強化行動設備續航力 打造美好使用體驗
在電池技術還沒有出現大突破之前,行動裝置無可避免需對電力使用錙銖比較。針對行動裝置的電力考量,可以從「開源」及「節流」這兩面著手。「節流」方面,低功耗元件已成為手機等行動裝置的優先選擇;「開源」方面,除了是指使用更強大的電池外,在充電技術上力求改進,例如快速充電2.0技術的現身,也是改善行動裝置使用者體驗的重點方向之一。
瞄準行動裝置市場的元件業者,在產品開發上強調的就是功耗要一代比一代更低。這樣的要求對於多核心處理器而言是非常嚴苛的要求,但是相關業者也是迭有精彩表現。以英特爾而言,該公司於去年(2014)第三季所發表的14奈米產品——全新Core M行動處理器,它的熱設計功耗僅有4.5瓦,較前代Y系列處理器的11.5瓦有著明顯改善,熱設計功耗降低了6成之多。
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行動處理器訴求 低功耗重於強性能
Core M的低功耗特性相當適合打造無風扇設計及小尺寸2合1設計的產品。Core M中的「M」這個字母就代表著Mobility,而就如英特爾總裁Brian Krzanich曾經強調,Core M 的亮點不在於「強性能」,而是在於「低功耗」。再者,在今年(2015)年初CES展中,Intel再接再厲發表的17款新一代筆記型電腦CPU,電池續航力也再次進化,影片觀賞可較前代延長1.5小時的電池使用時間。
這17款CPU中,有14款是第5代Core處理器,另3款是Pentium/Celeron處理器。根據業界觀察,認為Intel對於筆電平臺的重視程度已大為上升,這些產品都是超低電壓的筆電型產品,從i7、i5、i3到Pentium與Celeron皆有。值得注意的是,這些CPU皆是以熱設計功耗(TDP) 15/28瓦的U系列處理器為主。以最新一代的Core i5-5300U處理器與4年前推出的第一代Core處理器i5-520UM相較,前者的電池續航力有2倍的成長。
基本上,第5代Core處理器是用於All-in-One PC、迷你桌上型PC、筆電工作站、電競筆電、傳統筆電,以及尺寸大於13.3吋的可拆卸式2合1設計筆電等,至於Core M處理器則適用於純平板、極輕薄筆電、以及大小尺寸的可拆卸式2合1設計筆電。
低功耗管理技術 延長電池壽命
此外,聯發科技推出用於智慧型手機的MediaTek Helio X20則強調超低功耗管理技術。MediaTek Helio X20是全球首款配備三叢集運算(Tri-Cluster)中央處理(CPU)架構及十核心處理器的系統單晶片解決方案。
聯發科指出,今日的行動裝備被要求能夠處理更多樣的行動應用及功能,而每種應用對於手機的運算效能與功耗需求皆不同。舉例來說,線上遊戲需要穩定的超高運算能力;影像處理或是手機錄影則需瞬間耗費大量電力;至於網頁瀏覽或是播放音樂等其他類型應用,則相對要求較低的運算能力與功耗。因此,手機晶片有能力快速根據不同輕重的任務配備最適當的運算效能,並同時延長電池壽命。
然而,大多數高階智慧型手機所採用的兩叢集(Dual Cluster)處理器架構,因為只有兩組核心群的配置,限制了依照不同輕重任務來調整核心處理器配置的運算精細度,讓行動裝置在高效能與低功耗之間的搭配無法達到最佳化。而Helio X20採用的Tri-Cluster中央處理器架構,則能提供三個叢集處理器,專為處理行動裝置中各種高度、中度及輕度負載工作項目所設計。
Tri-Cluster架構包含兩顆ARM Cortex-A72核心所組成的單架構(以2.5GHz工作頻率運作,提供極致性能);以及內含四顆ARM Cortex-A53核心的雙架構,其中一個架構負責中等負載任務,以2.0GHz頻率運作;另一個則負責執行輕度負載任務,在1.4GHz頻率運作。
把核心劃分為三層架構,如此可更有效地分配工作,達到更理想的性能表現,同時延長電池壽命。據了解,Tri-Cluster架構比以往傳統雙叢集架構處理器減少了高達30%的功耗。聯發科技Helio X20將在今年第三季送樣,搭載此晶片的智慧型手機預計在2015年底上市。
除了在低功耗設計方面精益求精外,行動設備的快速充電技術也是許多廠商致力的目標。所謂的快速充電,就是讓更大的電流可以在接收到手機端的訊息後,迅速通過並開始充電。
快速充電崛起 品牌手機紛紛支援
近來,隨著大螢幕尺寸手機日趨普及,加上高通Quick Charge及聯發科Pump Express等快速充電規格已升級至第二版後,提供給消費者更佳的使用者體驗,因此品牌手機業者紛紛推出支援快速充電規格的手機產品,甚至在大陸手機產業鏈也計劃跟進後,手機快速充電成為智慧型手機標配已是可以期待。
手機快速充電規格目前主要有兩大陣營,分別為高通的Quick Charge以及聯發科的Pump Express。就目前的聲勢來看,以高通的Quick Charge快速充電技術較受品牌手機業者青睞。過去,高通Quick Charge 1.0技術最高支援10W的充電功率,也就是在5V的充電電壓下,充電電流可以達到2A,而Quick Charge 2.0的大充電功率進一步增加到了36W,透過支援5V、9V和12V三種電壓及最大3A充電電流,可以快速將電池充滿,大大縮短了充電時間。
基本上,快速充電要發揮功效,必須要使手機端與充電設備達成快速充電協議才能運作,因此以Quick Charge 2.0的支援為例,除了行動裝置必須支援Quick Charge 2.0規格外,還需有一台可以支援Quick Charge 2.0的高電壓(9V或12V)充電器,才能達到最高3A的充電電流。
目前許多智慧型手機皆已支援快速充電,例如HTC推出支援Qualcomm Quick Charge 2.0的最新快速充電器HTC Rapid Charger 2.0,包括One系列及Desire Eye手機都支援更快速的充電規格。根據HTC官方數據指稱,這些手機使用15W充電器的充電速度將能提升40%,可以在30分鐘之內充滿60%電量。另外,三星的「閃電快充」可以在短短10分鐘充電後就獲得使用4小時的電量,Motorola的Droid Turbo甚至只要充電15分鐘就能使用8小時。
就現階段而言,高通Quick Charge的手機快充規格較為普及,但聯發科的Pump Express快速充電規格也是動作積極,預估在2015年下半可望跟上主流市場。而隨著手機業者支援快速充電的意願愈來越高,相關晶片業者,包括德儀(TI)、Fairchild、PI(Power Intergration)、Dialog、昂寶、通嘉及大陸類比IC供應商等,皆可望在這波手機充電器換機潮中享有商機。
釜底抽薪 電池技術尋求突破
隨著行動裝置的使用越來越普及,使用者對於電池續航力的要求越來越嚴苛。因此除了上述的低功耗及快速充電技術外,釜底抽薪之計還在於電池技術的突破,這也是許多業者著力之處。
例如戴森(Dyson)近日與密西根大學獨立出來的新創企業Sakti3簽訂共同研發協議,戴森投資1,500萬美元,目標是將Sakti3固態電池技術商品化。Sakti3指稱其固態電池可儲存超過每公升1,000千瓦小時的電量,是傳統鋰離子電池每公升620千瓦小時的2倍左右,可讓行動裝置的電池壽命延長一倍。隨著越來越多廠商有志於此,電池技術的突破並非不可能,而在低功耗及快速充電等技術的相輔相成下,行動裝置的使用者體驗將更為美好。