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

　　鋰離子電池材料技術發展緩慢,導致商用化鋰離子電池能量密度的提升難度較大。移動互聯網時代的到來,使得智能終端設備的外形向超薄、超輕的便攜式發展,為智能終端電池容量和設備續航帶來了挑戰。通過對智能手機設備的功耗分布和各硬件要素的技術迭代研究,分析了未來智能終端整機的功耗趨勢和空間設計趨勢。分析表明,智能終端設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。智能終端產品中的多種硬件元素協同優化,可以有效實現可靠的續航能力。

　　智能終端產品功耗分析

　　以手機產品為例，手機整機的組成主要以整機印刷電路板(PCB)為基礎，電池直接為PCB供電，PCB承載基帶芯片、射頻芯片、系統級芯片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。

　　以數字邏輯電路為主的芯片性能隨著半導體技術的發展而提高，同時其功耗逐漸降低。這得益于工藝制成的進步、硬件行業標準的更新、芯片架構的升級、晶體管器件結構的優化等。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會不斷提升數據的傳輸速率，降低功耗;互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器芯片也會隨著器件的結構設計，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，隨著通信技術的發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(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(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期后，電池續航能力成為一個重要的焦點，終端產業鏈上下游各方競相研發低功耗新技術與新方案。本文從產業鏈視角，剖析智能手機、可穿戴及IoT終端產業鏈的關鍵環節為解決續航問題正在或者即將開始應用的新技術與新方案。

　　電池續航技術改進分析

　　可穿戴及IoT終端的功能則一般相對簡單，業界從一開始就采用低功耗技術。

　　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架構的Cortex M系列(針對不同的應用場景，ARM Cortex M系列又細分為M0-M7)還是MIPS架構的MCU，設計之初面向的就是低功耗領域，芯片單核、主頻較低，多數僅有幾十兆赫茲，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計，器件本身并未為此進行特別處理。

　　2.無線連接針對性優化設計

　　車聯網、野外監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，則會出現功耗、性能過剩、成本高等問題。面向物聯網終端，3GPP組織在R12中發布了Cat.0[6]。為了降低設備復雜性和減小設備成本，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);減小設備接收帶寬到1.4MHz，當然，也可以擴到20MHz;單接收通路，取消RX分集雙通路;保持低速數據速率。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化，比如取消發射分集，不再支持MIMO，支持小于1.4MHz更低的帶寬，支持更低的數據速率等等。

　　3.低功耗整體方案

　　可穿戴及IoT設備產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計的成套方案。針對不同的應用場景，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中，都要“死磕”功耗這一難題。

　　4.算法優化

　　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、優化續航的重要手段。MCU動態休眠算法、計步算法優化、數據交互算法優化等都可以優化終端功耗。

　　智能終端續航體驗提升未來可期

　　如前文所述，智能終端續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航技術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期，用戶的耗電需求提升增長趨緩。未來續航體驗的提升關鍵看續航技術的發展，除了上述所講續航新技術革新外，柔性電池與固態薄膜鋰電池的不斷成熟，將為智能終端形態的演進與續航體驗的提升帶來福音。整體上，隨著智能終端續航新技術方案的普及與新材料的應用，智能終端續航體驗的提升前景可期。