越來越多的用戶對智能手機的“電池耐用性”感到不滿。雖然智能手機還有望進一步高性能化，但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。

　　你的智能手機電池能用一天嗎？

　　智能手機已經完全成為了手機的主角。估計2011年度智能手機在日本國內的銷量將首次超過傳統手機 注1）。在智能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“電池耐用性”非常差。在日本MMD研究所于2011年10月實施的調查中，四分之三的智能手機用戶對電池耐用性“非常不滿”或“比較不滿”注2）。

　　注1）日本MM總研于2012年3月13日宣布，預計2011年度（2011年4月～2012年3月）的手機供貨量為4190萬部，其中智能手機為2340萬部（整體的55.8％）。該公司預測，智能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％。

　　注2）日本MMD研究所于2011年10月6～12日實施了在線調查。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，“我們最初只是著眼于推出智能手機產品，而近一年來則是將提高電池耐用性放在了優先位置”。手機廠商正在部件廠商的協助下，采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部件廠商。這就是估計今后智能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。

　　圖1：電池容量與性能之間的鴻溝逐漸擴大

　　智能手機運行的處理今后將更加復雜，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。

　　智能手機的耗電量顯著增加

　　智能手機的電池耐久性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。智能手機用戶大多采用4英寸以上的大尺寸顯示屏，以便瀏覽數據量較多、用于個人電腦的Web網站。而且，隨著智能手機的各項功能越來越便利，用戶操作的時間也越來越長。

　　傳統手機的充電電池容量在800mAh左右，由于顯示屏的大屏幕化，智能手機的電池容量已經增至1500mAh左右。盡管如此，用戶仍感覺“電池不經用”。即使將現有的電池容量增加近兩倍，也無法滿足普通智能手機用戶一天消耗的電量（圖2）。

　　圖2：智能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能手機耗電量分析結果。針對谷歌的“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，開始力推延長智能手機電池耐久性的“節電”功能。比如，NEC卡西歐移動通信公司、夏普和松下移動通信公司都各自在智能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，或降低顯示屏亮度等。還配備了根據時間和電池剩余電量自動改變設定的功能。

　　夏普的智能手機還配備了可減少屏幕在關閉狀態時所消耗電量的“節能待機”功能（圖3）。夏普通信系統業務本部全球營銷中心主任兼產品策劃部長河內嚴表示，“在24個小時中，屏幕處于關閉狀態的時間大概有20個小時左右。減少該狀態下的后臺（Background）處理動作，也不會影響手機的易用性”。所以，手機會在屏幕關閉時自動停止運行部分后臺處理。

　　圖3：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，可輕松進行節電設定（a）。為了減少屏幕關閉時的耗電量，還配備了可自動停止部分后臺處理和通信的“節能待機”功能（b）。

　　致力于部件的節能

　　手機廠商一直致力于在不讓用戶察覺到的前期下，減少各個部件的耗電量。NEC卡西歐移動通信公司商品開發本部第一硬件設計部高級專家并木秀夫表示，在應用處理領域，“我們一直致力于如何才能更好地利用處理器和存儲器的節電機構”。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，以及根據不同范圍停止向存儲器供電的機構等。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。

　　顯示屏中引進了可動態下調背照燈亮度的技術。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，從而調整各個像素的亮度成分，同時降低背照燈的亮度。可以在不降低視覺質量的情況下，將背照燈的亮度最大降低50％。

　　對性能的要求沒有止境

　　此前一直致力于低功耗化的手機廠商和部件廠商，今后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于電池容量的增幅。

　　智能手機中使用的鋰離子充電電池的單位體積能量密度，在10年后的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。在新一代智能手機中，估計應用處理將增加CPU和GPU內核的數量、提高工作頻率，顯示方面將支持顯示屏的大屏幕化和高精細化，通信方面將支持LTE（Long Term Evolution）等新型無線通信方式（圖4）。

　　圖4：運算、顯示和通信都會不斷發展

　　圖中是高端智能手機引進新功能的目標時間。CPU和GPU等運算部分、顯示屏的像素和尺寸等顯示部分，以及移動通信和無線LAN等通信部分，估計今后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，那么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：支持LTE的智能手機在LTE通信時的電池耐久性低于3G通信時（圖5）。

　　圖5：利用LTE后電池耐久性惡化

　　圖中是美國2011年下半年以后上市的主要4G（LTE或移動WiMAX）機型以及“iPhone 4S”，在瀏覽Web時的連續使用時間。摘自美國在線媒體“AnandTech”（http://www.anandtech.com/）實施的基準測試所獲得的數據。

　　手機廠商和部件廠商開始意識到電池耐久性會在將來成為一個大問題，從企業采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并不是什么新穎的東西。不過，與此前截然不同的是細微之處也不放過。

　　比如，將某個部件引進的低功耗化技術擴展至智能手機內的其他部件，或者將控制電力的部件和時間單位進行更為細致地劃分。單看每項低功耗化技術的節電成效也許較小，但一項一項地積累起來，就能大幅削減功耗。

　　智能手機具有用戶購買后可以追加應用軟件（以下簡稱應用）的特點，因此今后讓應用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，“對應用進行實際分析后，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，就可以間接地為智能手機的低功耗化做出貢獻”注3）。

　　注3）九州大學系統LSI研究中心開發出了制作智能手機耗電模型的方法。采用該模型可以根據應用的CPU使用時間、無線通信量、存儲量和傳輸量等信息，推測應用在智能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

　　挑戰并徹底實現低耗電量，有助于強化手機廠商和部件廠商的競爭力。對于追求低耗電量極限的部件廠商來說，徹底降低功耗后不僅在智能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，僅組裝標準部件的廠商與專注于部件易用性的廠商之間的差距，在電池耐久性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部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，“在如何利用充分部件的調整部分，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”。