1、 智能手機智能手機省省電技術電技術2012-07-03Content 智能手機智能手機系統耗電情況分析系統耗電情況分析 屏屏幕省電技術幕省電技術 處理處理器器省省電電技技術術 智能手機智能手機系統耗電情況分析系統耗電情況分析Validation Actions智能手機智能手機系統耗電情況分析系統耗電情況分析如今的智能手機，功能越來越全面，聽音樂，看高清電影，玩大型3D游戲，GPS導航以及上網等無一不精，智能手機已經成為了人們不可或缺的一部分，試想一下，如果一天不使用手機，我們的生活會是怎樣的糟糕場面。然而這些功能都離不開巨大的觸摸屏，強大的CPU和GPU以及通訊網絡的支持。可見手機的屏幕，處理

2、器和網絡才是手機耗電的元兇。從智能手機的關注度情況來看，蘋果iPhone 4S仍然雄踞榜首，而緊隨其后的就是三星Galaxy S III、HTC One X、三星I9100/I9220、索尼LT26i以及小米手機等，這些手機的共同特點是性能強勁，屏幕巨大，而且現在的熱門智能手機普遍以雙核和四核為主并且主頻最高已經達到了1.7GHz，而且屏幕普遍都在3.5英寸以上，三星I9220甚至達到了5.3英寸。當我們在看視頻或者玩游戲時，這些強大的處理器和巨大的屏幕能夠不知不覺地快速的耗盡我們的電池。 屏屏幕省電技幕省電技術術- WhiteMagic技術由此我們得知，屏幕是手機最大的耗電部件，那么手機的節

3、電技術首先要拿屏幕開刀。索尼公司發布了一項新的屏幕技術WhiteMagic技術，這項技術不僅將屏幕亮度提升到1000尼特，而且有效地降低了屏幕的功耗。大家都知道，普通的LCD都是采用的RGB三原色像素排列方式，而WhiteMagic技術在此基礎上創造性的加入了一個白色子像素，采用RGBW（Red，Green，Blue，White）像素排列方式，用來增加屏幕亮度，也就是說WhiteMagic屏幕每個像素點由四個子像素點組成，如下圖所示。 屏屏幕省電技術幕省電技術- WhiteMagic技術WhiteMagic技術的目的是提高屏幕亮度，以便在室外強光下也能夠很清楚的看清屏幕顯示的內容。根據不同的使

4、用場景，WhiteMagic屏幕可以自動切換兩種亮度模式：戶外模式戶外模式，在戶外強光下，白色子像素透光率增加，使得WhiteMagic屏幕可以在相同背光亮度下達到大約雙倍的亮度，即使處在充滿陽光的戶外下依然能夠輕易看清屏幕。室內模式室內模式，在室內弱光環境下，若需要達到與一般面板相同的亮度，則僅需原背光亮度的50%，耗電量也僅為原來的50%，（這也意味著更長的待機時間）。因此，WhiteMagic屏幕也是市面上最省電的屏幕之一。普通屏幕與WhiteMagic屏幕對比圖 屏屏幕省電技術幕省電技術- - - WhiteMagic技術從上圖可以看出，在不增加背光亮度的情況下，WhiteMagic屏

5、幕最大亮度能達到935cd/m2，而室內模式的亮度可以保持在530cd/m2左右，而背光亮度僅為普通屏幕的50%，節省了電池的耗電量。索尼移動采用WhiteMagic時，調整了對輸入影像的圖像處理。這是因為，如果只單純追加W，影像的對比度感會降低。索尼移動與索尼共同反復調整了將RGB影像信號轉換成RGBW時的圖像處理參數。由此，“實現了在室內使用時可削減耗電量，在戶外時畫面明亮容易看清的效果”。 屏屏幕省電技術幕省電技術- “Pentile”三星電子現在正在研究同樣采用RGBW四色子像素，但將其分配給兩個像素的“Pentile”方式。由于將一個像素的子像素數從以往的3個減為2個，因此更方便提高

6、面板透射率。雖然因像素減少而被指畫質劣化，但不失為削減耗電量的有效手段。屏幕省電技術屏幕省電技術- “Pentile”三星電子在高精細面板中導入將RGBW四色子像素分配給兩個像素的“Pentile”方式。據稱在10.1英寸產品的比較中，導入該方式的25601600像素產品的耗電量與采用RGB三色子像素的1280800像素產品為同等水平。另外，三星AMOLED系列屏幕采用了自發光材料，當像素顯示為純白色時，像素完全發光，此時耗電量最大，而顯示黑色時，像素則不發光，此時耗電量也基本為零。所以當顯示畫面主體為深色系時，相比LCD屏幕要節省耗電。如果當畫面主體為淺色系時，理論上比LCD更加費電，但是此

7、時系統會自動降低屏幕的亮度，來節省電量。AMOLED（Active Matrix/Organic Light Emitting Diode）是有源矩陣有機發光二極體面板。相比傳統的液晶面板，AMOLED具有反應速度較快、對比度更高、視角較廣等特點。在顯示效能方面，AMOLED反應速度較快、對比度更高、視角也較廣，這些是AMOLED天生就勝過TFT LCD的地方；另外AMOLED具自發光的特色，不需使用背光板，因此比TFT更能夠做得輕薄，而且更省電；還有一個更重要的特點，不需使用背光板的AMOLED可以省下占TFT LCD 34成比重的背光模塊成本。Foxconn Confidential屏幕省

8、電屏幕省電技技-IGZO面板 IGZO(Indium Gallium Zinc OxideIGZO(Indium Gallium Zinc Oxide) )：為氧化銦鎵鋅的縮寫，它是一種薄膜電晶體技術，在TFT-LCD主動層之上，打上一層金屬氧化物。IGZO技術由夏普(Sharp)掌握，是與日本半導體能源研究所共同開發的產品。除了夏普外，三星SDI以及LG Display也同樣具備生產IGZO面板的能力。IGZOIGZO面板特點：面板特點：載流子遷移率是非晶硅的2030倍，可以大大提高TFT對像素電極的充放電速率，提高像素的響應速度，實現更快的刷新率，同時更快的響應也大大提高了像素的行掃描速率

9、，使得超高分辨率在TFT-LCD中成為可能。另外，由于晶體管數量減少和提高了每個像素的透光率，IGZO顯示器具有更高的能效水平，而且效率更高。其功耗接近OLED，但成本更低，厚度也只比OLED只高出25% 手機手機處理器節電技術處理器節電技術英偉達的英偉達的Tegra Tegra 3 3：是最早上市的四核移動處理器，為了搶先上市，Tegra 3沒有采用更為復雜的28nm工藝制程，而是沿用了Tegra 2的40nm工藝，不過為了讓Tegra 3更為省電，英偉達給Tegra 3加了一個協核心，正式名稱為“4-PLUS-1”，也就是說，Tegra 3實際上是5核處理器，當手機待機時，其它核心全部處于

10、關閉狀態，只有一個主頻為500MHz的協核心工作，當你瀏覽網頁時，只會啟用一個高頻核心；多任務時，打開兩個高頻核心；玩3D游戲時，才會使用四個高頻核心。綜合算下來，在通常情況下，實際上Tegra 3的手機相比之前的雙核手機反而更省電。三星三星Exynos 4210四核處理四核處理器器：隨著Galaxy S III的發布，讓Exynos 4412四核處理器也正式亮相，這款處理器采用了更為先進的32nm制程，整合了四個A9架構核心，雖然不像Tegra 3一樣通過第五個低功耗核心來節省耗電，但是每一個核心都可以在正常的情況下自行調節，頻率從200MHz到1.4GHz動態變化，從而達到省電的目的。 智

11、能智能手機手機處理器節電技術處理器節電技術處理器省電專家處理器省電專家高高通通：與其他處理器廠商不同，高通很早就看到了功耗將是制約手機性能的最大障礙，所以高通公司一向主張自主研發處理器架構，并且將降低功耗作為重點研發項目。所以本次筆者把高通拿出來單講。之前高通采用異步雙核設計的MSM8260處理器曾被人們戲稱為“膠水雙核”，并且給扣上了“高頻低能”的帽子，而實際上，這正是高通公司為了降低功耗采用的設計方案，雖然在性能上稍有損失，但是卻有效的降低了功耗。異步雙核處理器可以使兩個核心分別運行在不同的頻率上，處理器可以根據程序的復雜程度自動調節兩顆核心各自的頻率，相比同步雙核處理器只能同時使用相同的

12、頻率的兩顆核心，更加省電。 除此之外，高通公司也比較重視對屏幕這一耗電大戶的耗電控制。今年隨著驍龍S4處理器的上市，提供了兩個創新的解決方案，可解決屏幕耗的電難題，這兩大技術就是BRITE和GridView，它們由驍龍S4處理器支持，可以在后臺進行實時的電源管理。 手機手機處理器節電技術處理器節電技術BRITE（Backlight Reactive Illumination Technology：背光反應照明技：背光反應照明技術）術）BRITE技術解決了背光強度問題及其對電池消耗的影響。這項技術能根據屏幕上正在顯示的內容，動態調整背光亮度并利用自然光，在適當的條件下可以降低高達50的功耗，同時

13、不影響圖像質量。BRITE的與眾不同之處在于其可調性，根據當前任務對功率的需求，它可以選擇不同的配置文件。例如，對于全屏電影播放，它就會選擇更高的配置文件來控制顯示屏的亮度。而像電子郵件和網頁瀏覽這樣基本的任務，BRITE就會完全關閉。高通公司使用可監控顯示質量和亮度的API，這樣開發者就能夠把應用程序或內容類型與對應的API相連，從而調節電量，節約功耗。GridView在使用Android終端時，用戶總是在不斷地點擊圖標、滑動屏幕，從一個應用切換到另一個。但是某些終端每次刷新應用列表，圖標是依次出現的，而GridView可以智能地以整頁生成的方式刷新界面。這不僅能加快刷新速度，同時也降低了C

14、PU和內存的使用率（高達1.5倍），從而為用戶節約電量。Foxconn ConfidentialMedfieldMedfield為英特爾整個平臺的代號，而SoC系統名稱為Penwell，處理器具體型號為Atom Atom Z2460Z2460。其中CPU部分代號是Saltwell.它雖然是一款手機處理器，但其依然沿用桌面級Atom的架構，也就是非亂序執行并支持超線程技術的架構。采用的是SIR（安全指令識別）算法，當Atom需要執行一條高延遲的浮點運算，而后面又跟著一條短延遲整數操作時，順序執行機制需要等浮點操作完成之后才能去執行后面的整數操作；但是采用SIR就可以先查看兩條指令所需的數據是否有關聯，如果沒有關聯SIR就允許將后面的整數操作提前執行，從而節省時間提高效率。同時Atom Z2460采用16級長整數運算流水線設計，增加緩存延遲是為了使Atom的功耗更容易降低。Atom Z2460擁有類似睿頻加速的功能，能夠自動調整處理器頻率。當處理器運行任務時，核心頻率將以100MHz為單位進行調整，最高可提升至1.6GHz，但最高頻率狀態不會持續太長時間。使得處理器既能滿足用戶各方面的需求，又能達到省電的目的。 手機手機處理器節電技術處理器節電技術Foxconn Conf