖」

2010 年，地球迎來了它的第一次「iPhone 時刻」，這一年發布的 iPhone 4 有多偉大我們無需再在這篇文章中贅述，僅從這臺手機的內部結構設計中，我們就能看到它所帶來的多項突破。

在那個年代，任何人第一次看到 iPhone 4 內部結構設計都會被它的整潔、高效所震撼。除了極致的外表與內在，它還帶來了諸如 CNC 一體切削的金屬框架、高精度的注塑天線等技術與工藝上的突破。iPhone 4 的結構美觀度與集成度是

iPhone 4 與同期其他安卓手機的內部結構對比（小米手機、三星 S1）

iPhone 4 的結構設計就如同是在玩弄一副精巧的智力拼圖，各個部件嚴絲合縫地堆疊、排布，造就了智能手機的第一張「科技色圖」。

但這樣一臺具有突破性設計的 iPhone 4 彼時并沒有引來 Android 廠商的大規模模仿，反而是之后采用全金屬機身的 iPhone 面世，Android 廠商們才開始爭相借鑒。

自 iPhone 4 開始，Apple 將手機的信號收發功能搭載于金屬中框的注塑天線上，對手機正面 信號凈空區 需求得到降低，所以在 iPhone 5 上，手機屏幕的比例由 4:3 加長至 16:9，并且進一步優化了機身的結構。iPhone 5 采用了更大面積的機身金屬框架，由于全金屬機身不再需要設置單獨的防滾架結構，金屬后蓋即可承擔這一功能，所以這一代也取消了玻璃后蓋結構，手機的厚度進一步縮減。

iPhone 的結構得到進一步的精簡

在當年看來這一決定似乎并沒有什么問題，全金屬的設計為 iPhone 5 帶來了更輕薄的機身，但從現在的角度來看，iPhone 開始追求一體化的金屬機身也為后來的很多問題埋下了伏筆。

在這之后，模仿 iPhone 外觀設計的產品數不勝數，比如我們曾經在上篇提到過的廠妹姊妹機OPPOR9 和 Vivo X7。但這些機型也僅僅是學習參考了 iPhone 的外觀，內部結構設計上仍然有很大的差距。只是關注全金屬機身的皮毛，卻沒有看到 Apple 在提升空間利用率方面的思考，導致這些 Android 手機使用了多余的防滾架，白白浪費了機身空間。

iPhone 的內部結構更加精簡

不過 vivo 和 OPPO 在這一階段并不能完全代表 Android 陣營的內部結構設計，同一時期那些沒有照抄 Apple 的廠商，又是如何面對用戶日益增加的功能需求與機身空間之間矛盾的呢？

Android 品牌的探索

智能手機不再是單純的通訊工具，人們對手機的功能、設計、材質要求也越來越高。對手機廠商而言，如何處理天線結構和信號收發、如何提高空間利用率、如何提高集成度，也成為了亟待解決的難題。

前面我們講了 iPhone 4 為這個行業帶來的屬于智能手機的解決方案，下面我們就從索尼、小米、三星這三家 Android 廠商逐步解決手機堆疊難題的過程，聊聊他們是如何嘗試不同方案，而最終又殊途同歸選擇類似設計的。

起個大早趕個晚集的索尼

在這里我們要提到另外一家如今已幾乎沒有存在感的品牌索尼。在「姨夫」公布 One Sony 戰略后，被消費者寄予眾望的 Xperia 做出了怎樣的探索呢？

回來吧平井姨父 我最驕傲的信仰

Z 系列的第一臺產品 L36h 的外觀設計并不講究，塑料框架的中框、非常有個性的攝像頭位置……盡管從這臺手機上還是能看出索尼想要表達的設計語言，不過相比后面的幾代 Z 系列機型，初代 Z 的設計其實有很多妥協與不成熟的地方。

強迫癥看了直接沉默

而 Z 系列的第一臺完整落實 OmniBalance 設計語言的產品則是下半年發布的 Xperia Z1，這臺手機采用由一整塊鋁材切削而成的全金屬機身結構。

這個外觀設計一下就舒服了，這才是我記憶中的索尼索尼展出的 Xperia Z1 金屬中框切削過程件

沒錯，方正機身、雙面玻璃，很容易讓人想到前面我們提到的 iPhone 4。自 iPhone 5 放棄前置防滾架結構后（什么，你不知道前置防滾架結構是啥？趕緊去看上一期 ），反而是 Android 品牌們繼承了 iPhone 4 的結構設計。

但真的是這樣嗎？

無斷點金屬中框確實為手機帶來了非常亮眼的外觀，但是這一設計也讓廠商無法將天線設置在注塑天線條帶上，為了解決信號問題，就必須在別處做出犧牲。

對比一下Z1 這個「框」和其他金屬中框手機的「框」就能發現其中蹊蹺：這臺手機的中框并沒有和防滾架相連，它真的就只是個「框」。

索尼的中框與元器件的防滾架并非一體，而是通過黑色的塑料結構連接在一起

為了保證手機的信號收發能力，索尼將手機的防滾架與金屬邊框分開，再通過塑料連接，利用這片屏幕玻璃下手機正面的塑料凈空區進行信號收發。而所謂的一體式無斷點金屬中框，也并沒有像 Apple 注塑天線中框那樣具有信號收發能力。它在本質上只是一塊影響了手機天線設計的金屬貼片而已。

兩臺手機信號收發位置和堆疊結構的區別

到了全面屏時代，手機正面的天線凈空區被大幅縮小，索尼這種天線設計便無法再做下去了，Xperia 的設計也在這個屏幕設計更迭的時代迎來了轉變。

2017 上半年發布的 XZ Premium 的結構設計依舊是老 Xperia 的味道，中框與屏幕背面的金屬背板分離，這很索尼。但是一直堅持 16:9 也不是個事，就算沒法立刻轉頭去做全面屏設計但也要提前做一些技術儲備，所以 XZ1 誕生了。

作為索尼的第一臺全金屬機身的手機，這臺手機上既擁有金屬機身上的注塑天線，為了保險起見，索尼同時也將部分天線做在了頂部的塑料邊框內，完成了作為索尼第一代注塑天線手機的任務。通過觸點連接的頂部天線和金屬邊框上的注塑天線

2018 年初，索尼立刻將注塑天線技術搭載到了自己的首款屏幕比例超過 16:9 的手機 Xperia XZ2 上。

使用注塑天線的 XZ2

而在 XZ3 上，索尼手機回歸傳統的前置防滾架結構設計，終于完成了手機結構設計的現代化歷程。

XZ3 的結構設計幾乎和現代旗艦手機一樣了

堅持不動搖的小米

接下來我們再把目光轉向小米這家直接入場智能手機市場的品牌。

作為一家年輕的手機制造商，小米沒有做功能機的經驗，這也就意味著他們少了很多歷史包袱，在手機結構堆疊設計上沒有什么條條框框的限制，從初代的 C 形主板、二代的主板電池堆疊、三代的一體聚碳酸酯機身，小米在結構設計上做了很多嘗試。

前三代小米手機的堆疊方式各不相同

而在 2014 年的小米 4 上，小米終于拿出了這套非常成熟的、對后續智能手機設計影響頗深的設計。

小米 4 是小米第一臺采用了金屬中框三明治結構的手機，即現代絕大多數安卓手機都在使用的前置防滾架結構。與中框一體的防滾架結構

與 iPhone 4 的曇花一現不同，小米 4 的設計奠定往后所有小米手機的設計思路，金屬中框、前置防滾架、單獨的后蓋結構，小米的每一代旗艦都秉承這一設計語言從未中斷，并最終讓這一設計在智能手機中普及開來。

小米手機終于有了延續性的設計

我整理了一張各家旗艦機的機身結構發展年表作為參考，通過這張表格我們就能看到各家旗艦手機結構設計的發展歷程，以及現代智能手機結構堆疊是如何變成現在的三明治結構的。希望這張表格也能讓大家對于智能手機結構設計歷史有一個全面的了解和認識：

整理這些數據真的很麻煩，點個贊球球了

知錯善改的三星

在 2014 這個節點，Android 廠商們的旗艦產品紛紛開始擺脫功能機時代的設計思路，玻璃、金屬這些更有品質感的材質開始在旗艦機外觀設計上普及開來，但彼時 Android 市場的霸主三星，其旗艦產品卻仍在塑料機身上做文章。

三星這個大塑料放 2014 年多少有點雞立鶴群了

這一狀況很快得到了改善，三星在 2015 年打了個漂亮的翻身仗。Galaxy S6 Edge 可以說是如今三星手機外觀設計的起點，雙面玻璃、金屬中框、曲面屏，這些元素讓三星 S 系列的設計徹底脫胎換骨，一躍成為當年外觀設計最精致、最具有未來感的旗艦手機之一。

先不談設計，當年這個松珀綠，就一個字，絕

而在這臺手機外觀的三明治結構之下，它的內部結構設計思路卻有些原地踏步，拆開玻璃后蓋之后你會發現，S6 Edge 內部居然還保留有與金屬中框相連的金屬電池倉，這種自可拆卸電池功能延續而來的結構其實根本沒有必要繼續存在；另外這臺手機的主板等元器件全部固定在屏幕背面的防滾架上，這一設計也浪費了不少內部空間。

你老惦記著你那逼電池倉干啥？

好在三星立刻意識到了這一設計的問題所在并立刻進行了修正，在 2016 年的 S7 Edge 上，三星終于將結構設計改為了和同年的小米 5 一樣的前置防滾架設計三明治結構，取消了完全沒有必要繼續存在的金屬電池倉設計，大幅提高了機身內部的空間利用率。

三星還是改得很快的

前置金屬防滾架設計自此開始幾乎成為了 Android 旗艦手機的標配，盡管因為需要單獨的后蓋結構，這樣的設計與 iPhone 的全金屬機身兼后置金屬防滾架設計相比，在空間利用率上依然存在一些劣勢。

但隨著時間的推移，這項劣勢將會逐漸轉為優勢，而 Apple 則要為這一設計付出越來越多的代價。

新時代的序幕

2017 年，Apple 發布了全面屏設計的 iPhone X，為了在這臺手機上塞入盡可能多的組件，同時還要把寬度控制在遠小于 Plus 版 iPhone 的 70mm，手機的集成度和空間利用率還需要進一步提高。

所以 Apple 用了一項只在十年前初代 iPhone 上曾經采用過的設計：雙層主板。

為了縮小主板空間，iPhone X 采用了雙層主板的設計

很多年以前，電池不可拆卸的 iPhone 2G 和一眾功能機比起來有些格格不入，由于采用了不需要電池倉的設計，并且還要將手機做得盡可能薄，Apple 選擇將手機的電池與主副板等元器件放在機身的同一平面上，而為了能在手機有限的面積中放下這么多部件，Apple 第一次采用了雙層主板。當年的 Apple 也不會想到，未來的自己還會重拾這項老手藝。

初代 iPhone 便已經使用過雙層主板的設計了

但雙層主板所帶來的也并不全是好事，由于后置防滾架結構在散熱方面存在劣勢，再加上雙層主板的 debuff，iPhone X 的散熱成了個大問題，這在很大程度上限制了 A11 本應該非常優秀的性能，反而是單層主板機身較大的 iPhone 8 Plus 在游戲表現和性能釋放方面有著優秀的口碑。

iPhone X 將智能手機的內部空間利用率提高到了新的境界，為智能手機的堆疊大戰拉開了序幕，但是這一次 Android 品牌并沒有落后太久。

競爭的開始

不知道你們是否意識到了一個問題，為什么前面我們所提到的那些智能手機結構的突破性設計都是 Apple 帶來的？

這個答案很簡單，那就是售價。

iPhone 的售價和巨大出貨量就決定了它能夠不計成本地拿出很多創新的設計，而 Android 在這一點上始終難以追趕。

錢不是萬能的，但沒有錢是萬萬不能的。沒錢怎么能拿出改變行業的設計呢？

部分 Android 廠商想到了溢價。而第一個在這方面搞出名頭，能夠每年一代代把高溢價堅持下去的，也許只有華為的保時捷設計。

2018 年初，華為在 P20 系列的發布會上很不合時宜地推出了一臺保時捷設計的 Mate 手機，Mate RS。某種意義上來說，華為的前幾代保時捷就是換皮，保時捷設計和 Pro 版并沒有什么本質差區別但但這臺 RS 卻完全不同。前兩代保時捷多少有點換皮騙錢的意思了

作為單獨推出的機型，它的配置和堆料并沒有像前幾代那樣受到 Pro 版本的限制，所以華為直接在它上面搭載了 P20 Pro同款的頂級相機堆料，同時還在外觀上繼承了 Mate 系列的對稱設計。

現在來看，這傳感器配置放在當年確實夠豪華，能在 DxO 取得斷檔領先是應該的

不過這個對稱設計也對機身結構產生了很大的限制。手機上半部原本用來放置主板的空間完全被豎向排布的三顆攝像頭分隔，導致華為只能在其中的半邊放置主板。這樣給主板留下的空間實在是太小，而能夠解決這一問題的設計就只有雙層主板了。

但和蘋果這樣雙層主板散熱，直接靠擺爛相比，華為這邊的準備就更充分一些。前置金屬防滾架本身就在導熱上有先天的優勢，而華為還布置了銅箔和相變材料輔助散熱，比較優雅地完成了雙層主板結構的散熱任務。

Mate RS 為雙層主板做了更完善的處置

而在無線充電這點上，由于前置防滾架結構手機的后蓋是一個單獨的部件，無線充電線圈可以直接壓在后蓋之下，相比之下 iPhone 的后置防滾架結構就沒這么輕松了，需要將金屬后殼掏空，才能放下無線充電組件。

華為只需要在電池和后蓋之間加一層貼片，而 Apple 需要在金屬后殼上切削出一整塊無線充電線圈的空間

其實我們從這里就能看出，iPhone 的后置防滾架結構已經給手機的功能實現造成很大限制了，而 Android 手機上看起來集成度并沒有那么高的前置防滾架結構，在這時反而有了一些優勢。

新的開始

2018 年華為 P20 Pro 開始，智能手機進入了一場新的軍備競賽。隨著用戶們對手機影像能力的需求越來越高，旗艦機所需要搭載的元器件也越來越多。而強大的影像背后必然是手機機身結構堆疊水平的提升。

從iPhone 的超高集成度到華為的極致堆料，手機的結構設計已經開始逼近極限，這場由兩個品牌旗艦產品掀起的堆疊戰爭終于打響。

站在上帝視角的我們知道，在這個時間節點，5G 時代即將來臨，廠商們不僅要面對用戶們日益增長的需求，還要為 5G 芯片帶來的挑戰做出準備。

在下篇，我們繼續從 2018 年出發，看看這些廠商們在面對旗艦市場即將洗牌的窗口期里，會推動旗艦產品的堆疊設計進行怎樣的新進化。

To Be Continued