智能手機省電秘訣:看如何從設計源頭來降低功耗
越來越多的用戶對智能手機的“電池耐用性”感到不滿。雖然智能手機還有望進一步高性能化,但電池容量的增大卻無法抱有太大的期待。不放過任何可能性,徹底減少耗電量的挑戰(zhàn)已經(jīng)開始。
智能手機已經(jīng)完全成為了手機的主角。在智能手機順利普及的同時,用戶對一個問題的不滿也爆發(fā)了。這就是電池的電量減少得太快了,也就是常說的“電池耐用性”非常差。智能手機用戶對電池耐用性非常不滿。
手機廠商也開始有了危機感。某手機廠商的技術人員表示,“我們最初只是著眼于推出智能手機產(chǎn)品,而近一年來則是將提高電池耐用性放在了優(yōu)先位置”。手機廠商正在部件廠商的協(xié)助下,采取措施兼顧手機的高性能化和低功耗化。
而且,還有更大的障礙在等待著手機廠商和部件廠商。這就是估計今后智能手機的性能提高幅度將超過電池容量的增幅(圖1),因而迫切需要進一步推進低功耗措施。
圖1:電池容量與性能之間的鴻溝逐漸擴大
智能手機運行的處理今后將更加復雜,而充電電池的容量卻無望增加。必須通過減少浪費耗電、提高處理的電力效率等措施,來降低性能提高所帶來的耗電量。智能手機的耗電量顯著增加
智能手機的電池耐久性之所以成為一個問題是因為與傳統(tǒng)手機相比,前者的耗電量顯著增加。智能手機用戶大多采用4英寸以上的大尺寸顯示屏,以便瀏覽數(shù)據(jù)量較多、用于個人電腦的Web網(wǎng)站。而且,隨著智能手機的各項功能越來越便利,用戶操作的時間也越來越長。
傳統(tǒng)手機的充電電池容量在800mAh左右,由于顯示屏的大屏幕化,智能手機的電池容量已經(jīng)增至1500mAh左右。盡管如此,用戶仍感覺“電池不經(jīng)用”。即使將現(xiàn)有的電池容量增加近兩倍,也無法滿足普通智能手機用戶一天消耗的電量(圖2)。
圖2:智能手機的耗電量逐漸增加
圖中是澳大利亞研究機構(gòu)NICTA的研發(fā)小組得出的智能手機耗電量分析結(jié)果。針對谷歌的“Nexus One”,在自主設定的多種狀態(tài)下測量了平均耗電量。
重視這個問題的手機廠商,開始力推延長智能手機電池耐久性的“節(jié)電”功能。比如,NEC卡西歐移動通信公司、夏普和松下移動通信公司都各自在智能手機中配備了被分別叫做“環(huán)保模式”、“環(huán)保技巧”以及“環(huán)保導航”的節(jié)電模式。
這些節(jié)電功能可以讓用戶簡單地進行旨在降低耗電量的設定,比如關閉無線LAN和藍牙等通信功能,或降低顯示屏亮度等。還配備了根據(jù)時間和電池剩余電量自動改變設定的功能。
夏普的智能手機還配備了可減少屏幕在關閉狀態(tài)時所消耗電量的“節(jié)能待機”功能(圖3)。夏普通信系統(tǒng)業(yè)務本部全球營銷中心主任兼產(chǎn)品策劃部長河內(nèi)嚴表示,“在24個小時中,屏幕處于關閉狀態(tài)的時間大概有20個小時左右。減少該狀態(tài)下的后臺(Background)處理動作,也不會影響手機的易用性”。所以,手機會在屏幕關閉時自動停止運行部分后臺處理。
圖3:手機廠商配備可減少無用耗電的應用
夏普在2012年2月上市的“AQUOS PHONE 104SH”等機型中配備了“環(huán)保技巧設定”應用,可輕松進行節(jié)電設定(a)。為了減少屏幕關閉時的耗電量,還配備了可自動停止部分后臺處理和通信的“節(jié)能待機”功能(b)。致力于部件的節(jié)能
手機廠商一直致力于在不讓用戶察覺到的前期下,減少各個部件的耗電量。NEC卡西歐移動通信公司商品開發(fā)本部第一硬件設計部高級專家并木秀夫表示,在應用處理領域,“我們一直致力于如何才能更好地利用處理器和存儲器的節(jié)電機構(gòu)”。包括根據(jù)處理負荷改變CPU內(nèi)核的電源電壓和工作頻率的機構(gòu),以及根據(jù)不同范圍停止向存儲器供電的機構(gòu)等。各大公司都在絞盡腦汁地對這些機構(gòu)進行調(diào)整,以便明確何種狀態(tài)下應該如何進行使用。
顯示屏中引進了可動態(tài)下調(diào)背照燈亮度的技術。比如,夏普可以對影像信號進行分析,掌握畫面的亮度和對比度趨勢,從而調(diào)整各個像素的亮度成分,同時降低背照燈的亮度??梢栽诓唤档鸵曈X質(zhì)量的情況下,將背照燈的亮度最大降低50%。
對性能的要求沒有止境
此前一直致力于低功耗化的手機廠商和部件廠商,今后必須具備更為出色的低功耗化技術。原因就是開篇提到的,因為手機性能的提高幅度很可能會大于電池容量的增幅。
智能手機中使用的鋰離子充電電池的單位體積能量密度,在10年后的2022年估計也僅會提高到現(xiàn)有的1.3倍左右。而對性能的提高要求則永無止境。在新一代智能手機中,估計應用處理將增加CPU和GPU內(nèi)核的數(shù)量、提高工作頻率,顯示方面將支持顯示屏的大屏幕化和高精細化,通信方面將支持LTE(Long Term Evolution)等新型無線通信方式(圖4)。
圖4:運算、顯示和通信都會不斷發(fā)展
圖中是高端智能手機引進新功能的目標時間。CPU和GPU等運算部分、顯示屏的像素和尺寸等顯示部分,以及移動通信和無線LAN等通信部分,估計今后都會引進更為出色的高功能技術。
是放棄提高性
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