AI大模型给手机零部件带来什么？

AI 大模型将给手机带来零部件升级。

AI 驱动产业创新，拉动手机芯片市场增长，加剧手机芯片市场竞争。AI 大模型的应用带动对移动 终端芯片计算能力、计算功耗和计算成本的需求。2023 年，高通、联发科等主要芯片厂商相继发 布端侧 AI 大模型的新一代芯片，AI 芯片算力显著提升。IDC 预计，到 2026 年，中国市场近 50％ 的终端设备的处理器将带有 AI 引擎技术。 AI引擎逐步成为手机芯片中重要的功能模块，加速芯片架构迭代。受益于AI带来的东风，苹果、 高通和三星等智能终端企业也在通过多种方式推动 AI 芯片市场的创新。为提升大模型运算能力， 一方面，CPU 和 GPU 模块持续性能和能效升级，另一方面专门的 AI 引擎（NPU、APU 或 TPU 等）在芯片架构中的重要性不断提升。以 23 年 11 月最新发布的高通 8gen3 芯片为例，其 NPU 部分大幅革新：原有的 Hexagon DSP 升级为具有全新微架构和独立供电电路的 Hexagon NPU， 包括硬件加速单元、微型区块推理单元、标量/矢量/张量单元等，并针对音频、传感器加入两个全新微型 NPU 单元；增加内存与 NPU 矢量单元间直连通道，所有单元共享两倍带宽的大容量共 享内存；整体性能提升 98％，能效提升了 40％。

支持端侧 AI 大模型的智能手机将需要更大內存，安卓旗舰机內存至少 20GB 将成为趋势。为确保 搭载本地大模型的 AI 助理在手机上流畅操作及其他功能的正常运行，安卓设备将需要超过 20GB 的内存。据芯智讯消息，此前天玑 9300 预沟通会上，联发科无线通信事业部 AI 技术高级经理庄 世荣曾解释称，一款 130 亿参数的 AI 大模型，大概需要 13GB 内存(INT8)才能运行，而智能手机 本身运行安卓操作系统通常就要占用 4GB 的内存，如果还要相对流畅的运行其他常规 APP 任务 并保活，还需要 6GB 的内存，即总的手机内存容量需求将达到 23GB。即便采用先进的内存压缩 技术，流畅运行 130 亿参数的 AI 大模型，智能手机也需至少 16GB 的内存容量，如要运行更大规 模的 330 亿参数模型，内存容量则需要进一步提升到 20GB 以上。TrendForce 预估，23 年智能 手机 DRAM 平均搭载容量年增约 14.3%，24 年有机会再成长 7.9%。 生成式 AI 对高带宽内存的需求将推动 LPDDR5 份额提升和子代迭代。2019 年 7 月，三星宣布量 产业界首款 12Gb 5.5Gbps LPDDR5；22 年 10 月以来三家主要存储厂商均已推出 8.5Gbps LPDDR5X 产品；受生成式 AI 浪潮推动，美光和海力士近期均推出了最新 9.6Gbps 产品，并分别 通过 8gen3 和天玑 9300 验证，三星也宣布将在 24 年开始生产 LPDDR5T 产品。考虑到生成式 AI 对数据访问速度的高要求，LPDDR5X/T 有望成为 AI 手机的标准配置，10Gbps 频率以上的新存 储产品研发投产进度也有望加快。

LPDDR5 国产化进程加快。23 年 11 月，长鑫存储宣布推出一系列 LPDDR5 产品并已完成与小 米、传音等国产品牌机型的上机验证，国内 DRAM 芯片产业加速进入 LPDDR5 赛道。受益于 AI 需求持续增长，国产 LPDDR5 存储产品的市场规模有望持续提升。

大模型的本地化部署使手机算力密度提升，散热升级势在必行。尽管新一代高性能处理器在能效 方面均有所优化，生成式 AI 搭载到手机终端所带来的算力密度和任务复杂度提升仍对手机散热系 统提出了更高的要求。在各手机厂商近期发布的搭载骁龙 8gen3 或天玑 9300 的新旗舰中，红魔 9 Pro 基于其电竞手机的定位，将散热系统提升作为重点，采用被动+主动双重散热模式；一加 12 采用 VC 板+导热凝胶+超导热石墨的三重材料提升散热性能；而小米 14 和 vivo X100 系列未着力 于散热系统改进。我们认为，随着生成式 AI 应用的逐步深入，手机散热性能重要性将有所增加， 且与其手机定位相适应。

锂电池容量受手机尺寸限制，负极和电解质材料升级有望带来突破。锂电池能量密度存在上限， 主流手机尺寸下，电池容量通常在 4500mAh-6500mAh 范围内，且迭代升级幅度较小。目前手机 电池容量提升的技术策略主要有负极材料改进和电解质材料改进两种。具体技术路线上，23 年荣 耀 Magic5 搭载的青海湖电池和华为 P60 Art 的硅碳负极大电池均采用硅碳负极技术，vivo X100 系列采用的蓝海电池系与宁德新能源联合开发，亦对负极材料进行了改进；而小米则于 23 年 3 月 宣布预研固态电池技术，通过将电解液替换为固态电解质，实现能量密度、低温放电性能和安全 性的突破。 快充技术是保障 AI 手机续航能力的关键之一。2023 年新推出的安卓旗舰级顶配机型均配备了功 率过百瓦的快充技术并支持 50W 无线闪充，电池多采用双电芯串联设计，充电速度提升。随着 AI 手机需求增长，大功率快充技术的渗透率亦有望不断提升。

AI+手机对轻薄短小、高集成度、低功耗、高可靠性的要求会越来越高。AI 手机将具备更强的边 缘算力、更大的数据吞吐能力、更强的环境感知能力、更高的集成度，这也意味着有限的手机尺 寸下，需要装载更多的元器件并实现更复杂的功能，元器件和系统封装都需要实现微小化。电感 等电子元器件的小型化需求增长，村田、顺络电子等实现小型化 01005 电感产品的量产；PCB 的 线路密度需要提升，超薄板对板或柔性对板连接器的需求也将提升；SiP 组装能够缩小体积，也 有望获得更广泛应用。

AI 推动手机传感器件的智能化发展。随着 AI发展，智能终端与环境感知交互的能力要求也日渐提 升，为了满足各类人工智能应用的场景需求，人机交互已从最初的按键输入/屏幕输出的单一方式，转变成语音为主、图像视频（摄像头采集）为辅的多媒体富信息交互模式。AI 影像、手机助手等 AI应用的发展和普及，将同时加速传感类元器件向智能化方向的转变，3D智能摄像头、各类生物 （指纹、虹膜等）传感器的需求有望增长。 融入了 AI 技术的 CMOS 图像传感器，可以最大化地发挥原始光信号的价值。商汤智能产业研究 院发布的《AI 传感器：智能手机影像新核心》白皮书提出，AI 软件与 CMOS 图像传感器硬件的 融合，将是智能手机影像能力持续提升的破题之道。在设备获取视觉信号的伊始，AI 传感器就可 以进行优化和处理，增强真实世界感知、提高图像和视频的质量、丰富内容细节，同时最大限度 地降低了设备功耗，并增强了数据安全性。2022年，搭载商汤 AI SDK的新增量产智能手机达 4.5 亿台，超分╱人像系列功能取得市场份额第一；公司首款 AI-ISP 芯片成功点亮，实现 AI 处理 4K 超画质视频的芯片功耗比同类产品功耗降低 50%，并提高视频质量和分辨率。