顯示器、處理器及無線通訊晶片，是智慧型手機主要的耗電來源，不過這些零組件并毋須長時間處于運作狀態(tài)，因此手機設計人員只要利用可彈性配置供電量與供電順序的電源管理晶片（PMIC），靈活控制各關鍵元件開關狀況，即可達到手機電池壽命極大化的目的。

　　讓手機維持長效電池壽命的關鍵因素，其實就是試著不要一次處理太多事情，可惜往往事與愿違。因為在這個手掌大的機器里，不斷被放進制造商的各種技術，使其成為一種復雜的技術混合體。

　　GPS耗電兇　手機電量2小時用罄

　　全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）系智慧型手機用來找出使用者所在位置的功能，必須依靠手機來接收及解碼由軌道衛(wèi)星所傳送的精確時間訊號。解碼的過程需要手機內部的處理器不斷運作，藉以從背景雜訊中挑選出微弱的訊號，并沿著開車的路徑反覆相互比較，以測定你的位置。

　　當行駛的速度越快，則消耗的能量就越大。若在未接上充電器的情況下，使用智慧型手機做汽車導航，一般的手機電池會在1？2小時耗盡。應用處理器負載的影響可以很容易地被「測量」，你只需要將手機留置在一個固定的地方（靜止狀態(tài)下），并開啟全球定位系統(tǒng)，測試電池電力的持續(xù)時間。只要在不使用時關閉全球定位系統(tǒng)，就能擁有最長的電池壽命。

　　基地臺訊號強弱　決定Wi-Fi功耗

　　另外一項主要的功率消耗來源就是無線區(qū)域網(wǎng)路（Wi-Fi）介面。它所需要的功率，端視你從基地臺或是家用路由器所獲得的訊號強度而定。這不僅與物理距離有關，在路徑上吸收訊號的材料數(shù)量也有所影響，例如像是墻壁。

　　將家用路由器放置在靠近窗戶之處，然后朝向街道或花園，你就可以清楚看見其中的影響。你將會觀察到訊號的強度逐漸下降，不過只要是在視線范圍之內，訊號就可能持續(xù)好幾百公尺/碼；但若你在幾道墻之后，訊號傳送距離可能只在路由器幾公尺內而已，因為有許多訊號被墻壁吸收。

　　另一項因素是該區(qū)域內的其他Wi-Fi訊號。假如你試著在主要街道上，或是在接近住宅區(qū)的地方搜尋Wi-Fi訊號，你將可能搜尋到二十個或更多的Wi-Fi名稱。要在這個訊號叢林中進入你所選擇的Wi-Fi路由器，將會需要更多功率，電池壽命也因而降低。

　　所以，當你不使用它的時候，請把Wi-Fi關閉，這將可顯著延長下一次的充電時間。

　　具備高資料傳輸速率　LTE影響手機電池壽命

　　在你使用手機來進行通話，或是使用全球行動通訊系統(tǒng)（GSM）、3G或長程演進計劃（LTE）網(wǎng)路來收發(fā)電子郵件時，類似的效應也會開始產生作用。如同使用Wi-Fi般，這些網(wǎng)路依靠基地臺來進行電話通訊。你的電話一次鎖住一個基地臺，在當下挑選一個能提供最強訊號的基地臺，并且與它進行通訊，甚至當你的手機沒在使用時也是一樣。

　　基地臺會檢查你的手機是否在范圍之內并且開啟，所以它們可以將來電引導至你的手機上。假如是在范圍之內，手機則將會回覆：「是的，我仍然在此」。假如你的手機并沒有被使用來通話或是傳送資料時，這樣的過程會每15分鐘左右發(fā)生一次。

　　如果手機正在使用網(wǎng)路時，使用者有時可以聽到這樣的過程發(fā)生：這個訊號會在音訊纜線上產生干擾，所以你會在揚聲器中聽到「嘰嘰喳喳」雜訊爆音。即使基地臺是在范圍內，但是來電者數(shù)量達到其容量滿載的程度時，這種情況也還是可能會發(fā)生。這時你的電話將會動態(tài)地被引導至另一個基地臺，這可能需要有著更多的功率來存取它，因為訊號的強度比較弱，這也再一次影響到電池壽命。

　　智慧型手機現(xiàn)在也有短通訊（Short Communications）以及其他許多有潛力的服務，來將電子郵件等資訊「推播」出去。舉例而言，天氣的應用程式可能每隔5或10分鐘就會檢查新的天氣資訊。你可能會認為你沒有「使用」你的手機，但事實上它正在為你忙碌的運作著，它就像是每天打電話給別人10小時，而這將從電池消耗掉更多的功率?？朔@種狀況的一種方法：就是從你不常使用的應用程式中，關掉自動通知的功能，或是停用LTE、3G及Wi-Fi通訊。LTE是迄今為止擁有最高資料傳輸速率的通訊技術，將從電池取走愈多的能量；GSM或2G則使用較少的能量，因為只有較少的資料被傳遞至手機及來自手機。

　　當你在移動時，事情會變得更為復雜，因為你將會變換基地臺非常多次。這在傳出與接入基地臺之間，將需要復雜的通訊來「換手（Hand Over）」通話或是資料的連接，而這將取用更多的能量，甚至可能在你沒有移動的時候也會發(fā)生。在人口密集的區(qū)域里，一座單獨的建筑物可以接收來自數(shù)個不同基地臺的訊號。當你在房間內四處移動的時候，因為無線訊號從墻壁反射的路徑不同，因此訊號強度將會持續(xù)變化，而被一直強迫移交至不同的基地臺。

　　避免耗電　螢幕背光源應在需要時啟用

　　另外一個智慧型手機電量之所被快速耗盡的原因在于，相較于傳統(tǒng)手機，使用者花費更長時間來看著智慧型手機螢幕。在手機中，螢幕是消耗相當多功率的項目之一，更準確地說，是手機使用的液晶顯示器（LCD）背光源所造成的。

　　LCD內部導入采電子式控制的彩色濾光片：它會過濾掉背光板產生的白光。在這個背光板上有著一些發(fā)光二極體（LED），它們會在螢幕使用時開啟。在此的功率節(jié)約方式是將背光開啟時間切換至最小值，所有手機在這項設定上可被設定為幾秒至幾分鐘左右。將它下調至5或10秒，如此你將可以省下許多功率。假如螢幕「變暗」或切換至「關閉」時，只要點擊任何按鈕就可以將背光切回至開啟狀態(tài)。

　　新世代的有機發(fā)光二極體（OLED）顯示幕，本身可以發(fā)射出光線，因此不需要背光板；雖然它們應該會更有效率，但同樣的法則也適用：保持顯示幕僅在使用的時候才開啟。

　　除了使用者本身來控制智慧型手機的消耗功率之外，利用手機軟硬體也可降低功率消耗程度。

　?。跕B］不犧牲效能　大小核架構降低處理器功耗［@C］ 不犧牲效能　大小核架構降低處理器功耗

　　在智慧型手機中有兩組重要的電腦或微處理器（MPU）：基頻處理器（BB）及應用處理器。基頻處理器負責處理網(wǎng)路事宜；應用處理器則是負責處理應用程式、音訊、視訊及觸控螢幕。

　　LTE基頻處理器是一種極其復雜且先進的裝置，它是使用20～40奈米的半導體制程所制成，換言之，一個10平方毫米的晶片包含數(shù)億個電晶體。

　　因為應用程式成為智慧型手機的銷售關鍵，使得應用處理器的重要性大幅增加。過去在單一應用處理器上僅有一個微處理器核心，現(xiàn)在可能是兩個或更多個，而且通常使用安謀國際（ARM）架構的某些版本（圖1）。這種處理器核心的增加，雖然看起來很奇怪，但卻有助于功耗下降。

　　圖1　ARM big.LITTLE架構僅在有必要時啟用功能最強大的（Cortex-A15）核心；并由效率極高的Corex-A7核心來執(zhí)行大部分的工作。兩者都可以被運用在四核心處理器上。

　　安謀國際的big.LITTLE架構結合一個小的節(jié)能型Cortex-A7及一個快速的Cortex-A15來滿足功耗較大的任務。處理器核心的威力越強大，及所使用的核心越多，則尖峰功率需求就越高。所以這個A15會在不需它強大的處理能力時關閉，例如當你正在講電話或是寫電子郵件的時候。假如你想要播放三維（3D）游戲時，則A15就會啟動，因為A7可能無法處理這項工作。

　　應用處理器上越來越重要的部分在于繪圖處理器（GPU），它有助于繪制使用者介面，且是現(xiàn)在智慧型手機游戲如此流暢、快速的主因。GPU負責處理使用者介面、流暢的動態(tài)渲染、3D游戲/導航、擴增實境、臉部特征偵測及手勢識別等。

　　介于Cortex-A7這種CPU及GPU之間的差異性在于，CPU比較擅長于固定的、整數(shù)的運算，它無法快速執(zhí)行浮點運算；然而GPU非常擅長于浮點運算，但是在整數(shù)運算上就無法如CPU那般快速。先進的應用處理器包含兩個GPU，而嵌入四個GPU的處理器則正在開發(fā)中。

　　最新的智慧型手機出現(xiàn)兩個雙核心（如兩個big.LITTLE核心）以及四核心的應用處理器設計。這種開發(fā)的重擔正轉移至軟體上：要如何在四核心之間去分配或指派任務呢？當八核心的處理器開始出現(xiàn)之后，這將會成為更大的挑戰(zhàn)。這個問題也與究竟多少任務會同時運行而有關。

　　在未來，更多的任務將被分配至應用處理器，來創(chuàng)造像是擴增實境這類有效率的高階應用程式。這些有著擴增實境的新款應用程式，如在手機照相機上可發(fā)現(xiàn)到的物件套用情境模式（Lassoing），極具發(fā)展?jié)摿?。這意味著未來的應用處理器將包含著更多個GPU，以及可能有兩個或四個CPU。

　　GPU的高尖峰效能所帶來的代價就是：功率。再一次強調，當它不被需要的時候，這個GPU可以被關閉。

　　需要時才啟用AP　可配置PMIC提高節(jié)能效益

　　在任何時候，確保僅有絕對被需要的硬體才能被驅動，這其中的關鍵系于另一個元件：電源管理晶片（PMIC）。這個元件在系統(tǒng)中扮演著如同交響樂團中的指揮角色，告訴硬體何時被喚醒以及何時進入休眠來節(jié)省能量。這個PMIC經常被分成基頻與應用處理器兩個部分，對于半導體產業(yè)而言，這在一開始似乎是有違直覺的。傳統(tǒng)上，半導體產業(yè)是將許多功能，甚至是將許多晶片整合至一個新晶片中。然而PMIC之所以仍然維持分離，則是有一個好理由。

　　PMIC必須產生高達三十組不同的電源供應，方能提供正確的電壓及電流組合予基頻及應用處理器的不同元件來使用。藉由提供較低的電壓來減低處理速度，而不是在所有時間內都以尖峰速度來運行，這有可能可以節(jié)省額外的能量。因為能量的消耗與電壓成正比，因此所節(jié)省的能量相當可觀。但重要的是每一個處理器或是硬體部分都可得到完全正確的電壓，這也就是為何PMIC必須要能夠產生如此多的不同電壓源。

　　供電順序成為另外一項重要的考量（圖2）：工程師無法在同一時間或以隨機的順序，來開啟三十組電壓。應用處理器須在記憶體被供電之前先驅動，且基頻處理器必須在3G網(wǎng)路開啟前先有電源。你也需要以正確的順序來關閉元件的電源，且這個順序必須在手機啟動時的所有時間內都維持一致。

　　圖2　戴樂格的Power Commander GUI可以針對任何四核心、雙核心或單核心的應用處理器，配置精確的供電順序。

　　手機有著漸進的休眠模式，從輕眠到深度睡眠模式，這時幾乎所有的東西都關閉。大多數(shù)這種漸進的電源管理，是終端用戶所無法察覺的。你可能注意到它偶爾會花費比正常更久的的時間來完成一定的操作，如像是啟動您的網(wǎng)際網(wǎng)路瀏覽器。

　　PMIC也協(xié)調充電作業(yè)。不同于較舊的消費性電子裝置所使用的鎳鎘或鎳氫電池，如果你在第一次沒有完全的放電，這個記憶將會減少你可以對這個電池充電的量，而現(xiàn)代的手機多使用鋰離子（Li-Ion）電池，這些電池沒有「記憶」，所以頻繁的對鋰離子電池充電，除了必須找尋墻上的插座所帶來的不便之外，并無任何不利之處。事實上，經常的從較少放電的狀態(tài)下來對它充電，反而可以改善電池的整體壽命。

　　然而，對鋰離子電池充電，其充電原理完全不同于對一些汽車的鉛酸電池充電。鋰離子電池須要非常小心且須在控制下進行充電，甚至是以不同的模式來充電。電池的充電器分屬于好幾部分：插墻式的充電器、手機PMIC中的充電電子元件，以及電池本身內部。

　　這個PMIC偵測到不同的充電情境，例如像是從通用序列匯流排（USB）連接線來進行充電、從墻上插座及無線充電。它在電池與手機的電子元件之間分配電源，并決定何時改變充電模式，以及何時電池已經充飽，所以它可以停止充電程序，或是將它慢下來，并進入涓流模式，如此當電話在使用中且還插著充電器時，電池電量才不至于耗用殆盡。

　　總的來說，PMIC是智慧型手機的沈默管理員，努力為你工作，使得兩次充電之間的電池壽命可以極大化，并確保在插著充電器時能夠獲得正確的充電量。而藉由關閉浪費電量的應用程式及模式，你將可以為延長智慧型手機電池的使用壽命伸出援手。