可穿戴设备等智能终端续航瓶颈分析与解决方案

硬一体化优化

　　随着芯片硬件设计和工艺制程的提升，智能芯片平台应运而生。智能芯片平台是硬件与软件一体化方案，将人工智能、卷积神经网络、大数据等技术应用到手机芯片平台，将进一步降低芯片功耗。高通最新的骁龙820（明年初上市）即是这样的有益尝试。

　　2.2 显示屏

　　智能手机进入大屏时代（主流尺寸5寸、5.5寸），屏幕成为手机耗电比例最大的模块。大屏、PPI不断升级带来的后果是功耗的显著提升。

　　改进屏幕材质是降低屏幕功耗的有效解决方案之一。OLED有机电激发光二极管自发光、无需背光源，可有效降低功耗。IGZO将以往难度极高的铟、镓、锌与氧结晶化，实现了全新的原子排列的结晶构造，基于这一独特的细致的排列方式，IGZO显示屏具备极强的稳定性。同时，IGZO具有极高的电子迁移率，迁移率越高，电阻率越小，通过相同电流时，功耗也就越小。

　　对于传统的LCD显示屏，采用增加面板开口率、降低驱动电压、提高背照灯光源—白色LED的发光效率，以及提高光学材料性能等方式，通过对输入影像信号及周围亮度的伽玛校正以及画面亮度控制等图像处理，来降低显示面板功耗。

　　另外，可通过软件降低屏幕分辨率、灰度显示等方式来降低功耗，增加续航能力。

　　2.3 电池

　　解决续航问题的根本手段是开源方式，即增加电池容量及发展新型高效电池技术。但近年来电池技术尚无突破性进展，太阳能电池、镁离子电池、超级电容等电池新材的商用进展并不乐观，对比而言，锂离子电池的改进技术仍是业界的重心和最为现实的解决方案。

　　当下电池的主流是聚合物锂电池芯，以石墨作为负极，石墨碳负极电池的能量密度，达到600WH/L差不多已到极限，而引入硅负极材料来提升电池能量密度已是业界公认的方向之一，即以硅碳代替石墨，将石墨负极电池变成硅基负极电池。

　　目前一般手机厂商的电池能量密度大都在560~580WH/L，热门机型中，小米note电池容量为3000mAh，能量密度为676.5Wh/L；华为荣耀6 Plus为3600mAh，电池能量密度为595Wh/L。据悉，业界多家手机厂家在新的手机方案中测试650~720WH/L的高密度硅负极电池，如采用纯硅负极材料能量密度有望达到900WH/L。2015年，基于硅负极材料的700WH/L高能量密度电池产品将实现规模商用。特别需要关注的是，除了能量密度外，安全、膨胀、循环等性能指标也是高能量密度电池要重点解决的问题。

　　另外，4.35V高压电池技术、硅碳阳极技术、纳米陶瓷涂层覆膜技术等也是锂离子电池改进的方向。

　　2.4 快速充电

　　发展节电技术的同时，快速充电正成为一项可快速大规模应用和普及的折中方案。从原理上来看，快充的实现主要通过增加电压或电流或两者同时增加来实现。

　　主流的芯片供应商高通和联发科均已发布快充解决方案，并集成到芯片平台中。在芯片厂商解决方案中，高通的Quick Charge快充方案［3］生态系统最为成熟，已经发展到QuickCharge 2.0，有两种规格：Class A（5/9/12V）与ClassB（5/9/12/20V）;芯片方面，高通全系列芯片支持。联发科Pump Express［4］允许充电器根据电流决定充电所需的初始电压，由PMIC发出脉冲电流指令通过USB的Vbus传送给充电器，充电器依照这个指令调整输出电压，电压逐渐增加至5V 达到最大充电电流。

　　快充产业链包括协议、适配器（充电IC）、电源管理芯片、芯片平台等。除前述的高通、联发科外，还有TI的Max Charge、Fairchild的ACCP（Adaptive Charger Communication Protocol）等快充协议及方案。快充协议之间目前还不互通，主流的电源IC厂商产品均开始支持多种快充协议。

　　终端厂商中，OPPO的VOOC闪充［5］最具代表性，现已发展到2.0版。VOOC采用降低电压增大电流的充电方式（5V/4.5A），将充电控制电路从手机侧移到适配器侧，同时需要一系列专门定制的配件，包括适配器（新增充电控制电路+智能MCU控制）、电池（定制8触点）、数据线、电路、接口（7pin）等。

　　从成本角度看，相比普通的充电方案，快充在充电IC、保护电路、电池等方面需要增加成本。VOOC专属方案成本最高，高通Quick Charge方案次之，联发科Pump Express则相对比较经济。

　　在快速充电体验方面，终端厂商目前的期望基本上是10分钟完成30%充电，30分钟完成70%充电。

　　2.5 软硬一体节电技术方案

　　对智能手机而言，单个维度或器件的节电远远不够，基于网络、用户使用行为等方面的软硬一体节电方案是产业链的重点研究对象。业内正在进行优化方向包括操作系统层面的资源调度优化、情景感知节电、基站黑名单管理优化等。

操作系统层面的调度优