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可穿戴设备等智能终端续航瓶颈分析与解决方案-皇冠官网

发布时间:2020-10-10 22:28:02来源:皇冠官网-【首页】编辑:皇冠官网-【首页】阅读: 当前位置:首页 > 科学探索 > 手机阅读

1章节  电池续航是目前智能终端体验的仅次于瓶颈,这是普通消费者与专业人士的共识。过去几年,智能手机市场被硬件军备竞赛所弥漫,手机在硬件配备上遵循摩尔定律,但不还包括电池技术,续航体验问题的日益突出本质上是手机电池市场需求过慢快速增长与电池续航技术改版较慢之间矛盾恶化的结果。除了智能手机,智能可穿着设备、物联网IoT等新兴智能终端领域,也面对着某种程度的问题。

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  体验痛点意味著市场机遇,在终端硬件竞争转入稳定期后,电池续航能力沦为一个最重要的焦点,终端产业链上下游各方竞相研发低功耗新技术与新的方案。本文从产业链视角,剖析智能手机、可穿着及IoT终端产业链的关键环节为解决问题续航问题正在或者将要开始应用于的新技术与新的方案。  2智能手机续航解决方案  从耗电量角度,芯片、显示屏是智能手机的耗电量主体,也是未来器件研发的注目焦点。

电池新的材质、新技术的应用于是续航困境解决问题的显然。韧一体的节电优化、慢差使则是终端厂商竞争的焦点。  2.1芯片低功耗设计  作为智能手机计算出来处置的耗电量大户,如何减少手机使用的各种芯片的功耗是减少整机功耗的基础环节。

芯片产业链仍然在研究提高性能的同时降低功耗,如何在性能与功耗之间获得均衡是未来芯片技术发展的焦点之一。  (1)芯片指令集精简与架构优化  ARM公司正处于智能终端芯片生态链的顶端,在正式成立之初就致力于低功耗设计,为智能手机设计了ARM精简指令集(比较简单指令集)。2011年11月,ARM公布ARMV8指令集,将手机芯片带进64位时代。2013年,苹果首次使用A7处理器,高通、联发科等厂商也于2014年开始应用于。

目前使用ARM精简指令集和内核的芯片早已沦为手机及其它智能设备的主流配备。  为解决问题手机芯片核战带给的功耗问题,ARM公司发售bigLITTLE(大小核)架构[1],将轻效能的大核与低功耗的小核配上用于,在符合手机高性能市场需求的同时顾及低功耗。大核Cortex-A57重效能,设计主要源于Cortex-A15,但基于ARM所作的优化(如数据预取及减少Registers等),Cortex-A57处置32bit软件比Cortex-A15慢20%至30%。

在实际用于中A57的功耗问题更为引人注目,不少使用A57内核的芯片经常出现痉挛问题,例如高通骁龙810等,为此,ARM在2015年初公布优化后的Cortex-A72内核,若使用16nm工艺,比起上一代的28工艺下的Cortex-A15,性能超过3.5倍,而功耗可减少75%。小核Cortex-A53则在获取充足的性能下,尽可能增大芯片面积及功耗,没使用Cortex-A57较耗电量的乱序执行管线设计,而转用非常简单按序继续执行管线设计。Cortex-A53获取与上一代使用ARMv7指令集的Cortex-A9等级的效能,但芯片面积更加小,可在同制程下比Cortex-A9增大40%。

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如果用于20nm制程的话,面积仅有为32nmCortex-A9的1/4,有助在降低成本同时降低功耗。  (2)通过制程工艺提高降低功耗  相比较指令集和芯片架构设计,芯片工艺制程的升级对功耗的减少更为立竿见影,这也是近年来工艺制程升级递归升级减缓的最重要推动力。

  英特尔、三星和台积电三巨头正处于芯片生产领域的第一方阵。三星的14nmFinFET(FinField-EffectTransistor,鳍式场效晶体管)工艺早已量产销售(三星Exynos7420芯片),台积电16nmFinFET也将规模量产;苹果近期的A9处置将分别使用这两家最先进设备的工艺制程。  同时,半导体制程从14nm/16nm开始转入3D时代,相比较之前的2D晶体管,3DFinFET具备低功耗、面积小的优点。  (3)射频低功耗方案  在降低功耗层面,智能手机射频芯片不如主芯片不受注目,但降低功耗也仍然是主流趋势。

  4G射频面对的核心挑战是解决问题服务市场需求和网络容量爆炸式快速增长所需的更好蜂窝频段(目前全球频段总数已超过40个)。多家公司发售成套的射频解决方案,还包括构建模块、多模多频器件、正弦功率跟踪等,高通公司的RF360解决方案[2]是其中的代表。在功率放大器PA中构建天线电源、反对各种模式和频段(从GSM之后的所有主要蜂窝制式和目前3GPP协议中的全部频段)的人组,反对全球漫游。

正弦功率追踪器(ET)根据信号的瞬态市场需求来调整功率放大器(PA)电源,是传统平均功率追踪器(APT)的升级,APT根据功率水平分组而不是瞬时信号市场需求来调整功率放大器的供电量。正弦功率追踪器与终端调制解调器交互工作,调整传输功率以符合被传输内容的瞬时市场需求,而不是在恒定功率下的长时间间隔后调整,功耗减少最低约20%,痉挛减少近30%(基于高通公司的测试和分析)。

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这缩短了电池续航时间,增加了智能手机超薄机身内部的痉挛。  (4)智能芯片韧一体化优化  随着芯片硬件设计和工艺制程的提高,智能芯片平台应运而生。智能芯片平台是硬件与软件一体化方案,将人工智能、卷积神经网络、大数据等技术应用于到手机芯片平台,将更进一步减少芯片功耗。

高通近期的骁龙820(明年初上市)即是这样的有益尝试。  2.2显示屏  智能手机转入大屏时代(主流尺寸5寸、5.5寸),屏幕沦为手机耗电量比例仅次于的模块。大屏、PPI大大升级带给的后果是功耗的明显提高。  改良屏幕材质是减少屏幕功耗的有效地解决方案之一。

OLED有机电激发光二极管自闪烁、需要背光源,可有效地降低功耗。IGZO将以往可玩性极高的铟、镓、锌与氧结晶化,构建了全新的原子排序的结晶结构,基于这一独有的精细的排序方式,IGZO显示屏不具备极强的稳定性。

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同时,IGZO具备极高的电子迁移率,迁移率越高,电阻率就越小,通过完全相同电流时,功耗也就就越小。  对于传统的LCD显示屏,使用减少面板开口亲率、减少驱动电压、提升背照灯光源白色LED的闪烁效率,以及提升光学材料性能等方式,通过对输出影像信号及周围亮度的伽玛校正以及画面亮度掌控等图像处理,来减少表明面板功耗。  另外,可通过软件减少屏幕分辨率、灰度表明等方式来降低功耗,减少续航能力。

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