2.5 能量、人机总成与散热屏蔽

把手机翻过来，隔着后盖用手指轻按中部，你会感到一块平整而略有弹性的区域。那是电池，机身里最大的单一部件。前几节我们看过了主板、SoC、射频和摄像头。它们加起来，往往只占机身内部的一小半。剩下的空间里还有四个大模块：电池、振动马达、扬声器、屏幕。另有两样“隐形”的结构贴在主板和中框上，一样负责挡电磁干扰，一样负责导热。本节就来认识这些部件。

2.5.1 四大模块瓜分剩余空间

先用一张表看清它们的分工：

这四个部件体积都不小，而且都难以“微缩”：电池容量取决于材料的体积，扬声器要有空气才能发声，屏幕面积由手掌决定，马达靠质量块来回运动产生震感。所以，这几样东西占多少空间、放在哪里，很大程度上决定了一部手机的厚薄和手感。

2.5.2 电池：把能量塞进更小的体积

为什么是双电芯？ 如果拆开某些快充机型，你会发现电池是两块并排或上下排列的电芯，而不是一整块。打个比方，往水池里注水，开两根水管比一根粗管更容易控制。电芯分成两块后，每块承担的充电电流和发热都更小，配合后面章节讲到的电荷泵快充，就能在较高功率下安全充电。

正负极材料的升级。 锂电池的能量存在正负极材料的晶格里。常见的改进有两项：

• 高压实钴酸锂正极：钴酸锂是手机电池最常用的正极材料。“高压实”是指在制造时把材料压得更紧密，同样的体积能装进更多活性物质。可以想象把一箱衣服压实后再塞几件进去。
• 硅碳负极：传统负极多用石墨。硅能容纳的锂离子比石墨多，但充放电时体积变化很大，容易“胀裂”。把硅和碳复合，就是让碳像一张网一样兜住硅，在提高容量的同时控制膨胀。

这两项改进的目标一致：在不增加电池厚度的前提下，尽量提高能量密度。至于锂离子在晶格中如何“进出”，第八章会再从电化学原理讲起。

2.5.3 振动马达：手指能感到的“10 毫秒”

在键盘上打字，每按一个键手机轻轻“嗒”一下；拨动闹钟的时间滚轮，能感到一格一格的“咔哒”。这些触感来自线性振动马达（Linear Resonant Actuator，简称 LRA）。

早期手机多用转子马达：一个偏心小块高速旋转，“嗡嗡”地抖。它的问题是启动慢、停不住，振动总拖着一段余震，手感发“糊”。线性马达改成让一个质量块沿直线来回运动。常见的 X 轴线性马达，质量块沿手机横向（X 轴）运动，行程较长，震感更清晰、方向感更强。

衡量好马达的一个关键指标是启停时延。常见的说法是小于 10 毫秒，也就是说马达能在极短时间内起振又立刻刹住。只有这样，振动才能和屏幕上的动画、按键动作同步，让手指觉得“按到了实物”。这类马达由瑞声科技、立讯精密等厂商制造，它们的工作原理会在第三章“人机交互末梢”中细讲。

2.5.4 扬声器：为什么要往里面“撒小球”

扬声器靠振膜推动空气发声。振膜背后需要一个密闭的空腔，叫音腔。音腔越大，振膜往后运动时受到的空气“反推力”越小，低音越饱满。这就像在小房间里和在大礼堂里拍手，声音的厚度不一样。

但手机里没有多余空间做大音腔。一种常见的办法是：在密闭扬声器的音腔中填充 BASF 制造的吸音纳米微球。这些微球内部有大量微小孔隙，声波压缩空气时，一部分空气会进入孔隙被“缓冲”，效果相当于把音腔变大了。也就是说，物理体积不变，等效声学容积扩大了。

手机常配置双立体声扬声器，通常一个在底部，一个与听筒共用顶部开口。横屏看视频时，左右声道分开，就有了立体感。

2.5.5 柔性 OLED 屏幕：既是窗口也是触点

屏幕是我们每天看得最多、摸得最多的部件。如今的高端手机普遍采用柔性 OLED（有机发光二极管，Organic Light-Emitting Diode）。和需要背光的液晶屏不同，OLED 的每个像素自己发光，所以屏幕可以做得更薄，黑色更纯，因为像素直接熄灭。

“柔性”是指发光层做在可弯曲的基底上，而不是硬质玻璃上。这让屏幕边缘可以弯折甚至折叠到机身背面，为第四章要讲的“COP 封装”留出余地。柔性 OLED 屏幕的主要制造商包括三星显示与京东方。

2.5.6 两层“隐形铠甲”：屏蔽罩与均热板

金属屏蔽罩：给芯片盖“隔音房”。 打开主板，你会看到许多芯片被一个个银白色的小金属盖罩着。这些盖子通常由洋白铜（铜、镍、锌合金）制成，直接焊接在主板的接地引脚上。

为什么要这样做？手机里同时运行着处理器的高速时钟、射频的发射信号、电源的开关动作，它们都会向外辐射电磁波，互相“串门”，这叫电磁串扰。金属罩接地后，相当于给每个敏感区域建了一间法拉第笼式的“隔音房”，外面的干扰进不来，里面的噪声也传不出去。焊死而不是卡扣固定，是为了让接地更牢靠，屏蔽更彻底。

超薄均热板：会“出汗”的散热片。 玩大型游戏时，手机背面某一处会先热起来，那正是 SoC 所在位置。SoC 在高负载下会产生数十瓦热量，如果这些热量集中在指甲盖大小的地方，芯片很快就会过热。

解决办法是均热板（Vapor Chamber，简称 VC）。手机里常见的厚度只有 0.3～0.4 毫米，比几张纸叠起来还薄。它是一块密封的扁平金属腔，内部抽成低压，封入少量纯水，并带有毛细结构。工作过程是一个循环：

1. 蒸发：靠近 SoC 的一端受热，低压下的水很快汽化，吸走大量热量；
2. 扩散：水蒸气迅速流向较冷的区域；
3. 冷凝：蒸气遇冷凝结成水，放出热量；
4. 回流：液态水沿毛细结构流回热端，开始下一轮。

这种汽化—冷凝相变循环，搬运热量的效率远高于一块实心铜片。它把 SoC 的热量迅速均摊到整个金属中框上，再由中框和后盖散到空气中。这就是为什么游戏时整台手机都会温热，而不是只烫一个点：热量被“摊开”了，芯片才能持续工作。

2.5.7 小结

到这里，机身内部的主要部件都已登场：主板和 SoC 负责计算，射频负责通信，摄像头负责采光，电池提供能量，马达、扬声器、屏幕和人打交道，屏蔽罩与均热板在背后保证整个系统互不干扰、不被热垮。这些部件来自不同国家和地区的不同厂商，它们是怎样汇聚到同一部手机里的？下一节我们把视野拉远，看看全球智能手机供应链如何分工。