手機、個人數(shù)字助理(PDA)、筆記本、平板電腦等行動型設(shè)備使人們的辦公、娛樂、通信越來越便捷，這離不開電池技術(shù)的發(fā)展。同時，電子設(shè)備越來越小型化的設(shè)計，也驅(qū)使電池技術(shù)向大容量和小型化進行演變。

　　鋰離子電池材料技術(shù)發(fā)展緩慢,導(dǎo)致商用化鋰離子電池能量密度的提升難度較大。移動互聯(lián)網(wǎng)時代的到來,使得智能終端設(shè)備的外形向超薄、超輕的便攜式發(fā)展,為智能終端電池容量和設(shè)備續(xù)航帶來了挑戰(zhàn)。通過對智能手機設(shè)備的功耗分布和各硬件要素的技術(shù)迭代研究,分析了未來智能終端整機的功耗趨勢和空間設(shè)計趨勢。分析表明,智能終端設(shè)備顯示屏的功耗占整機功耗的主要部分,采用像素渲染技術(shù)可以有效降低顯示屏模組的邏輯功耗和背光功耗,同時整機印制電路板(PCB)上硬件元素的不斷集成,PCB走線工藝能力越來越精細化為電池的體積留出更多的空間。智能終端產(chǎn)品中的多種硬件元素協(xié)同優(yōu)化,可以有效實現(xiàn)可靠的續(xù)航能力。

　　智能終端產(chǎn)品功耗分析

　　以手機產(chǎn)品為例，手機整機的組成主要以整機印刷電路板(PCB)為基礎(chǔ)，電池直接為PCB供電，PCB承載基帶芯片、射頻芯片、系統(tǒng)級芯片SOC、隨機存取存儲器RAM和只讀存儲器ROM及其他功能模塊，顯示器、攝像頭、指紋識別及其他硬件模塊以柔性電路板FPC的形式與PCB板相連。

　　以數(shù)字邏輯電路為主的芯片性能隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展而提高，同時其功耗逐漸降低。這得益于工藝制成的進步、硬件行業(yè)標準的更新、芯片架構(gòu)的升級、晶體管器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等。如：高通驍龍835處理器的功耗是早期驍龍801芯片的1/2，蘋果A10處理器是早期A5處理器功耗的1/5;同理，RAM和ROM會不斷提升數(shù)據(jù)的傳輸速率，降低功耗;互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器芯片也會隨著器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在提升分辨率的同時降低芯片功耗。

　　但以模擬電路為主射頻芯片，隨著通信技術(shù)的發(fā)展以及信號頻率的提升，射頻芯片的功耗呈上升趨勢，未來第五代移動通信技術(shù)(5G)時代到來，射頻芯片的功耗將會進一步提升。

　　此外，顯示屏分辨率的提高直接影響了顯示模組的功耗，液晶顯示器由背光和液晶顯示面板組成，所以其功耗主要由液晶面板的邏輯功耗與背光功耗組成，若顯示屏的尺寸增大，就要提升背光的亮度滿足整體面板的光強，若顯示屏的單位英寸像素個數(shù)(ppi)提高，則面板的像素開口率下降，也需要提升背光的亮度來滿足整體面板的光強。

　　體驗痛點意味著市場機遇，在終端硬件競爭進入平穩(wěn)期后，電池續(xù)航能力成為一個重要的焦點，終端產(chǎn)業(yè)鏈上下游各方競相研發(fā)低功耗新技術(shù)與新方案。本文從產(chǎn)業(yè)鏈視角，剖析智能手機、可穿戴及IoT終端產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)為解決續(xù)航問題正在或者即將開始應(yīng)用的新技術(shù)與新方案。

　　電池續(xù)航技術(shù)改進分析

　　可穿戴及IoT終端的功能則一般相對簡單，業(yè)界從一開始就采用低功耗技術(shù)。

　　1.芯片及傳感器低功耗方案

　　由于可穿戴及IoT終端所需的計算處理能力相對較低，芯片方案多采用MCU形式，少數(shù)如智能手表、智能眼鏡則采用低端的手機芯片處理器。

　　不管是ARM架構(gòu)的Cortex M系列(針對不同的應(yīng)用場景，ARM Cortex M系列又細分為M0-M7)還是MIPS架構(gòu)的MCU，設(shè)計之初面向的就是低功耗領(lǐng)域，芯片單核、主頻較低，多數(shù)僅有幾十兆赫茲，與動輒8核，上G赫茲的手機芯片相比，天生功耗較低。

　　可穿戴及IoT終端中采用的傳感器，例如加速計、陀螺儀及其它專業(yè)傳感器等本身的功耗較低，主要是與MCU一起進行整體低功耗方案設(shè)計，器件本身并未為此進行特別處理。

　　2.無線連接針對性優(yōu)化設(shè)計

　　車聯(lián)網(wǎng)、野外監(jiān)測等終端需要進行無線通信，但速率、頻次等要求較低，手機上采用的無線模塊如果用在這類終端，則會出現(xiàn)功耗、性能過剩、成本高等問題。面向物聯(lián)網(wǎng)終端，3GPP組織在R12中發(fā)布了Cat.0[6]。為了降低設(shè)備復(fù)雜性和減小設(shè)備成本，Cat.0定義了一系列的簡化方案，主要包括：采用半雙工FDD模式(Half duplex FDD);減小設(shè)備接收帶寬到1.4MHz，當(dāng)然，也可以擴到20MHz;單接收通路，取消RX分集雙通路;保持低速數(shù)據(jù)速率。簡化方案不僅降低了速率需求，處理器計算能力和存儲能力也相對降低。在R13版本還會有進一步的優(yōu)化，比如取消發(fā)射分集，不再支持MIMO，支持小于1.4MHz更低的帶寬，支持更低的數(shù)據(jù)速率等等。

　　3.低功耗整體方案

　　可穿戴及IoT設(shè)備產(chǎn)品的解決方案主要通過低功耗藍牙、低功耗Wi-Fi、低功耗GPS、低功耗的3G/4G模塊與MCU(或其它低功耗主控芯片)、傳感器等硬件整合設(shè)計的成套方案。針對不同的應(yīng)用場景，主要芯片方案廠商提供BLE+MCU、Wi-Fi+MCU、GPS+MCU、 Zigbee+MCU等低功耗解決方案。在這些無線連接技術(shù)中，都要“死磕”功耗這一難題。

　　4.算法優(yōu)化

　　可穿戴及IoT終端在硬件低功耗的同時，軟件算法也是降低功耗、優(yōu)化續(xù)航的重要手段。MCU動態(tài)休眠算法、計步算法優(yōu)化、數(shù)據(jù)交互算法優(yōu)化等都可以優(yōu)化終端功耗。

　　智能終端續(xù)航體驗提升未來可期

　　如前文所述，智能終端續(xù)航體驗瓶頸的根本原因是手機電池需求過快增長與電池續(xù)航技術(shù)更新緩慢之間的矛盾日益尖銳。在電池需求層面，隨著智能手機硬件升級進入平穩(wěn)期，用戶的耗電需求提升增長趨緩。未來續(xù)航體驗的提升關(guān)鍵看續(xù)航技術(shù)的發(fā)展，除了上述所講續(xù)航新技術(shù)革新外，柔性電池與固態(tài)薄膜鋰電池的不斷成熟，將為智能終端形態(tài)的演進與續(xù)航體驗的提升帶來福音。整體上，隨著智能終端續(xù)航新技術(shù)方案的普及與新材料的應(yīng)用，智能終端續(xù)航體驗的提升前景可期。