第一部原型手机：1973年由摩托罗拉公司的约翰·米切尔（John F．Mitchell）和马丁·库珀（Martin Cooper）开发。
第一个具有移动电话功能的商业掌上电脑：1994年，由IBM公司的西蒙（Simon）开发出来。
智能手机用户：据皮尤（Pew）研究中心的报告显示，到2016年，美国77％的成年人拥有智能手机。
智能手机已经成为一种普遍存在。从小孩到老人，每个人都随身携带着这种神奇的电子通讯设备。那么，它们从何而来呢？
1973年，马丁·库珀（Martin Cooper）发明了第一个手持电话。他选择打电话给他在美国电报电话公司（AT&T）的主要竞争对手乔尔·S．恩格尔（JoeI S．EngeI）博士，吹嘘摩托罗拉公司击败了美国电报电话公司。
很难准确地定义今天的智能手机来自哪里，但可以肯定地说，有些元素来自手持手机和个人掌上电脑（PDA）。
早在1946年，美国电报电话公司就在汽车上推出了移动电话，但第一部手持移动电话几十年后才问世。美国电话电报公司继续把精力集中在汽车电话和使它们能够通信的无线蜂窝网络上。20世纪70年代初，摩托罗拉公司的约翰·米切尔和马丁·库珀率先提出了一项计划，即开发一款手持移动电话，同时打破美国电报电话公司在无线蜂窝网络运营方面的垄断。
1973年，米切尔和库珀在纽约向媒体和公众展示了摩托罗拉公司将其命名为DynaTAC的手机原型，他们的努力取得了众所周知的成功，但走向市场还是需要一些时间。直到1984年，第一款手持式手机DynaTAC 8000X才上市。它很重，让使用者联想到砖头，因此有了“砖头手机”的绰号。
尽管如此，米切尔和库珀使手持电话成为现实，打破了美国电报电话公司对蜂窝网络的控制。
1984年，当赛班组织者（Psion Organiser）电脑推出时，赛班公司（Psion）宣传它是“世界上第一台实用的袖珍电脑”。这可以说是第一台个人数字助理（PDA），尽管当时还没有PDA这个名字。1992年，苹果公司首席执行官约翰·斯卡利（John Scully）发明了“PDA”（掌上电脑）一词，用来描述该公司的产品“苹果牛顿”（Apple Newton）。1996年从Palm Pilot这款掌上电脑开始，奔迈电脑公司（Palm Computing）推出了一系列PDA。
国际数据公司（IDC）报告称，三星在全球智能手机市场占有最大份额，2016年第三季度的市场份额为21％。
从1984年塞班（Psion）公司推出的 Psion Organiser掌上电脑开始，到2009年奔迈（Palm）公司Palm Pilot掌上电脑生产结束，随着智能手机的广泛使用，PDA的市场份额逐渐下降。
直到1994年，PDA和移动电话一直是独立的，当时IBM公司首次使用IBM Simon将移动电话功能集成到PDA中。两年后的1996年，诺基亚推出的“9000沟通者”，同样把两个功能集成到一起。这些事件开启了智能手机时代，但PDA并没有消亡。
制造商花了几年时间才放弃了没有集成手机通讯功能的专用PDA的想法。然而，到2009年，全球领先的PDA制造商之一的赛班公司（Palm）推出了其首款组合PDA/手机Treo，关闭了传统PDA生产线，可以认为这是PDA时代的终结。
自智能手机市场起步以来，许多制造商都进入了这个市场。如今大多数制造商的智能手机都是基于安卓（Android）操作系统，苹果iPhone的iOS操作系统占据了第二大市场份额，黑莓（BlackBerry）和Windows Phone等其他专有操作系统几乎已经消失。
由于安卓（Android）拥有最大的市场份额，下面我们将重点介绍这个平台。
智能手机中的所有电子元件都集成在印刷电路板（PCB）上。通常包括芯片（SoC）集成电路（IC）上的系统，其中包含中央处理器（CPU），以及用于应用程序、通信、图形、内存等的处理器。
智能手机外壳是由各种材料制成的，包括镁合金、硬塑料［如丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）或聚碳酸酯］和玻璃。它们通常被涂上一层阻燃化学物质，最常用的为溴。镍有时也用于外壳，以减少电子干扰。
智能手机的显示是我们与它互动的主要方式，手机设计师努力不断改进屏幕技术，以获得竞争优势。随着时间的推移，屏幕变得更大、更薄、更轻、更节能。
图1 制造商将CPU、图形、多媒体处理、无线连接等功能集成到单个SoC芯片中，以减少移动应用程序的大小和功耗。
康宁公司是智能手机玻璃屏幕（业内称为“盖玻璃”）的领先生产商。康宁公司的Gorilla品牌玻璃具有薄、清晰度高、耐刮擦的特点。公司仍在不断改进产品性能。这种玻璃含有硅、铝、氧、钠和钾元素。
智能手机的触摸屏界面通过数字化设备实现人机交换，该数字化设备由薄而透明的导体层构成，这些导体以网格形式附在很薄的聚对苯二甲酸乙二酯（PET）塑料片上。当像手指这样的导电体靠近它时，数字仪就能检测到电荷的变化。数字仪中使用的透明导体是由铟、锡和氧化物制成的。
有多种不同的显示技术，并不断取得新的进展。原来的液晶显示器（LCDs）需要背光，而在较新的有机发光二极管（OLED）显示器中，像素本身会发光。许多智能手机现在都使用有源矩阵OLED（AMOLED）显示屏，这种显示屏通过将像素直接叠加在薄膜晶体管（TFT）电路矩阵上来驱动显示屏，从而改善了传统OLED显示屏的性能。而且更节能，可以支持更大的显示器。
智能手机的电池几乎都是锂离子（Li-ion）电池。锂电池由锂钴氧化物正极和碳负极组成。电极被物理分离并悬浮在电解质凝胶聚合物中。锂电池通常装在一个铝制的电池盒中。电池包含一个可连接电极，印刷电路板附加保护功能，以防止因过热、过度充电、短路或强制放电而损坏或起火。
图2 智能手机有源矩阵（AMOLED）显示屏包括带正电的阳极层、带负电的阴极层、有源矩阵层和有机LED层。图中没有显示的是触摸屏数字化器的图层。
智能手机由许多不同的部件组成，每个部件都对应不同的制造工艺。零部件通常由不同的公司按照智能手机设计师的设计规格生产，然后组装在一起。
1．盖玻片制造，开始是把固体颗粒形式的原料混合在一起。
2．通过自动控制在超过1000℃的温度下将混合材料熔化并混合。熔融玻璃含有铝、硅、氧，以及钠离子。
3．接下来，熔融玻璃被送入一个狭窄的垂直槽结构中，康宁公司称之为“ISO管”。熔融玻璃可以从槽的两侧溢出，并从外部向下流动。顺槽而下的熔融玻璃沿着底部到达边缘，沿槽两侧回流到一起混合。
4．一薄层熔融玻璃因其自身的重量从槽的底部拉出，不接触任何其他可能危及玻璃质量的材料。现在的玻璃质量很高，光学清晰度很高，接下来需要做的是增加强度。
5．康宁公司采用离子交换法，用较大的钾离子取代玻璃表面的钠原子。该工艺包括在熔融钾盐浴中将玻璃加热至约400℃，钾离子扩散到玻璃表面。当玻璃冷却时，较大的钾离子在表面增加一层压应力，而中心则处于张力之下。精确控制应力和张力的平衡玻璃可以达到最佳的强度。
6．另外还增加了一层易于清洁的涂层，有助于防止灰尘和油附着在玻璃上。由于玻璃表面没有灰尘和其他残留物，所以不会对玻璃产生摩擦、产生小的划痕，以及降低光学清晰度。
7．这个行业中大多数都在向AMOLED显示屏发展。这种显示屏是通过在玻璃表面上应用一系列功能层来制成的。附加功能层的方法称为有机气相沉积（OVPD）。这些功能层是在一个低压加热室中添加的。将氮加热（通常低于400℃）并用于将蒸发的有机分子输送到冷却的基底上，它们在基底上凝结成薄膜。
8．首先，清洁玻璃并涂上非晶硅。非晶硅经过激光退火处理后，转变为结构更为规整的多晶硅。该透明多晶硅层用作下一层的导电基板。
9．对于每一个连续的层，在整个表面上涂一种光敏材料。然后通过图案掩模将光照射到表面，在某些区域去除感光材料，并在其他区域保留下来保护表面。不受保护的区域暴露在化学和电气处理的过程中，这些过程会去除一些底层的多晶硅衬底。然后，剩余的光敏材料被移除，基板至此被蚀刻出该层所需的图案。之后对每一层重复这个过程。
10．接下来，敷上阳极层。阳极带正电，并吸引带负电的电子形成电流。
11．AMOLED中的AM代表“有源矩阵”。这一层被敷在阳极层的顶部，并提供一个薄膜晶体管（TFT）矩阵，驱动单个OLED像素。
12．然后是一层叫作聚苯胺的有机分子导电层，接着是一层叫作聚氟的不同有机分子发射层。有机导电层和发射层是AMOLED被称为“有机”显示器的原因。
13．最后，添加阴极或负电荷层。阴极释放出将流向阳极的电子。
14．触摸屏或数字化仪器通常夹在盖玻片和显示屏之间。许多层状材料被用来制作电容式触摸屏。
15．一种像氧化铟锡（ITO）这样的导电材料被成排地印刷在PET塑料片的一面。在第二个步骤中，将ITO印到PET另一面，此时再在列中创建交叉贴图模式。电极触点也打印到PET塑料片的两面，以便连接到一个柔性印刷电路上。
16．数字化仪通过光学透明黏合剂（OCA）与盖玻片和显示器相连。(www.xing528.com)
17．一些较新的智能手机采用了一种新技术，将数字化仪直接集成到手机的盖玻片或显示屏上，从而使屏幕更薄、更轻。
18．智能手机内的PCB需要在很小的空间内安装大量的功能模块。一个10毫米厚的PCB可能有8到12层，导电迹线薄至76.2微米。
19．由绝缘材料制成的覆铜板构成芯板，芯板将在成品印刷电路板内形成两层。将准备多个芯板，每个芯板都有一个用于所需电路设计的图形掩模。
20．在显影过程中，采用一种光敏层压板覆盖在核心铜板上。光线通过一个负像掩模照射在板上。层压板的暴露区域被改变，在层压板上留下将成为所需电路的图案。使用化学方法去除层压板的未暴露区域，只留下未被遮盖的区域。
21．接下来，在层压板未暴露保护的地方铜被蚀刻掉。
22．最后，将剩余的层压板剥离，留下铜迹线。
23．如前所述，一旦所有的内芯板都准备好并蚀刻完毕，就可以组装多层板。先铺上一层铜的外层，再在其上放一层叫作半固化片的绝缘层。接下来添加内核板，每个内核板与下一个内核板之间都有一层半固化片。在最后一个芯板上，再加一个半固化片，最后一层是铜。
24．各层通过加热至约185℃并以每平方厘米14千克以上的压力压合在一起。做好的多层板经过修剪以确保边缘光滑平整。
25．为了安装和层与层之间连接，用数控机床（CNC）在多层板上钻孔、清洁孔，然后电镀，为各层之间提供导电路径。
26．接下来，对外层铜层进行类似于芯板的处理。有一些区别，但结果是除了需要的地方，多余的铜被蚀刻掉，电路板和迹线都处理完成了。
27．在PCB的两边都涂有一层耐焊材料保护层。使用类似的遮蔽和显影工艺去除可焊接部件安装垫或孔上的助焊剂。在这些可焊区域通常用金或银做表面处理材料。
28．此时，电路板可以通过丝网印刷或激光蚀刻做标记。
29．用数控铣床完成最后的机械加工，以形成完整的印刷电路板。
30．在进行元件焊接之前，应仔细检查电路板是否存在任何机械或电气故障。
31．自动贴装机将电子元件填充到PCB中，然后在适当的位置进行焊接。
32．根据设计的不同，智能手机外壳的材料和制造方法差别很大。一些智能手机在手机中央使用镁合金一体机身，机身夹在前部的塑料边框和大部分为固体的塑料后盖之间。有些外壳主要是金属的，有时外壳本身是由硬玻璃制成的。
33．首先做出外壳的基本形状。价格较便宜的手机可能从相当薄的铝板开始，铝板在高压下冲压成型。高端手机则是使用较厚的塑料、金属或玻璃坯料制作的，通过使用数控铣床切割中间区域，为显示器和电子部件腾出空间。
34．外壳的外缘是通过数控铣床另一系列加工过程加工的。通过采用不同形状的工具，在外壳外部磨出倒角或圆边。
35．现在一些智能手机制造商使用纳米成型技术（NMT），将塑料直接注塑成型到金属外壳上。这使得外壳更轻、更坚固。
36．接下来，外壳返回到数控机床上，钻出按钮和连接器（如耳机插孔和USB端口）的孔和槽。在扬声器和麦克风格栅上也钻有小孔。
37．为了顺利完成外壳表面加工，需要数控车床额外地具有突出的铣削研磨特征和多个抛光过程，每个过程使用更精细的研磨抛光外壳表面。
38．然后用激光雕刻机在外壳上刻上公司的标志和文字。
39．与智能手机的其他大部分生产流程（高度自动化）不同，组装通常是由工人手工完成的。当智能手机下线时，每个工人都要检查前一个工人的质量。所以，质量保证是建立在装配过程中的。
40．首先，组装PCB。可插拔组件，如扬声器、麦克风和独立传感器，如加速度计，并连接在一起。
41．屏幕上最小的尘埃颗粒对最终用户来说都能看得到，所以屏幕是在一个洁净的房间里组装的，通过0.5微米的过滤器过滤灰尘颗粒。灰尘保持在每立方米1000个单位以下。工作人员组装显示器、数字化仪，并覆盖屏幕的玻璃层，以及柔性带状电缆和连接器。
42．智能手机沿着装配线向下传递，每个工人执行一组操作，直到手机组装好，为最终的测试和包装做好准备。
43．在所有的组装和测试完成后，智能手机将进行工厂重置，以恢复其初始状态。这将删除在测试期间修改的任何数据或配置设置，以便智能手机将准备好供其所有者使用。
44．每部手机都有一个独特的国际移动设备识别码（IMEI）。工作人员核实IMEI号码，并在手机背面贴上识别标签。有时贴纸在手机内部的电池组下，或在包装上。
45．智能手机被净化并放置在一个保护性的包装套筒内。
46．手机自带的所有部件（充电器、说明书等）都放在盒子里。
47．对箱子进行称重，以确保所有零件不缺失。打印标签贴到盒子上，它们包括一个重量标签，这样分销商就可以验证盒子的内容是否完整。
制造商可能会对新上线的智能手机进行100％的测试，然后逐渐减少，直至很小的测试比例，因为在生产线上已经解决了出现的问题。智能手机个别部件的制造过程中也进行了许多测试。
如前所述，质量控制被集成到智能手机的组装中。组装工人测试智能手机的物理和功能缺陷，包括确保屏幕、扬声器和麦克风正常工作。测试建立整机功耗图以确保它不高于预期，否则可能存在问题。
组装后还要进行质量测试。射频（RF）测试是为了确保手机符合全球移动系统（GSM）和（或）码分多址（CDMA）规范。在这些测试中，电话从智能手机打到工厂里的一个迷你手机发射塔，以此测试通话质量。
质量测试人员还对智能手机进行了客户体验测试。这些测试包括运行手机的各种功能，以确保一切正常。工作人员检查耳机，测试USB连接线和触摸屏，播放视频，并执行许多其他测试。
在包装前的最后阶段，对智能手机进行外观检查。
智能手机含有有毒物质，包括一些重金属，如六价铬、砷、铍和镉。这些重金属很难作为废物处理，对环境有长期的有害影响。智能手机内部的PCB含有铜、铅、锌、金、铍、钶钽铁矿和其他材料。大多数国家对这些材料的使用和处置都有严格的控制。
技术变化很快，很难预测我们将在智能手机领域看到什么样的发展。如果说过去能给我们什么启示，那就是智能手机将继续获得更多的功能，对使用者来说越来越不可或缺。
如今，制造商试图继续扩充智能手机电池容量，为用户想要的所有功能供电。电池技术的进步可能会使设备充电更安全，并增加充电间隔时间。
用户希望屏幕更大、更好，但他们也希望自己的手机更紧凑。制造商已经开始使用柔性OLED材料来制造曲面而非平面的屏幕。未来，智能手机屏幕像卷轴一样展开可能会成为现实。
允许用户使用数字钱包直接从智能手机上购物的应用程序和服务已经存在。数字钱包不是到处都能接受，也不是每个人都能使用，但这种情况在未来可能会改变。随着智能手机使用率接近100％，智能手机用户和他们购买手机的公司都将受益于数字货币的广泛使用。
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