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模块化手机
编辑:浩

模块化手机(英文名:Project Ara),就是利用模块化设计理论设计出来的一种手机。它与传统的手机集成化设计是不同的,传统的手机集成化设计指的是将手机的射频单元、电源单元、模拟基带芯片、数字基带芯片、flash等所有功能器件集成在一片电路板上,用金属外壳进行封闭,来实现手机的所有功能,而模组化手机,是指将手机中的各个零部件模块化,变成可替代的部件,并且提供统一且通用的接口。

20世纪50年代,欧美一些国家才提出了“模块化设计”的概念。2004年,清华大学经济管理学院谢伟发表了文章《模块化和中国手机制造业的兴起》。2013年10月份,当时还隶属谷歌的Moto创造性的提出了一项名为“Project Ara”的模块化手机项目。2014年,摩托罗拉也宣布了一项“Project Ara”研究计划,打算与Phonebloks的设计团队合作研发模块化手机。2015年1月15日,谷歌公布了ProjectAra模块化手机的细节信息,并于2015年下半年在美属波多黎各展开有限的销售试点;同年,谷歌正式推出了一款可以市售的机型Spiral 2,虽说Spiral 2的配置低于很多旗舰机型,但它的意义是重大的。2018年11月,三星电子展示了Galaxy F,在柔性OLED屏幕上用特制的透明薄膜来替代玻璃,该手机通过两个手机模块化磁性铰链将两个手机屏幕连接起来。2025年5月19日消息,Oukitel 称其最新的WP300坚固型手机是全球首款通过模块化设计,将智能手机、健身手环、无线耳机与露营灯功能集于一身的设备。2025年6月25日,Fairphone第六代可持续智能手机Fairphone6正式发布,这款手机最大的亮点,就是具有轻松拆卸和维修的特点。

模块化产品结构具有这样的特点:一个复杂的产品由多个子系统组成,每个子系统是独立设计的,但各个子系统组合起来以后,能够作为一个整体工作。模块化是组织复杂产品生产和开发的重要策略。

名词定义

模块

模块就是可以组合成系统的、具有某种确定功能和接口结构的、典型的通用独立单元。最早体现模块化设计的是德国的一个家具公司在1900年用模块化思想设计的“理想书架”。该书架的最大特点就是用户可以根据自己的需求选择不同的书架体组成满足需求的书架。虽然当时还没有模块这一概念,但是“理想书架”的设计思想体现的正是现代所称的模块化设计。此后,这种设计方法渐渐地开始被各行业所重视与采纳。

模块化手机

模块化手机就是把以上模块化设计理论应用到手机的设计中设计出来的手机。它与传统的手机集成化设计是不同的,传统的手机集成化设计指的是将手机的射频单元、电源单元、模拟基带芯片、数字基带芯片、flash等所有功能器件集成在一片电路板上,用金属外壳进行封闭,来实现手机的所有功能,而模组化手机,是指将手机中的各个零部件模块化,变成可替代的部件,并且提供统一且通用的接口。

背景

自1999年以来,中国当地手机制造企业取得了显著的发展。2003年,国产品牌手机的市场份额首次超过了外国品牌的。促进中国手机制造业发展的主要因素有四个:

第一,中国手机市场需求的迅速增长;

第二,中国手机制造业许可证制度

第三,国产品牌相对外国品牌的渠道优势;

第四,国内企业对当地市场的了解;

第五,20世纪90年代以后出现的手机产品结构模块化,给国产手机制造企业提供了进入的机会。

其中,在中国手机制造业许可证制度方面,1998年12月31日,信息产业部和原国家计委联合发出《关于加快移动通信产业的若干意见》(即“5号文”),对中国手机制造业的发展做出了重要贡献。5号文一方面对当地手机制造企业提供支持,另一方面限制了部分国外企业进入中国市场,鼓励一些没有获得许可证的企业与中国企业合作生产手机,如萨基姆公司及一些日本韩国企业。

发展应用

早期概念

20世纪50年代,欧美一些国家才提出了“模块化设计”的概念。经过逐渐的发展与完善,模块化设计的概念也越来越清晰。贾延林在模块化设计一书中,将模块化设计定义为在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上,划分并设计出一系列功能模块,通过模块的选择和组合可以构成不同的产品,以满足市场的不同需求。

模块化手机“模块化手机”的概念由来已久,清华大学经济管理学院谢伟于2004年发表了《模块化和中国手机制造业的兴起》这篇文章。他主要回答了两个问题:一,什么是模块化?二,为什么模块化对中国手机制造业的发展十分重要。他认为,下游的集成能力,是中国手机制造业兴起的关键之一。

研发生产

2013年10月份,当时还隶属谷歌的Moto创造性的提出了一项名为“Microsoft Project Ara”的模块化手机项目,尽管后来这家移动通信巨头变成了“a 联想集团 company”,但是“Project Ara”却作为核心项目被谷歌保留下来。

2014年,谷歌专门为Project Ara项目准备了一场开发者大会,除了给合作伙伴共享各种开发工具、文档之外,还有一个消息,2015年1月份,第一款Project Ara模块化手机会开卖,但最终售卖。

2014年,摩托罗拉也宣布了一项“Project Ara”研究计划,打算与Phonebloks的设计团队合作研发模块化手机。摩托罗拉把Project Ara的设计定义为包括所谓的内骨骼(endo)和模块。内骨骼是框架结构,所有模块都附着其上。模块可以是任何东西,包括新的应用处理器、新的屏幕或者键盘、第二块电池、血氧仪等。

2015年1月15日,谷歌公布了ProjectAra模块化手机的细节信息,并于2015年下半年在美属波多黎各展开有限的销售试点,谷歌还会与波多黎各大学系统的11所院校展开合作,在谷歌先进技术和项目集团与有意尝试模块化手机的波多黎各研究人员和实验室之间牵线搭桥。同年,谷歌正式推出了一款可以市售的机型Spiral 2,虽说Spiral 2的配置低于很多旗舰机型,但它的意义是重大的(市售)。谷歌给出的消息显示,该机配备了720p屏,提供处理器有两个版本英伟达 Tegra K1和Marvell PXA1928。此外,该机还提供500万像素后置摄像头,支持3G网络,其会率先在波多黎各开卖。对于这款手机,谷歌表示Spiral 2是由11个模块组成。

2018年11月,三星电子展示了Galaxy F,在柔性OLED屏幕上用特制的透明薄膜来替代玻璃,从而实现可折叠效果。该手机通过两个手机模块化磁性铰链将两个手机屏幕连接起来。

2025年5月19日消息,Oukitel 称其最新的WP300坚固型手机是全球首款通过模块化设计,将智能手机、健身手环、无线耳机与露营灯功能集于一身的设备。

2025年6月25日,Fairphone第六代可持续智能手机Fairphone6正式发布,这款手机最大的亮点,就是轻松拆卸和维修。该机采用扩展模块化设计并新增配件系统,相较于前代主要升级包括搭载骁龙7sGen3芯片、配备更大的4415MAH容量电池,以及引入新型配件接口。

产品特点

随着技术和产品功能越来越复杂,模块化的产品结构得到了越来越多的应用。模块化产品结构具有这样的特点:一个复杂的产品由多个子系统组成,每个子系统是独立设计的,但各个子系统组合起来以后,能够作为一个整体工作。模块化是组织复杂产品生产和开发的重要策略。三条设计规则决定了模块化产品的设计和制造安排的特点。这三条设计规则包括:

结构

它定义了一个复杂产品由那几个模块组成,并界定了各个模块的功能。

界面

它定义了模块间的互动方式,包括模块间的联系、沟通及协作方式。

标准

它主要定义了各个模块是否符合设计规则中的测试依据。

模块化产品结构的好处主要包括:第一,它使产品的开发成本降低了--随着技术复杂程度的提高,现在很多产品都是由多个企业协作生产和开发的结果;第二,模块化将产品分成几个子系统或模块,这有利于各制造商专业化优势的发挥;第三,它使设计者、制造商和用户的灵活性提高了;第四,模块化提高了产品的创新率。由于模块化将整个产品分解为几个子系统,因此,一个子系统的升级不影响它自身与其它子系统的联结,这为各个子系统中制造商产品生产的专业化和升级,打开了方便之门。

产品案例

中兴的Eco-Mobius

中兴通讯是全球领先的综合性通信制造业上市公司和全球通信解决方案提供商之一。Eco-Mobius是中兴通讯的设计团队设计出来的一款概念模块化手机。Eco-Mobius被分为核心模组、显示模组、电池模组、以及摄影模组。不同的模组根据不同性能和标准可自由搭配在一起,比如电池模组能串联成更大容量的电池组。除此之外,大屏幕设备甚至是平板可以通过更换更大的模板来进行组装。这个创意还获得了德国红点设计大奖

索尼的XTRUD

在2013年六月份索尼公司的设计师Francois Rybarczyk设计出了一款名为XTRUD的模块化手机,这款手机支持用户拆解,内部零件可以进行定制或升级,如图3所示。XTRUD工程试验机已经证明这一设计是极具可行性的。

Mobikoma

Mobikoma概念模块化手机是由Camille Israel研发的,Mobikoma是由一些形状、大小相同的模块和一些小的操作块所组成。Mobikoma的每个模块都具有独立的电源和处理器,可以单独运行。所有的模块都设有SIM卡槽和闪存盘,蓝牙和Wi-Fi。另有一套模块可以连接相机。人们可以根据所需求的功能组装各个模块。

Phonebloks

Phonebloks是Dave Hakkens提出的设计概念,以组装方式让用户选择合适的模组,按需要组装自己的手机,如图5所示。喜欢摄影的用户,可以安装强大的摄像头组件;使用云端储存的用户,内置存储器容量就可以小一些;老年人不需要花俏的功能、蓝牙、NFC可以统统拿走,换成大块电池和更响的喇叭等。

Fairphone第六代

2025年6月25日,Fairphone第六代可持续智能手机Fairphone6、正式发布。这款手机最大的亮点,就是轻松拆卸和维修。该机采用扩展模块化设计并新增配件系统,相较于前代主要升级包括搭载骁龙7sGen3芯片、配备更大的4415MAH容量电池,以及引入新型配件接口。

硬件规格

核心特性

创新功能

该机提供云白色、森林绿、地平线黑三款配色,Android15版本599欧元(IT之家注:现汇率约合4986元人民币),/e/OS版本起售价649欧元(现汇率约合5402元人民币)。

OukitelWP300

2025年5月,Oukitel 称其最新的WP300坚固型手机是全球首款通过模块化设计,将智能手机、健身手环、无线耳机与露营灯功能集于一身的设备。主摄旁的小屏幕是一个可拆卸的独立健身手环模块,包装内附赠腕带可供佩戴,更特别的是,手环模块还能作为蓝牙通话耳机使用。

Oukitel称其是“全球首款工业级模块化智能三防手机”具有强大的场景适应性:WP300后盖大部分区域可切换为 LED 照明灯,适用于户外探险或紧急情况;其搭载16000mAh电池,可作充电宝使用,还支持18W反向充电,可为运动相机、无人机或其他智能手机充电。

WP300 搭载联发科天玑 7050 处理器,6.8英寸 120Hz FHD +屏幕,支持 45W充电,除IP68 / IP69外还拥有MIL-STD-810H军工级防护认证,不过这款坚固型手机的机身厚度达到了23.2毫米。这款多功能设备的建议零售价为599美元(IT之家注:现汇率约合 4318 元人民币),于5月20日启动Kickstarter众筹,众筹尝鲜价为 399 美元(现汇率约合 2876 元人民币)。

发展趋势

优势

1、环保:由于手机的更新换代速度太快以至于无论手机的寿命是否已到,每过一段时间人们都会更换一台新的手机。据统计,目前国内用户大概一年半左右就会更换一次手机。换下来的手机最终的命运是出现在垃圾场,造成大量电子垃圾。手机模块化设计的提出可以很好的解决这一问题,手机的换代不再需要更换整台手机,而只是升级其中的模块即可。而且手机的模块可以互用,多台手机可以共用一个模块。一定程度上节约了资源,减少了环境污染。

2、缩短开发周期:手机采用模块化设计后,企业不需要再对整部手机进行设计,而只需要设计相应的手模块即可,缩短了产品的设计与开发周期。

3、满足个性化:手机的消费观念已由刚开始时的盲目追求多功能逐渐地发展到理性化,即人们在购买手机的时候会更多的考虑它的实用功能。模块化手机增加用户定制的可行性,即用户可以根据个人的需求及喜好选择手机,既可以节约成本,又可以满足个人需求,同时也会大大提高产品的满意度及产品的市场竞争力。

4、更新换代快:手机的发展主要就是硬件的发展,手机的升级也主要是硬件上的升级。现在手机界已经是一个硬件比拼的时代。手机的换代速度太快,一般一款手机平均半年就升级一次。随着新机的不断推出,要想跟上手机的新潮,会发现永远也跟不上最新潮的。而手机的模块化设计就为这个问题提出了一种解决方案,有需要时,换个内存或者CPU就可以升级手机了,解决了用户对手机更新换代速度太快的苦恼。

5、更新换代费用低:随着信息社会的不断发展,人们通过手机获得信息的方式逐渐增多,信息的处理量也越来越大,对手机的要求也越来越高,因此手机的更新换代速度也随之更快。目前,如果手机的性能不能满足需求了,需要更高性能的手机,唯一的方式就是再买一部完整的更高性能的新手机。有时手机的某一部分坏了,修理的价格往往达到新机的一半左右,用户一般也会选择重新购买一部新手机而不是修理坏的手机。这样整部手机的频繁更换对大部分消费者来说是昂贵的,而模块化手机可以做到哪块过时了、想换了或者坏了,直接更换这一部分即可,无需整机更换,一定程度上,为消费者减少了更换手机的费用。

劣势

1、零部件多:手机不仅有处理器、内存、摄像头、键盘等,还有各种芯片、无线模块、接口等,而且许多都是由不同的制造商制造,因此就很难设计成模块化。

2、模块的组装和兼容性:各手机制造商都有自己的一套标准,不同厂商之间很难实现模块的组装与兼容。就像汽车有自己的平台和标准一样,同品牌的部件可以换用,但不同品牌间由于标准的不同就不能换用,例如大众和丰田汽车就不能换用。

3、模块之间信号传输问题:手机中硬件彼此之间的信号传输极其迅速,要达到这个要求,最容易也最便宜的方式就是让硬件之间靠的更近。目前的手机中,无线接收组件、RAM和CPU都在同一块芯片上,基本上就是把CPU和无线接收组件放在同一块硅片上,然后在上面加一块RAM。所以要解决模块之间的信号传输问题还很困难而且很昂贵。

4、传统手机厂商的阻力:模块化手机具有更换部件获得新功能和性能的能力,用户将不再需要更换整部手机就可以跟得上时代,在降低用户更换手机的费用的同时也损坏了传统手机厂商的利益。因此,传统手机厂商是不愿做模块化手机的,从而会阻碍模块化手机的发展。

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