iPhone 4到iPhone 6的設計、製造工藝歷程淺析

寫這篇文字的初衷是在知乎看到這個問題 iPhone4、4S、5、5s 和 6 一路走來工藝有什麼進步？又處在同時期的什麼水平？ – 蘋果公司 (Apple Inc.)。

這裡就闡述一下我對這幾個手機在設計和製造工藝上的一些看法。這 5 個型號概括起來就三個外觀：

1. iPhone4 的三明治夾心設計。
2. iPhone5 的三段式鋁合金一體成型。
3. iPhone6 的全金屬一體成型設計。

現在回過頭來看，這三代手機的設計幾乎引領了全球手機設計的風潮。無論是材質、設計還是製造工藝，有些甚至連外觀都依葫蘆畫瓢。

先說 iPhone 4，對於 iPhone 帶來的驚豔震撼，第一次是 07 年的 iPhone 橫空出世，原來智慧手機可以這麼做；第二次是 iPhone 4 的釋出，原來智慧手機可以做得這麼漂亮。

iPhone 4 的一個顯著特點是採用了 CNC 不鏽鋼邊框，前後配上玻璃，讓整機有了一種硬朗、堅固、簡潔之美。雖然第一代 iPhone 和後面兩代都用不鏽鋼做邊框，但是不同的是 iPhone 4 的不鏽鋼邊框是整個手機構造的核心和骨架，螢幕、電池主機板以及其他配件都是固定在骨架上面，是為了實現 ID 和結構設計的基礎。

要談論這個 iPhone 4 的製造工藝之前，先追溯一下它的兄弟產品 Touch 系列。

蘋果對產品的一體化追求已經到了深入骨髓的地步，在 Touch 3 上面，就用了壓鑄一體成型的不鏽鋼後蓋。

由於 Touch 上面沒有蜂窩網路要求，能夠做到更加完整的一體性，從內部來看，其實這個後蓋的工藝並沒有 iPhone 4 那麼複雜。首先，它是一快鋼板壓鑄成後蓋的樣子，在內部固定主機板等零件的構造上採用單個不鏽鋼小元件，然後通過鐳射點焊跟後蓋連線。

到了跟 iPhone 4 同時期的 Touch 4 上面，依舊是一塊不鏽鋼壓鑄成型，不一樣的是還加入了注塑成型來實現複雜的內部構造。

但是在 iPhone 身上，蘋果的要求顯然比 Touch 要高，並且要考慮到訊號問題，做起來也沒有 Touch 那樣得心應手。

iPhone 4 的不鏽鋼邊框的製造難度，無論是它的結構複雜度還是加工精度，現在看來依然是頂級水平，沒有超越者。

在不鏽鋼邊框內部構造上，並沒有像 Touch 系列一樣通過點焊來實現，而是由 CNC 直接在邊框上切削出形狀，工藝複雜度可想而知。

舉個例子，上圖中的幾個紅框標示處，上面那兩個小框框，也就是 CNC 倒鉤，是用來卡住手機背部那塊玻璃。中間那個是螺紋柱，要先在邊框上 CNC 出一個圓凹槽，然後鐳射點焊焊接，這麼做這個螺柱是要來固定螢幕。最下面的紅色長條框是把中間的不鏽鋼片鐳射電焊連線。

最右那個是天線隔斷注塑，現在看來滿大街都是這樣的注塑條，這個是蘋果的首創，注塑材料是一種質地非常堅固的工程塑料，邊框切斷後通過這種注塑材料來連線，又能保證訊號。所以，現在滿大街的金屬邊框手機都要感謝蘋果在材料學方面的探索，而不是在釋出會上譁眾取寵說我的注塑比你更好。

iPhone 4 的結構強度非常高，不鏽鋼材質本來就很堅固，然後前皮膚是通過螺絲固定在不鏽鋼邊框上，玻璃背蓋通過卡扣卡在不鏽鋼邊框上，主機板也依附在中間的不鏽鋼片上，你在 iPhone 4 上面很少看到塑料件和用膠水粘合的地方。

iPhone 4 對後續的手機市場影響非常巨大，以至於消費者都有了一種審美慣性，只要是前後玻璃，中間邊框的手機，都覺得好看。最終是，你做到了比它更大，你做到了比它更輕，你做到了比它更薄，但再也沒有誰做到了它在工藝和結構上面的水準。

蘋果產品在 ID 和結構設計上，不難發現它遵循的是化繁為簡，統一、完整、堅固、優雅。

iPhone 4 的三明治設計，包括了前皮膚、不鏽鋼邊框、不鏽鋼鋼片、玻璃後蓋四個大元件。顯然，這並不是蘋果的最終追求，時過兩年，蘋果帶來了 iPhone 5。

那晚我也看了釋出會，也跟著吐槽了蘋果的創新匱乏，這不就是一個拍扁拉長的 iPhone 4 麼，等了兩年你就這點能耐啊。當我後來漸漸接觸到 iPhone 5/S後，拆也拆了，才發現，這是迄今為止最精緻的 iPhone ，沒有之一。

在製造工藝上，相比 iPhone 4 又有哪些進步呢？

最大的進步是蘋果終於把 Unibody 技術運用到了手機上，手機外殼全 CNC 加工。

在手機制造裡面，這應該是首次這麼幹。蘋果牛逼之處就是在於它不用去看別的手機是怎麼做，用什麼工藝，它一直在手機上探索運用一些新的工藝，這些工藝並不是突然冒出來的，之前本來就有，但是蘋果卻可以不計成本的按照設計需要來執行，這就是為什麼蘋果一直獨領風騷。

初看上去，外觀上面延續了 4 的風格，但是結構和工藝完全變了，Unibody 讓機器直接變成了兩個部分：螢幕和外殼。再細說一點就是背部的三段式，上下兩部分是陶瓷玻璃。這符合了蘋果追求極簡的風格，同時 Unibody 可以讓機器做得更薄，但也對機身內部構造提出了更大的要求，訊號問題也更難處理。

外觀上面相比 4 變得更加精細，這種精細體現在無處不在的高光倒角上面：邊框上下邊倒角、按鍵高光、底部揚聲器孔倒角、不鏽鋼耳機和閃電介面倒角，甚至連底部兩顆螺絲的密紋高光都不放過，這些全部通過 CNC 精雕實現。

背部 LOGO、iPhone 字樣都通過特殊的陽極氧化，加上上下兩端的玻璃，配合蘋果對精度的高要求，所以無論你哪個角度觀看這部手機，都透露出一種精緻的氣息。

說回製造工藝，Unibody 的設計必然付出昂貴的 CNC 加工成本，產能也難以提升。需要代工廠購置更多的機床，這方面蘋果甚至是給代工廠購買機器，扶持對方實現自己的產能需求，有時候為了實現要求，直接把供應商給收購。

跟 4 的不鏽鋼框架不一樣，5 的整體都是圍繞著 Unibody 後蓋來展開，這個後蓋需要 CNC 出來安放主機板、攝像頭、尾插排線等細小構造，例如螢幕總成則依舊通過卡口卡在機身上，做手機的都知道，卡口是很難控制好精度的地方，大多數的做法是通過膠水解決。

在一樣用 Unibody 的 Touch 5 和 iPad mini 上面，螢幕是通過膠水跟機殼粘合，在 iPhone 5 上，蘋果也可以這樣做，但是這樣做就是對結構的妥協，但是大部分廠商都是通過膠水粘合，即能做到精度又能省事。

我們再來看看 iPhone 5 之後其他 Unibody 手機是怎麼做的。

這是 HTC ONE M7，當時風靡一時，通過拆解可以看到，它的 Unibody 後蓋上面邊緣是有一圈注塑，還有膠水，而且，它的後蓋就只是一個後蓋，主機板等全部依附在螢幕那邊，在結構複雜度上面先比 iPhone 5 略遜一籌，說白點就是這樣做更簡單，但是 M7 的背部弧線也是一個 CNC 難點，如何讓弧線平滑過渡需要付出多一點工時。

再來看看 ONE 系列的第二代 M8，這一代有了進步，變成了全金屬，雖然捨棄膠水改用卡扣，但是仍舊只充當後蓋。不過放眼全球，它也是第二好的 Unibody 設計了。

說到 iPhone 6 了，當我看到 iPhone 6 的諜照的時候，我不相信這是蘋果的設計，這粗壯的天線條成了大家集體吐槽的焦點。

跟 5 對比發現，它把 iPhone 5 後背的陶瓷玻璃都剔除了，手機外觀就剩兩個大元件：螢幕和機身。原來這才是真正的全金屬，這也是蘋果追求一體性的極致體現吧。

蘋果兩年做一個 ID，這兩年裡面，也許出了上百種設計，最後選擇這種設計，也有它堅持的理由，手機越來越大，再延續之前四平八穩的 ID，顯然有點不適合持握，現實生活中我們接觸的物件裡面，方正的東西佔絕大多數，這樣的設計是更討喜，也更符合人們的心理預期，但如果蘋果依舊把 iPhone 6 做成 5 的樣子，做更薄，出來的效果必定會比現在的樣子好看，但是那樣怎樣，那只是一種保守的設計。

所以，蘋果必須拿出一種全新的設計來挑戰自己。

改變風格後的 iPhone ，從方到圓，機身變大，做成弧形的邊框利於握持。這樣還不夠，蘋果把螢幕也要做成大 2.5D 與邊框相匹配，做到手機的側面中心對稱這沒什麼，iPhone 4 以來很多手機都可以做到，但是在弧形邊框上要做到幾乎完美對稱，目前還沒發現比 iPhone 6 更好的了。

弧形邊框的 CNC 加工難度比 5 的直面要更難，我覺得最難的是螢幕的弧形跟邊框弧形的匹配問題，要把這條弧線做到不斷層，就是弧線順暢過度，這對於組合件來說難度太大了。

沒有靚眼的高光邊，沒有了方正的外形，看上去必然是沒有了 iPhone 5 的精緻感。更要命的是還有突出的攝像頭、過粗的注塑條。如果說 iPhone 5 是方正、規整、閃耀，那麼 iPhone 6 相對低調、內斂、華實。

單論製造難度的話，iPhone 6 的難度是要大過 5 的，它要克服訊號問題，6 支援的頻段比 5 要多，但是卻把 5 上面的玻璃去掉了，完全的一體金屬，還加入了 NFC 功能，這些對機身的設計提出了嚴重的考驗。

現在市面上也有了一大堆把邊框做成弧形，正面一樣 2.5D 玻璃，有的也在背面貼個 2.5D 玻璃，出來的成果也只是材料的堆疊而已，從來沒有哪一部手機做到了 iPhone 6 這樣的渾然感，哪怕兩部手機的價錢一樣。

後記：

這三代產品裡，iPhone 4 最為堅實，iPhone 5 顏值最高，iPhone 6 更像是成熟之作。通過迭代發現，蘋果一直在一體化金屬機身上面前進，iPhone 4 的邊框到 iPhone 5 的金屬機身，最後 iPhone 6 更徹底的全金屬，制約蘋果的只有訊號問題。

最後想說的是，當外界在誇讚以喬納森為首的蘋果工業設計團隊的同時，也請給他們優秀的結構工程師和射頻訊號團隊一點肯定。