行動裝置系統(tǒng)耗電量可望顯著下降。處理器、電源管理晶片（PMIC）與感測器業(yè)者正分頭布局行動裝置應(yīng)用處理器和螢?zāi)皇‰姺桨福ㄐ乱淮?a target="_blank">CPU/GPU 協(xié)同運(yùn)算和big.LITTLE大小核設(shè)計架構(gòu)、面板自動刷新、高整合度PMIC，以及主動調(diào)節(jié)背光源（PRISM）等節(jié)能技術(shù)，皆是相關(guān)業(yè)者今年的產(chǎn)品發(fā)展重點。

　　晶片大廠競相出招　手機(jī)AP/顯示器功耗大減

　　拓墣產(chǎn)業(yè)研究所半導(dǎo)體中心研究員許漢州（圖1）表示，手機(jī)螢?zāi)缓蛻?yīng)用處理器功耗各占約30？60%系統(tǒng)耗電量，因此要延長續(xù)航力勢必從這兩方面著手。在處理器部分，高通（Qualcomm）、叁星（Samsung）、聯(lián)發(fā)科及安謀國際（ARM）正致力革新晶片設(shè)計，除共同推動中央處理器（CPU）、繪圖處理器（GPU）協(xié)同運(yùn)算的異質(zhì)系統(tǒng)架構(gòu)（HSA）標(biāo)準(zhǔn)，減輕CPU負(fù)擔(dān)與耗電外，亦相繼推出高效能CPU核心搭配低功耗核心的big.LITTLE方案，更進(jìn)一步減少處理器漏電流與動態(tài)功耗。

　　隨著處理器規(guī)格轉(zhuǎn)變，PMIC業(yè)者亦緊鑼密鼓研發(fā)新一代電源管理技術(shù)，除因應(yīng)big.LITTLE大小核心切換需求，推升PMIC的電壓、電流動態(tài)調(diào)整速度外，也將發(fā)展大電流輸出方案，以滿足HSA處理器同時驅(qū)動CPU、GPU等異質(zhì)核心的供電需求。

　　至于螢?zāi)还?jié)能方面，許漢州指出，輝達(dá)（NVIDIA）已在最新行動處理器平臺中導(dǎo)入第二代PRISM技術(shù)；該方案透過多核心GPU加高階影像演算法，將畫面切割成不同區(qū)塊并偵測明暗變化，由處理器動態(tài)調(diào)整LED背光源亮度，進(jìn)而省下40%顯示器功耗。

　　許漢州透露，一線處理器大廠亦計畫在下一代產(chǎn)品中，導(dǎo)入eDP 1.3版的PSR功能，讓GPU在螢?zāi)划嬅骒o止時休眠，直接由顯示面板的時序控制器（TCON）執(zhí)行資料更新，以節(jié)省面板傳輸介面的耗電量。

　　除改良硬體設(shè)計外，要確實降低系統(tǒng)功耗還須軟體的配合。益華電腦（Cadence）亞太區(qū)技術(shù)協(xié)理張永專（圖2）指出，由于處理器邁向多核心、大小核混搭架構(gòu)，因而產(chǎn)生更細(xì)、更復(fù)雜的電源管理區(qū)塊，驅(qū)動處理器、電源晶片和電子設(shè)計自動化（EDA）工具商提出新的低功耗電源管理技術(shù)，包括動態(tài)電壓頻率調(diào)整 （DVFS）、CCOpt（Clock Concurrent Optimization）和MBCI（Multi-bit Cell Inferencing）等。

　　張永專分析，處理器中尤以時脈樹（Clock Tree）的運(yùn)作功耗最高，係邁向節(jié)能的首要關(guān)鍵；對此，益華已開發(fā)一套系統(tǒng)層級功耗管理工具，包括處理器核心配置、電源模擬與驗證機(jī)制等，可協(xié)助晶片商精確掌握時脈樹工作狀況，進(jìn)而改善多核心處理器電路布局，實現(xiàn)低功耗設(shè)計。

　　值此同時，處理器導(dǎo)入28奈米以下先進(jìn)製程后，漏電流問題對晶片輕載耗電量影響將更加突顯，因此，張永專透露，益華已與臺積電、安謀國際合作，針對28、20和14奈米晶片漏電流進(jìn)行優(yōu)化，未來益華將在新一代EDA工具中導(dǎo)入漏電流演算法，協(xié)助晶片商解決輕載耗電問題。

　　平板解析度/性能激增　PMIC拓?fù)浼軜?gòu)大換血

　　除手機(jī)電源方案加速改朝換代外，平板PMIC亦隨著螢?zāi)唤馕龆取⑾到y(tǒng)運(yùn)算效能大增，規(guī)格不斷升級；相關(guān)晶片商除致力推升產(chǎn)品整合度外，更開始導(dǎo)入筆電電源拓?fù)洌约笆謾C(jī)PMIC的封裝技術(shù)，期縮減導(dǎo)通損耗與零組件用量，進(jìn)而提高轉(zhuǎn)換效率。

　　安恩科技（iML）應(yīng)用技術(shù)部資深經(jīng)理高進(jìn)發(fā)（圖3）表示，平板PMIC將逐漸引進(jìn)高階電源拓?fù)湓O(shè)計架構(gòu)，包括以往在筆電電源晶片中採用的橋式整流器 （Bridge Regulator）、同步整流方案，以及新一代單電感多重輸出（Single Inductor Multiple Output）技術(shù)，進(jìn)而提高裝置電源轉(zhuǎn)換效率。

　　高進(jìn)發(fā)進(jìn)一步指出，自從new iPad推出以來，平板已全面邁向全高畫質(zhì)（FHD）以上的螢?zāi)唤馕龆仍O(shè)計，由于背光模組、面板驅(qū)動的復(fù)雜度大增，因此儘管其PMIC導(dǎo)入高階拓?fù)鋵⒃黾映杀荆嚓P(guān)晶片商仍義無反顧投入研發(fā)，并逐步將PMIC介面改為I2C可編程設(shè)計，以優(yōu)化面板調(diào)光、開關(guān)等參數(shù)的調(diào)整機(jī)制。

　　據(jù)悉，同步整流拓?fù)湓诠P電電源晶片中已行之有年，平板PMIC改搭此一架構(gòu)后，將可改善約3？5%的轉(zhuǎn)換效率。另外，PMIC導(dǎo)入橋式整流器結(jié)構(gòu)亦有助精簡面板供電步驟，可直接由電池輸入端取得電力，進(jìn)而縮減電力轉(zhuǎn)換耗損。

　　高進(jìn)發(fā)更透露，愈來愈多電源晶片商在中小尺寸面板電源管理方案中，採用PMIC整合位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器（Level Shifter）的設(shè)計，主要係友達(dá)、群創(chuàng)等面板廠跟進(jìn)韓系廠商策略，將閘極驅(qū)動器（Gate Driver）電路直接內(nèi)嵌在面板中，開發(fā)GIP（Gate in Panel）方案提高組裝靈活性，使過去大多與閘極驅(qū)動器整合的位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器獨立出來，PMIC廠為進(jìn)一步改善系統(tǒng)功耗與體積，遂開始整合其他分離的電源切換元件。

　　不僅如此，在手機(jī)平板化的設(shè)計趨勢帶動下，品牌廠對通用型PMIC的需求也更加殷切，已吸引晶片商大舉投入研發(fā)高整合度、小尺寸PMIC，并發(fā)展新興電源管理系統(tǒng)布局方式，以同時改善電源效率、占位空間和散熱機(jī)制，協(xié)助行動裝置製造商快速開發(fā)手機(jī)、平板和平板手機(jī)（Phablet）等多樣尺寸產(chǎn)品。