智能手機(jī)省電秘訣：看如何從設(shè)計源頭來降低功耗

　　越來越多的用戶對智能手機(jī)的“電池耐用性”感到不滿。雖然智能手機(jī)還有望進(jìn)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。

　　你的智能手機(jī)電池能用一天嗎？

　　智能手機(jī)已經(jīng)完全成為了手機(jī)的主角。在智能手機(jī)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(jī)用戶對電池耐用性非常不滿。

　　手機(jī)廠商也開始有了危機(jī)感。某手機(jī)廠商的技術(shù)人員表示，“我們最初只是著眼于推出智能手機(jī)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(jī)廠商正在部件廠商的協(xié)助下，采取措施兼顧手機(jī)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(jī)廠商和部件廠商。這就是估計今后智能手機(jī)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(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(kuò)大

　　智能手機(jī)運行的處理今后將更加復(fù)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(jī)的耗電量顯著增加

　　智能手機(jī)的電池耐久性之所以成為一個問題是因為與傳統(tǒng)手機(jī)相比，前者的耗電量顯著增加。智能手機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)用戶一天消耗的電量（圖2）。

　　圖2：智能手機(jī)的耗電量逐漸增加

　　圖中是澳大利亞研究機(jī)構(gòu)NICTA的研發(fā)小組得出的智能手機(jī)耗電量分析結(jié)果。針對谷歌的“Nexus One”，在自主設(shè)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(jī)廠商，開始力推延長智能手機(jī)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(jī)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(dǎo)航”的節(jié)電模式。

　　這些節(jié)電功能可以讓用戶簡單地進(jìn)行旨在降低耗電量的設(shè)定，比如關(guān)閉無線LAN和藍(lán)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(shè)定的功能。

　　夏普的智能手機(jī)還配備了可減少屏幕在關(guān)閉狀態(tài)時所消耗電量的“節(jié)能待機(jī)”功能（圖3）。夏普通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)本部全球營銷中心主任兼產(chǎn)品策劃部長河內(nèi)嚴(yán)表示，“在24個小時中，屏幕處于關(guān)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(jī)的易用性”。所以，手機(jī)會在屏幕關(guān)閉時自動停止運行部分后臺處理。

　　圖3：手機(jī)廠商配備可減少無用耗電的應(yīng)用

　　夏普在2012年2月上市的“AQUOS PHONE 104SH”等機(jī)型中配備了“環(huán)保技巧設(shè)定”應(yīng)用，可輕松進(jìn)行節(jié)電設(shè)定（a）。為了減少屏幕關(guān)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(jī)”功能（b）。致力于部件的節(jié)能

　　手機(jī)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(shè)計部高級專家并木秀夫表示，在應(yīng)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(jié)電機(jī)構(gòu)”。包括根據(jù)處理負(fù)荷改變CPU內(nèi)核的電源電壓和工作頻率的機(jī)構(gòu)，以及根據(jù)不同范圍停止向存儲器供電的機(jī)構(gòu)等。各大公司都在絞盡腦汁地對這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以便明確何種狀態(tài)下應(yīng)該如何進(jìn)行使用。

　　顯示屏中引進(jìn)了可動態(tài)下調(diào)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(jī)廠商和部件廠商，今后必須具備更為出色的低功耗化技術(shù)。原因就是開篇提到的，因為手機(jī)性能的提高幅度很可能會大于電池容量的增幅。

　　智能手機(jī)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(jī)中，估計應(yīng)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(xì)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(jī)引進(jìn)新功能的目標(biāo)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(jìn)更為出色的高功能技術(shù)。

　　是放棄提高性