智能手機省電秘訣：看如何從設計源頭來(lái)降低功耗

　　越來(lái)越多的用戶(hù)對智能手機的“電池耐用性”感到不滿(mǎn)。雖然智能手機還有望進(jìn)一步高性能化，但電池容量的增大卻無(wú)法抱有太大的期待。不放過(guò)任何可能性，徹底減少耗電量的挑戰已經(jīng)開(kāi)始。

　　你的智能手機電池能用一天嗎？

　　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(shí)，用戶(hù)對一個(gè)問(wèn)題的不滿(mǎn)也爆發(fā)了。這就是電池的電量減少得太快了，也就是常說(shuō)的“電池耐用性”非常差。智能手機用戶(hù)對電池耐用性非常不滿(mǎn)。

　　手機廠(chǎng)商也開(kāi)始有了危機感。某手機廠(chǎng)商的技術(shù)人員表示，“我們最初只是著(zhù)眼于推出智能手機產(chǎn)品，而近一年來(lái)則是將提高電池耐用性放在了優(yōu)先位置”。手機廠(chǎng)商正在部件廠(chǎng)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(zhù)手機廠(chǎng)商和部件廠(chǎng)商。這就是估計今后智能手機的性能提高幅度將超過(guò)電池容量的增幅（圖1），因而迫切需要進(jìn)一步推進(jìn)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(wú)望增加。必須通過(guò)減少浪費耗電、提高處理的電力效率等措施，來(lái)降低性能提高所帶來(lái)的耗電量。智能手機的耗電量顯著(zhù)增加

　　智能手機的電池耐久性之所以成為一個(gè)問(wèn)題是因為與傳統手機相比，前者的耗電量顯著(zhù)增加。智能手機用戶(hù)大多采用4英寸以上的大尺寸顯示屏，以便瀏覽數據量較多、用于個(gè)人電腦的Web網(wǎng)站。而且，隨著(zhù)智能手機的各項功能越來(lái)越便利，用戶(hù)操作的時(shí)間也越來(lái)越長(cháng)。

　　傳統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(hù)仍感覺(jué)“電池不經(jīng)用”。即使將現有的電池容量增加近兩倍，也無(wú)法滿(mǎn)足普通智能手機用戶(hù)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NICTA的研發(fā)小組得出的智能手機耗電量分析結果。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(gè)問(wèn)題的手機廠(chǎng)商，開(kāi)始力推延長(cháng)智能手機電池耐久性的“節電”功能。比如，NEC卡西歐移動(dòng)通信公司、夏普和松下移動(dòng)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”的節電模式。

　　這些節電功能可以讓用戶(hù)簡(jiǎn)單地進(jìn)行旨在降低耗電量的設定，比如關(guān)閉無(wú)線(xiàn)LAN和藍牙等通信功能，或降低顯示屏亮度等。還配備了根據時(shí)間和電池剩余電量自動(dòng)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(guān)閉狀態(tài)時(shí)所消耗電量的“節能待機”功能（圖3）。夏普通信系統業(yè)務(wù)本部全球營(yíng)銷(xiāo)中心主任兼產(chǎn)品策劃部長(cháng)河內嚴表示，“在24個(gè)小時(shí)中，屏幕處于關(guān)閉狀態(tài)的時(shí)間大概有20個(gè)小時(shí)左右。減少該狀態(tài)下的后臺（Background）處理動(dòng)作，也不會(huì )影響手機的易用性”。所以，手機會(huì )在屏幕關(guān)閉時(shí)自動(dòng)停止運行部分后臺處理。

　　圖3：手機廠(chǎng)商配備可減少無(wú)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(jìn)行節電設定（a）。為了減少屏幕關(guān)閉時(shí)的耗電量，還配備了可自動(dòng)停止部分后臺處理和通信的“節能待機”功能（b）。致力于部件的節能

　　手機廠(chǎng)商一直致力于在不讓用戶(hù)察覺(jué)到的前期下，減少各個(gè)部件的耗電量。NEC卡西歐移動(dòng)通信公司商品開(kāi)發(fā)本部第一硬件設計部高級專(zhuān)家并木秀夫表示，在應用處理領(lǐng)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電機構”。包括根據處理負荷改變CPU內核的電源電壓和工作頻率的機構，以及根據不同范圍停止向存儲器供電的機構等。各大公司都在絞盡腦汁地對這些機構進(jìn)行調整，以便明確何種狀態(tài)下應該如何進(jìn)行使用。

　　顯示屏中引進(jìn)了可動(dòng)態(tài)下調背照燈亮度的技術(shù)。比如，夏普可以對影像信號進(jìn)行分析，掌握畫(huà)面的亮度和對比度趨勢，從而調整各個(gè)像素的亮度成分，同時(shí)降低背照燈的亮度?？梢栽诓唤档鸵曈X(jué)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(méi)有止境

　　此前一直致力于低功耗化的手機廠(chǎng)商和部件廠(chǎng)商，今后必須具備更為出色的低功耗化技術(shù)。原因就是開(kāi)篇提到的，因為手機性能的提高幅度很可能會(huì )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(huì )提高到現有的1.3倍左右。而對性能的提高要求則永無(wú)止境。在新一代智能手機中，估計應用處理將增加CPU和GPU內核的數量、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(wú)線(xiàn)通信方式（圖4）。

　　圖4：運算、顯示和通信都會(huì )不斷發(fā)展

　　圖中是高端智能手機引進(jìn)新功能的目標時(shí)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(dòng)通信和無(wú)線(xiàn)LAN等通信部分，估計今后都會(huì )引進(jìn)更為出色的高功能技術(shù)。

　　是放棄提高性