開源不易 手機節流掀革命

開源不易 手機節流掀革命

【經濟日報／林韋志】 2006.10.15 03:40 am


照相手機、音樂手機，手機上的多媒體應用越來越多，且伴隨著3G系統的開通，頻寬的增加，使得即時影音服務、視訊電話、Online Game與Mobile TV也逐漸在手機上實現；除了多媒體應用外，衍生於無線區域網路的VoIP、全球衛星定位的LBS，及藍芽與NFC的短距離資料傳輸與e-Payment，結合不同無線通訊系統及衍生服務，也將在手機上發生。

手機上的應用越來越多，然而手機電池容量的增長卻有限，如何在有限的電池容量下，讓手機的使用時間更長，除了改善手機內各元件的電路設計外，提升製程技術與良好的電源管理，都將是節流手機電量的有效方式。

手機中功率消耗最大的為射頻零組件中的功率放大器，放大器的功率消耗與放大器輸出效率及手機訊號強弱息息相關，近年來，強調更大輸出效率的放大器電路不斷被提出，且隨著手機基地台覆蓋率的普及，手機中功率放大器的功耗已獲得大幅的改善。

而手機電池的瓶頸，使得手機電池容量的增加有限，要延長手機使用時間，勢必得從減少手機功耗著手，在開源不易的情況下，透過電路設計、製程改進及良好的電源管理，省去手機不必要的功率消耗，透過節流設計，延長手機的使用時間。

現階段手機大部分用的數位訊號處理器多為130nm CMOS製程，驅動電壓在1.1V到1.5V，新的數位訊號處理器將製程提升到90nm CMOS製程，驅動電壓則落在1.05V到1.3V，製程的演進可以減少數位訊號處理器的功率消耗，並整合更多的矽智產，但奈米級的製程技術，在設計上必須克服元件漏電流的問題，才能真正減少數位訊號處理器的功率消耗。

良好的電源管理，可以幫助數位訊號處理器省去不需要的功率消耗，舉例來說，當房間裡只有一個開關，這開關不是將所有的燈打開，就是將所有的燈關閉，假設今日我們只要進房間拿個資料，在只有一個開關的限制下，我們仍須將所有的電燈都開啟。

現階段，包含於手機數位訊號處理器的應用越來越多，但嚴格說，手機除了隨時得與基地台做訊號的傳遞外，其他的功能，幾乎不可同時使用，例如聽MP3音樂時，就無法照相，因此，數位訊號處理器內的應用，得隨時有開、關、待機的準備，而控制各項應用的狀態，則由電源管理（Power Management）來決定。

一般而言，手機中電源管理大致可分為幾個部分，I/O、面板、微處理器、訊號接收等四部分，而良好的電源管理可將所有部分再逐一細分，這樣一來，可以省去更多不需要的電源，但相對的，電源管理的電路設計也較為複雜。

手機上的應用越來越多，從照相、聽音樂到VoIP、視訊電話、Mobile TV等，在這些應用發展的背後，大家也開始注意到手機耗電性的問題，畢竟手機還是得以提供通話功能為主，在多種應用加諸在手機上，使用者仍希望可以維持手機原有的使用時間。

延長手機的使用時間，開源的方式為增加手機電池容量，但由於電池技術的發展尚未突破瓶頸，在現有的鋰電池每年僅能增加10%的能量密度，適用於手機的甲醇燃料電池成本太高的情況下，手機電池容量可謂開源不易。

而在手機電池容量開源不易的情況下，如何節流手機上的功率消耗，變成目前最主要的課題，有效節省數位訊號處理器的功率消耗，方法有二，一為透過製程的進步，降低數位訊號處理器的驅動電壓；二為良好的電源管理，但這兩種方法，在開發的時候各有其必須注意的事項。

包括將數位訊號處理器由130nm CMOS製程，換至90nm CMOS製程，可以降低驅動電壓，但90nm CMOS及65nm CMOS製程技術，元件會有漏電的問題，有待進一步的解決，才能達到真正的節流。另外良好的電源管理，會將電源控制的部分，劃分的越細，這樣一來，當然可以省去更多不需要的電源，但相對的，電源管理的電路設計也較為複雜。

（作者是工研院IEK／ITIS計畫產業分析師）

【2006/10/15 經濟日報】@ http://udn.com/