iPhone4到iPhone6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？

　　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：

　　iPhone4 的三明治夾心設計。

　　iPhone5 的三段式鋁合金一體成型。

　　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 iPhone4，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 iPhone4 的釋出，原來智慧手機可以做得這麼漂亮。

　　iPhone4 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 iPhone4 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 iPhone4 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 Touch3 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 iPhone4 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 iPhone4 同時期的 Touch4 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。

　　iPhone4 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。

　　iPhone4 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 iPhone4 上面很少看到塑料件和用膠水粘合的地方。

　　iPhone4 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。

　　iPhone4 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 iPhone5。

　　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 iPhone4 麼，等了兩年你就這點能耐啊。當我後來漸漸接觸到 iPhone5/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 iPhone4 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 Touch5 和 iPad mini 上面，螢幕是通過膠水跟機殼粘合，在 iPhone5 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 iPhone5 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 iPhone5 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 iPhone6 了，當我看到 iPhone6 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 iPhone5 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 iPhone6 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，iPhone4 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 iPhone6 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 iPhone5 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 iPhone5 是方正、規整、閃耀，那麼 iPhone6 相對低調、內斂、華實。

　　單論製造難度的話，iPhone6 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 iPhone6 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，iPhone4 最為堅實，iPhone5 顏值最高，iPhone6 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，iPhone4 的邊框到 iPhone5 的金屬機身，最後 iPhone6 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。