你的智慧手機能用一天嗎？

--本文由日經BP社提供
越來越多的用戶對智慧手機的「電力」感到不滿。雖然智慧手機性能還有望進一步提高，但對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已經開始。

智慧手機已經完全成為了手機的主角。估計2011年度智慧手機在日本國內的銷量將首次超過傳統手機（註1）。在智慧手機順利普及的同時，用戶對一個問題的不滿也爆發了。這就是電池的電量減少得太快了，也就是常說的「電池效力」非常差。在日本MMD研究所于2011年10月實施的調查中，四分之三的智慧手機用戶對電池效力「非常不滿」或「比較不滿」（註2）。

（註1）日本MM總研于2012年3月13日宣佈，預計2011年度（2011年4月～2012年3月）的手機供貨量為4190萬部，其中智慧手機為2340萬部（佔整體的55.8％）。該公司預測，智慧手機的供貨量比例在2012年度將達到68.7％，2013年度達到75.1％，2014年度達到79.3％，2015年度達到81.9％。

（註2）日本MMD研究所于2011年10月6～12日實施了線上調查。有效回答人數為272人。

手機廠商也開始有了危機感。某手機廠商的技術人員表示，「我們最初只是著眼於推出智慧手機產品，而近一年來則是將提高電力放在優先位置」。手機廠商正在零件廠商的協助下，採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手機廠商和零件廠商。這就是估計今後智慧手機的性能提高幅度將超過電池容量的增幅（圖1），因而迫切需要進一步推進低功耗措施。

電池容量與性能之間的鴻溝逐漸擴大
智慧手機運行的處理今後將更加複雜，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。

智慧手機的耗電量顯著增加

智慧手機的電池效力之所以成為一個問題是因為與傳統手機相比，前者的耗電量顯著增加。智慧手機大多採用4吋以上的大尺寸螢幕，以便瀏覽資料量較多、用於個人電腦的Web網站。而且，隨著智慧手機的各項功能越來越便利，用戶操作的時間也越來越長。

傳統手機的電池容量在800mAh左右，由於螢幕的大螢幕化，智慧手機的電池容量已經增至1500mAh左右。儘管如此，用戶仍感覺「電池不夠用」。即使將現有的電池容量增加近兩倍，也無法滿足普通智慧手機用戶一天消耗的電量 。

智慧手機的耗電量逐漸增加
圖中是澳大利亞研究機構NICTA的研發小組得出的智慧手機耗電量分析結果。針對Google Nexus One，在自主設定的多種狀態下測量了平均耗電量。

重視這個問題的手機廠商，開始力推延長智慧手機電池效力的「節電」功能。比如，NEC卡西歐行動通訊公司、夏普和松下行動通訊公司都各自在智慧手機中配備了被分別叫做「環保模式」、「環保技巧」以及「環保導航」的節電模式。 

這些節電功能可以讓用戶簡單地進行旨在降低耗電量的設定，比如關閉無線LAN和藍牙等通信功能，或降低螢幕亮度等。還配備了根據時間和電池剩餘電量自動改變設定的功能。 

夏普的智慧手機還配備了可減少螢幕在關閉狀態時所消耗電量的「節能待機」功能。夏普通信系統業務本部全球行銷中心主任兼產品策劃部長河內嚴表示，「在24小時中，螢幕處於關閉狀態的時間大概有20個小時左右。減少該狀態下後台（Background）處理動作，也不會影響手機的易用性」。所以，手機會在螢幕關閉時自動停止運行部分後台程式。 

手機廠商配備可減少無用耗電的應用

夏普在2012年2月上市的「AQUOS PHONE 104SH」等機型中配備了「環保技巧設定」應用，可輕鬆進行節電設定（a）。為了減少螢幕關閉時的耗電量，還配備了可自動停止部分後臺處理和通信的「節能待機」功能（b）

致力於零組件的節能

手機廠商一直致力於在不讓用戶察覺到的前提下，減少各個元件的耗電量。NEC卡西歐行動通訊公司商品開發本部第一硬體設計部高級專家並木秀夫表示，在應用處理領域，「我們一直致力於如何才能更好地利用處理器和記憶體的節電機構」。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，以及根據不同範圍停止向記憶體供電的機構等。各大公司都在絞盡腦汁地對這些機構進行調整，以便明確何種狀態下應該如何進行使用。 

螢幕中引進了可動態降低背光亮度的技術。比如，夏普可以對影像信號進行分析，掌握畫面的亮度和對比度趨勢，從而調整各個畫素的亮度成分，同時降低背照燈的亮度。可以在不降低視覺品質的情況下，將背照燈的亮度最大降低50％。 

對性能的要求沒有止境

此前一直致力於低功耗化的手機廠商和零件廠商，今後必須具備更為出色的低功耗化技術。原因就是開篇提到的，因為手機性能的提高幅度很可能會大於電池容量的增幅。 

智慧手機中使用的鋰離子充電電池的單位體積能量密度，在10年後的2022年估計也僅會提高到現有的1.3倍左右。而對性能的提高要求則永無止境。在新一代智慧手機中，估計應用處理將增加CPU和GPU內核的數量、提高時脈，顯示方面將支援螢幕的大螢幕化和高解析度，通信方面將支援LTE（Long Term Evolution）等新型無線通信方式。 

運算、顯示和通信都會不斷發展

圖中是高端智慧手機引進新功能的目標時間。CPU和GPU等運算部分、螢幕的畫素和尺寸等顯示部分，以及行動通訊和無線LAN等通信部分，估計今後都會引進更為出色的高功能技術。

是放棄提高性能？還是忍受配備又大又重電池的厚重手機？如果僅僅依靠此前開發的低功耗化技術，那麼遲早有一天會不得不面臨這個選擇。實際上手機業界已經得出了一個測量結果：支援LTE的智慧手機在LTE通信時的電池效力將低於3G通信時。

利用LTE後電池效力惡化
圖中是美國2011年下半年以後上市的主要4G（LTE或移動WiMAX）機型以及「iPhone 4S」，在瀏覽Web時的連續使用時間。摘自美國網路媒體「AnandTech」測試所獲得的數據。

細小浪費都不放過

手機廠商和零件廠商開始意識到電池效力會在將來成為一個大問題，從企業採取的各項措施中可以看出的趨勢是，業界正在從各個角度徹底削減電力的浪費。這種削減電力的出發點本身並不是什麼新穎的東西。不過，與此前截然不同的是細微之處也不放過。

比如，將某個元件引進的低功耗化技術擴展至智慧手機內的其他部件，或者將控制電力的元件和時間單位進行更為細緻地劃分。單看每項低功耗化技術的節電成效也許較小，但一項一項地累積起來，就能大幅削減功耗。

智慧手機具有用戶購買後可以追加應用軟體（以下簡稱App）的特點，因此今後讓App開發人員注重耗電量將變得很重要。九州大學系統LSI研究中心副教授久住憲嗣表示，「對App進行實際分析後，發現了多個部分的特定處理會徒勞消耗電力。如果應用開發人員能夠仔細掌握自己所開發應用的耗電量及其詳細情況，就可以間接地為智慧手機的低功耗化做出貢獻」。（註3）

（註3）九州大學系統LSI研究中心開發出了製作智慧手機耗電模型的方法。採用該模型可以根據應用的CPU使用時間、無線通信量、存儲量和傳輸量等資訊，推測應用在智慧手機上運行時的耗電量。

低功耗化成為廠商形成差異化的因素

挑戰並徹底實現低耗電量，有助於強化手機廠商和零件廠商的競爭力。對於追求低耗電量極限的零件廠商來說，徹底降低功耗後不僅在智慧手機市場上的業務量會越來越多，而且還能夠以此為契機涉足要求低功耗化的其他應用領域。

在手機廠商方面，僅組裝標準元件的廠商與專注於元件易用性的廠商之間的差距，在電池效力這個指標上將表現得越來越明顯。原因是僅憑充電電池容量和元件性能參數難以檢測的要素會產生很大的影響。夏普的河內表示，「在如何利用充分元件的調整部分，整體的耗電量將會發生很大變化。能否在不犧牲性能和外觀設計的前提下，找到電池容量和耗電量的最佳平衡點，這會是手機廠商之間實現差異化的一個重要因素」。