智能手机电池对策详解

　　通过微细控制打破僵局，电池探索新思路

　　在智能手机领域，处理器、显示器、RF电路无一不被要求兼顾低功耗和高性能。这些产品正设法通过“动态电力控制”及“混合化”等打破目前的僵局。能量密度增长空间有限的充电电池将开拓新的思路。

　　未来的智能手机要求应用处理、无线通信处理以及画面显示等主要功能全部实现高性能化。“目前的智能手机在正常使用时，应用处理、通信处理和显示所需耗电量大约各占了1/3”（某手机企业的技术人员）。只减小其中某一项的耗电量，是无法兼顾高性能和低耗电量的。因此需要在各项要素中彻底削减耗电量。

　　在电力的使用方法和存储方法上双管齐下

　　本篇将对执行应用处理等的处理器、显示器以及执行无线通信处理的RF电路今后的低耗电量化技术进行分析。同时还会介绍旨在增加充电电池容量以及提高易用性的技术开发动向。

　　处理器需要实现CPU和GPU的多核化并提高工作频率，今后预计会通过半导体的微细化等继续提高电力利用效率、彻底实施动态电源切断及电压和频率控制，以及推进电路的混合化等。

　　不断向大屏幕化和高精细化发展的显示器，其关键在于提高液晶面板背照灯光的利用效率和提高有机EL面板的发光效率。另外，为支持新一代移动通信规格而需要处理多频带无线信号的RF电路方面，根据发送电力的波形对电源电压进行微细控制的“包络跟踪（Envelope Tracking）”等技术备受关注。

　　锂离子充电电池单位体积的能量密度增长空间有限，目前正通过内置电池组增加容积，以及通过快速充电功能减轻充电作业的负担等尝试。

　　电力使用部分和电力存储部分，本系列将详细报道各部分的技术革新动态。

　　处理器——彻底提高效率与推进动态控制

　　执行应用处理任务的处理器会瞬间消耗最大1～2W的电力。在智能手机中，处理器是对电池耐久性和发热影响最大的部件之一。针对无线通信的收发进行信号处理的基带处理LSI也会消耗较大的电力。

　　处理器的负荷在日益增加。美国谷歌公司2012年3月将“Android”应用的容量限制由50MB提高到了4GB 注1）。今后亮相的应用将处理更多的数据，执行更加复杂的处理工作。

　　注1） 虽然应用APK文件的容量限制依然为50MB，不过最多可以使用2个最大2GB的扩展文件。

　　“终端厂商要求‘在保持当前耗电量不变的情况下提高性能’”（半导体厂商）。为此，处理器需要实现能够轻松处理今后亮相的高级应用，并最大限度降低耗电量。

　　处理器的低耗电量化有两大方向（图1）。一是提高单位电力的处理性能（电力效率）。另一个是尽量减少通常处理时无需消耗的电量。

　　图1：在提高电路的电力效率以及进行极其细微的电力控制两方面努力

　　为降低应用处理器和基带处理LSI的耗电量，在两个方向采取举措。需要通过微细化和低电压化等提高电路的电力效率，根据运行情况彻底对电力进行极其细微的控制。