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华为折叠机Mate X6分布式玄武架构发明人,成功申请46项专利

作者 | 游玉霖

 来源 | 心声社区、蓝血研究(lanxueyanjiu)

投稿 | lanxueziben(微信)

全球合伙人招募 | lanxueziben(微信)


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在发布会现场做讲解(中间为作者)


下班后回到住处,我先给自己安排上了200个俯卧撑,快坚持不住的时候,我把思绪游离到刚刚在产线处理的棘手问题,思绪一飞,俯卧撑目标轻松拿下。稍事休息,我劈开半个西瓜配上铁勺大快朵颐,又是酣畅的一天。


同事说我对工作和健身的精神状态都很“超前”,对创新嗅觉敏锐,对技术研究执着又坚定,就像我每天给自己安排200个俯卧撑一样风雨无阻。十年如一日的保持运动,让我练就了一身的“腱子肉”。日常精力充沛,活力满满,走路生风,我也感觉每天都充满了力量。


作为Mate X6分布式玄武架构预研主架构师和专项组长,在产品预研过程中,我作为第一发明人同步申请“折叠设备和柔性电路板”专利。2024年11月21日,专利一经曝光,在微博获得了3174.1万的阅读量。2024年11月26日,在发布会现场,我向参会人员做了近两个小时的讲解,真是既兴奋又有趣。


不仅如此,在终端工作的7年,我已经成功申请46件专利,今年的“分布架构 无限想象”发明专利成为2024年度终端十大发明之一,同时听证通过商用特性专利1件,终端领域潜高专利5件,完成1件框架专利打造,将创新方案落地产品的同时,在专利申请的道路上稳步向前。


01

第一个专利,报“烫伤之仇”


从研一开始,我在学校的专利部勤工俭学,辅助老师完成专利材料的收集与审阅工作,在耳濡目染之下,我也产生了申请专利的想法。


直到现在我依然清晰地记得第一次申请专利的场景。那是2013年,同一课题组的师兄在做实验时不小心被热水烫伤,师兄伤口红肿,这种被烫伤的场景在实验室里屡见不鲜,怎么处理掉这个“危险”因素?我当下萌生了一个想法,何不发明一种能隔热防烫的实验水杯?


我很快捣鼓出一种新的实验杯,通过增加冷却和散热物质,解决把手与杯壁热度问题,并增加滤网与隔断实现容器存液多样化。之后,我抱着试一试的心态,撰写了我人生中第一篇专利。经过重重评审,专利成功交局。我找到那位“不幸”的师兄,跟他讲我已经为他报了“烫伤之仇”。


毕业那年,我已经手握9个专利,因为我申请专利的数量和质量,研究生毕业时,我顺利拿到了上海市优秀毕业生的荣誉。之后,我顺利入职了一家心仪的公司,从事机械制造及自动化工作。那时候,我在公交站台、地铁宣传框、广告媒体上,经常能看到华为手机的宣传。所谓“内行看门道,外行看热闹”,我能理解这些结构设计的门道,是一种真正的科技与艺术的结合体,一定程度上引领了未来手机的趋势。


2017年的一个深夜,一位华为工作的前辈打来电话,略显激动地跟我说:“我来到公司之后的第一个作品上市了。前后四曲玻璃,在工艺上独树一帜。正反极致对称,能给用户带来极大的视觉冲击。”


这通电话拨动了我的心弦。我兴奋地和前辈从11点多聊到凌晨两点,当晚更是彻夜未眠。新技术的冲击让我萌生了追随创新源头的念头,我也渴望有机会做点突破性的设计。通过层层选拔面试,2017年12月25日,我顺利入职华为上海研究所。


02

为天线加一条“肋骨”


来公司后,我参与设计的第一个产品是P20 Pro。这是P系列规划的第一代IP67级防尘抗水级别手机,项目正处于TR4A冲刺的关键阶段。


初到产线,防水攻关团队的兄弟们热情欢迎了我。兄弟们都穿着无尘服,但我注意到他们每个人的无尘服上都遍布着红点点,左一块、右一块,甚至有点脏兮兮的感觉,我想,我们的工作条件如此艰苦吗?


后来我才发现,加入红点无尘服大队很简单,因为验证防水时,我们需要用红墨水来模拟“水是否会进入整机内部”——通过从手机内腔吸气的方式,确认对应位置有没有红墨水进入内腔。红墨水进不来就是防水等级达标,有红墨水渗进来说明防水气密性不良,同时通过颜色可以确认泄露点和泄露路径。我当时很惊讶,这样的神奇操作是哪个聪明的脑袋想出来的!


经过近两个月的攻关,防水作为创新性卖点的难点得到解决,电池盖贴合泄露问题、装饰件点胶泄露问题、侧键密封筋泄露问题、卡托密封筋泄露问题等一一得到解决,最终防水良率达目标值。我也加入到红点大军中,对红点无尘服见怪不怪了。这段经历也让我明白,创新未必是一个很宏大的技术发明,有时候它就藏在那些细微的改变之中。


作为“新兵”,我先后参与了P20 Pro、P30 Pro项目,入职前两年在项目上积累的经验,以及与各领域专家在项目关键问题攻关中的交流,逐渐认同与理解华为产品设计语言与创新的设计理念,P40 Pro项目开发时,我转身成为了项目的整机结构主设计师。


作为主设计师,我需要考虑如何让团队碰撞出的点子克服重重困难商业落地?设计方案如何传递给专利评审专家,让他们认同其独特的价值?不单单是跟着干,我还要牵头去推动设计方案的实现。


在P40 Pro项目开发时,5G终端兴起,而5G终端天线数量越来越多,此时一个问题暴露出来:天线的性能需求和结构强度需求存在冲突,通过增加侧边开缝来增加天线数,但这样一来,侧边边框的断缝也会增加,直接影响结构强度及中框平面度良率,对整机气密性与电池盖间隙也有较大影响。


对于天线的性能需求和结构强度的冲突,我们与天线团队兄弟进行多次深入的讨论,提出一种巧妙的方案,在中框天线缝隙位置增加悬浮加强筋。悬浮加强筋就好像在开缝处纳米注塑中加了一条“肋骨”,从而解决了天线的性能需求和结构强度需求的冲突。


友商用的都是较厚的主板支架方案,未考虑轻薄终端场景下如何排布5G天线,因此,我们抢占了先机。


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方案落地后,我马上提交了专利申请,这也是我入职华为第一次提交创新idea。评审当天,我详细向专利评审专家们阐述了设计方案与收益,然而第一次并没有通过。


我反复思考没有通过的原因:结构强度提升效果呈现不明显?还是专家们没有被仿真效果展示打动?


“不能气馁啊,玉霖,再接再厉,我们看好这个方案,它会成为5G终端未来发展的必经之路。”PL始终坚定支持我。


我继续丰富方案,方案断缝处的结构强度相比较于无加强筋方案结构强度能够提28%;断缝开裂力与加接地加强筋可以达到相同效果,在保证结构强度的同时提升了天线的效率;同时,由于加强筋的悬浮处理,此方案天线性能相较于接地加强筋天线效率提升2~3 dB。


准备充分后,我再一次提交专利评审,这一次中框强度仿真收益和天线性能仿真等巨大收益的呈现完备,评审通过!这是我在公司评审通过的第一件专利。


一年之后,友商跟随了这个方案,P40 Pro的悬浮筋结构方案也成了PDU(产品部)结构部有史以来首次听证通过的重要专利并沿用至今。


03

产线老师傅的一句话成就P50 Pro


参与项目的第四年,我担任P50 Pro产品的结构专项负责人。在此之前,业界终端手机的外观设计都是静态,各种CMF(色彩、材料和表面处理工艺)的设计基本做到了极致且趋同。此时,一家电池盖供应商的PDLC(液晶)材料引起了我们的关注。工业设计团队基于此,提出了一个大胆的想法,准备做一款外观可变的新设计——涟漪云波,打造一代“颠覆式”手机外观效果,实现从静态到动态!


PDT经理与版本经理快速抽调各领域专家成立攻关团队。版本经理从项目维度拉动资源,采购从供应链维度拉通,再把外观与CMF设计、结构工艺、结构设计与交付拉齐,甚至包括了整机工艺、硬件电路设计、可靠性测试。


可初期进展不明显,在高温状态下,电池盖里的液晶会从膜片边缘泄漏,导致彩边液晶图案显示不持久。为了解决这个问题,团队的结构专家、工艺专家、材料专家等持续不断优化液晶配方,提升液晶材料清亮点与热稳定性。


为了保障量产可行性与工艺可靠性,材料学专业的相关同事研究了100多款胶水,找到一款合适的胶水能够让液晶不外泄。可是这款胶水模量非常高,非常硬,做成包围液晶的外框后,在手机跌落时,就会像异物一样把屏幕从内扎碎。


大家都很沮丧,花了两个多月时间,千辛万苦找到的胶水,却无法使用。正当我们一筹莫展之时,一天晚上,我在产线上和一位老师傅说起困境,老师傅突然灵机一动:“你们用的这种胶水跟高致密度环氧光油基本一致,如果要模量高又不希望胶量大而导致内应力,可以试试这款光油,涂覆可以达到毫米级厚度。”


之前我们的思路被局限住了,寻找的材料方向一直固化在了点胶选型,完全没有考虑液态的光油,听了老师傅的话,我们瞬间醍醐灌顶,马上详细查了这款光油的参数,当即做了样品,半夜3点多投入温箱,测试结果出乎意料的好。


那天深夜,走在厂区的路上,看着远处的灯光忽明忽暗,我们一行三人的心里却无比亮堂,步伐比以往更加坚定。


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庆祝阶段性胜利


我们驻厂6个多月,前后试制了10多款材料、100多款胶水,用了5条工艺主路径,初步达成液晶变色及浅蓝效果。之后,我和团队又用了4个月时间将可靠性、生产良率、物料供应等一一解决,通过液晶电致调光工艺,实现了动态手机外壳变色效果,达成了P50 Pro的CMF特性创新方案的成功商用,并产生了5件专利。


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P50 Pro“涟漪云波”外观


04

多领域思想碰撞

打造Mate X6架构创新


P50 Pro交付后,机缘巧合下,一个加入蓝军架构团队机会摆在我面前。时任PDU结构经理姜文杰鼓励我,架构师可以接触更多前沿的技术,发挥我创新能力强的特长,于是,我从一名结构工程师转身为一名架构师。


Mate X6的预研是我来架设部参与的第一个项目。恰逢2021年下半年,Mate X6进入设计阶段,我们先要回答一个灵魂拷问:把轻薄再次作为下一代产品的首要卖点是否合适?


预研团队面向上一代的大折叠关键痛点进行分析。大折叠的天线排布比直板机少1边,相比Mate X5的北斗短报文功能,下一代大折叠机必然要具备卫星通话功能,天线辐射体厚度进一步下降、净空变差的情况下,如何通过架构方案性能提升?在热体验方面,我们同样面临难题,传统架构方案热源集中在同一侧,叠加作用下,外壳温度更高。随着整机日益轻薄化且轴区存在较大空气热阻,跨轴热量输运代价越来越大,金属边框厚度进一步下降,金属散热面积变小,散热能力降低。因此,我认为作为下一代旗舰标杆折叠产品,Mate X6只是做到轻薄远远不够,进一步做好产品的基础体验,包括通信、散热、续航、可靠,轻薄之上的全能旗舰才是我们的目标。


基于要做全能旗舰折叠机的目标,我们决定设计一套分布式架构,通过把系统芯片和射频集成电路分开分布在主副框两边,同步解决天线排布和散热的问题。


可是要把如此复杂的软硬芯云协同的方案落地,并不容易。要把系统芯片和射频集成电路分开分布在主副框两边,必然会增加多个电连接点。在传统终端的外屏电连接方案中,我们都会使用导电泡棉,但由于Mate X6极致空间与厚度的要求,单个占据16平方毫米的导电泡棉并不适用。而且分布式架构折叠终端相对于传统架构副框放置了蜂窝天线模块,如果用传统泡棉方案,要放置6个导电泡棉,主板的布件面积将损失近100平方毫米,还会引发电连接不稳定的问题。


这些对架构的影响是致命的,如果不能解决,前期的很多预设都要推翻。为了集中研讨,我把结构总工、电连接专家、显示模组结构专家、整机工艺专家、互连FPC设计人员都拉进红区的会议室。进红区要把手机放在外面,自此,我们彻底“与世隔绝”了,不攻克难关不罢休。


一开始,我们基于经验迭代绘制了多个方案,但每画一版,都要争论半天,瓶颈迟迟难以突破,大家都很烦躁。


这时,深谙闭关研讨之道的结构总工说:“大家都平静一下,我去买包瓜子,我们一边吃一边聊。”说完,他拉上电连接专家去了吸烟区,点上一根烟,调整了一下状态,然后提着两大包瓜子回到了会议室。


一时间,嗑瓜子的声音此起彼伏,清脆悦耳。大家紧绷的神经在这有节奏的 “咔嚓” 声中,渐渐松弛下来。


就在这有一搭没一搭的讨论中,大家明显感觉到显示问题依然是最大的“拦路虎”。既然要把系统芯片和射频集成电路分开分布在主副框两边,副框增加了蜂窝天线模块,能不能用什么方案在屏幕下方替代导电泡棉?


突然,有人眼睛一亮,兴奋地拍了下桌子:“有了!用弹片减小占用面积。”


“可以再通过FPC(软板)贴合面,把弹片点状力变成面力。“有人附和道。


“可是软板贴在外屏上,不但增加了工艺复杂度,还可能压到外屏,损坏屏幕呀?”……


随着大家的不断深入探讨,我们提出了弹片“点接触”变为“面接触”的方案,分散受力,还顺道解决了6块软板形态各异的问题,对形状进行了归一。这两天的攻关基本达成了几套可仿真的方案。


为了拿出结果来证明方案可行性,我和团队在Mate X5上做了多套方案的迭代验证。测试前我们担忧的屏幕膜印、电连接稳定性等问题,都找到了对应的解决方案,得到了一部分人的认可。


接着,整机按方案细化。Mate X6首轮的试制,成功打破了所有人的质疑,证明了天线、射频、互联、硬件、装备的可行性,同时,大家最担忧的弹片区域可能导致外屏凸起、损坏的问题也得到了解决。创新外屏电连接方案专利随之产生,该方案也成为未来折叠机乃至直板机轻薄化演进必经路径方案。


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分布式玄武架构主要团队成员(左五为作者)


05

写在最后


2024年11月26日,分布式玄武架构终于随Mate X6 与消费者见面,我们团队做出了“业界想做但是做不出来”的产品方案。一件件极具竞争力的专利也在此过程中诞生了。


从2021年预研到2024年正式上市,分布式架构历经近三年的打磨。这三年里又刚好遇到疫情和长期在产线“蹲守”,我在项目里的时间远远比陪伴小朋友成长的时间多。但一有时间,我就会带着全家人出去玩,只要在家,就会拿出100%的精力在家人身上。


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工作之余,我还是有219名员工的超大党支部的党支部书记,因为对运动特别热爱,我们举办了第一届架设羽毛球赛、第一届架设篮球赛、第一届上研属地党支部委员羽毛球赛等,也结交了很多项目以外的伙伴,创新点子也有了更多的输入途径。


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上研属地党支部书记合影(右一为作者)


创新是贯穿我学生时代到现在的花火,它一遍又一遍点燃了我对新事物的好奇和热情,让我体验到做架构设计的快乐。


这七年在公司的交付经历也让我感受到,在一个圈子里,好的创新方案也并不稀缺,或许在同样的场景下,不少人都能想到同样的方案,但重要的是先人一步,第一个遇到新的场景、第一个发现产业难题、第一个抢占先机,否则,在创新的竞赛里,一步落后,步步落后。


关于未来,依托着公司前瞻性的视野和布局,我希望为产品抢占先机尽微薄之力,快速验证方案、孵化专利、在执行过程中不断和周边团队讨论、配合,在产品落地过程中找到最合适、最简洁的方法达成我们的商业价值。

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