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探秘手机内部影响续航的硬件

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发表于 2019-8-20 22:45
对智能手机而言,屏幕是所有硬件当中公认的“耗电大户”。因此,如果你想延长续航时间,减少屏幕的耗电就是最有效的手段之一。
尺寸和亮度的影响
屏幕耗电量的多少,取决于它的尺寸、亮度、材质、分辨率和刷新率。我们都知道,屏幕尺寸越大,亮度越高,其耗电量也就越明显。
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为了将它们的影响量化,曾有媒体以双屏折叠手机中兴Axon M进行过实验,分别在单屏/双屏显示状态(尺寸变化)和50%/100%亮度下持续播放1小时的720P视频,统计这个期间的实际耗电量变化。
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如果你非常在意续航,在电池容量和其他配置相近的情况下,可优先挑选屏幕更小的机器,并尽可能使用手动调节亮度的方式,在不影响显示效果的前提下将亮度设定得更低一点。
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小提示:当我们启动相机APP时,系统往往会自动将屏幕亮度调到最高。如果你经常拍照,在拍照时可通过手动设定亮度降低耗电。
区分OLED和LCD
手机屏幕材质主要以OLED(包括AMOLED)和LCD(IPS)为主,很多人都说OLED更省电,这种说法既对也不对。
对的地方,是OLED在显示纯黑或暗色背景时耗电量极低。
但是,当OLED显示纯白或亮色背景时,耗电量反而会超过LCD。
为了实现屏幕指纹识别技术,OLED在中高端智能手机领域的普及度越来越高。对这类手机而言,大家可以在显示设置或省电管理中看看有没有类似“深色省电皮肤”的选项,打开它就能将设置界面以黑色背景显示,从而发挥OLED的省电优势。
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如果手机没有这类选项,我们可以在主题商店下载以黑色为主的主题(或壁纸),将常用的浏览器、电子书等常用APP的背景色也修改为深色系,总之就是尽量避免OLED屏幕大面积的显示白色。
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别让特色功能成拖累
为了提升视觉效果,针对屏幕的特色功能越来越多。比如,2K或2.5K的分辨率,更高的PPI可以带来更加细腻的显示效果,降低OLED像素阵列带来的锯齿感。
但是,屏幕的分辨率和耗电量成正比,如果手机设置中提供了“智能分辨率”的选项就尽量打开它,当电池电量低于50%则可考虑强制让屏幕以可选的最低分辨率显示。
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在主打游戏的电竞手机领域,出现了刷新率可达90Hz或更高的“电竞屏”,可以缓解游戏画面拖影的问题,在操作上也能提升滑动屏幕时的流畅性(跟手感更好)。
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但是,刷新率同样和耗电量成正比,所以采用电竞屏的手机大都可以手动设定刷新率,在长途外出时不妨关闭它以获得相对更持久的续航。
此外,手机屏幕还有很多特色的功能都会带来额外的耗电,比如采用OLED屏幕新款手机主打的全程DC调光,在指定视频类APP中可以激活的HDR10和视频增强显示等功能,在外出时还是能关就关吧。
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总之,手机屏幕可以借助很多特色功能提升显示质量,但背后的代价往往是相对更高的电量消耗。是否开启它们让眼睛看着更舒服,就得看手机当前剩余电量和身边是否有可随时充电的环境了。
除了屏幕,手机内部集成的各种芯片和零部件同样需要电力驱动,而不同的芯片搭配,往往也会影响到最终的续航结果。
内存芯片
如今手机内存主要以LPDDR4和LPDDR4X为主。和更早期的LPDDR3内存相比,LPDDR4将运行频率从933MHz提升到了1600MHzMHz,工作电压也从1.2V降低到1.1V;LPDDR4X的Vddq电压则进一步从1.1V降至0.6V(Vdd2电压保持1.1V不变),运行频率最高可达2133MHz,不仅效率(性能)更高,功耗最多也能下降40%。
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通过内存生产工艺的升级,其功耗还能进一步降低。
据悉,三星第二代10nm工艺的LPDDR4X内存已经量产,相比第一代虽然性能没有提升,但是功耗却可再降10%,可使手机平板等移动设备更省电。
因此,在电池和其他硬件一致时,手机如果能搭配10nm工艺的LPDDR4X内存,在续航潜力的表现上自然更加值得期待。
此外,内存性能越高,意味着手机可以在更短的时间内完成数据交互,同样有利于节省电力。
以LPDDR4X内存为例,它就可以运行在单通道(多与骁龙4系搭配)、双通道(骁龙6/7系)和四通道(骁龙8系,麒麟980)模式,通道数越多性能越强。
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在不久的将来(预计2020年),手机内存还会进化到LPDDR5时代,抛开性能不谈,LPDDR5内存较LPDDR4X的功耗还能再降30%,它自然又是可以延长续航时间的芯片之一。
闪存芯片
闪存芯片大家应该会更熟悉一些,目前手机领域主要以eMMC5.1和UFS2.1为主,而一加7、三星Note10、黑鲨2 Pro和ROG2等手机都用上了UFS3.0闪存。以持续读取速度为例,eMMC5.1最高约400MB/s,UFS2.1平均在900MB/s左右,而UFS3.0则可突破1500MB/s大关。
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速度的增加,可以让UFS闪存在更短时间完成数据的读写,从而更快进入省电待机状态。
最新的UFS3.0还进一步通过2.5V VCC电压降低功耗,并支持最新NAND Flash技术,工作温度范围也从-25摄氏度~85摄氏度扩展到了-45摄氏度~105摄氏,可避免在极高/低温环境下手机停止工作的情况。
可见,当手机用上UFS2.1或UFS3.0闪存后,无论是性能、功耗(主要在效率更高)还是可靠性都能进一步提升,当它们与10nm LPDDR4X或LPDDR5内存搭配后,就手机存储单元的功耗表现将更加理想。
通信芯片
手机内置的通信芯片(4G+蓝牙+Wi-Fi+GPS)同样是手机硬件耗电的主要来源,再上层的应用都是通过调取这些器件产生耗电。
其中,基带和射频模块会影响4G+蓝牙+Wi-Fi的性能和功耗,苹果去年发售的iPhone XS和iPhone XS Max之所以4G信号和续航不理想,很多业内人士就都将矛头指向了其内置的英特尔基带芯片上。
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当我们启动定位或导航应用时,就该轮到GPS芯片运行了,它是否支持GPS、GALILEO、QZSS和GLNONASS四大定位系统,采用了单天线还是双定位天线设计都会影响其定位能力。
当然,耗电量也是考核GPU芯片的指标之一,以国内首款支持新一代北斗三号信号体制的多系统多频高精度SoC芯片HD8040为例,它的定位精度最高可达±1米的亚米级,而且连续定位功耗也降低了30%,待机功耗最低只有1uA。
如果你从事车辆运营行业,需要长时间定位导航,选择一款定位更准、导航时更省电的手机还是很有必要的。
移动平台
手机搭载的处理器(准确来说是SoC或移动平台),应该是耗电量最高的芯片,而关于它的功耗等级,很多用户还存在一些误解。
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比如,采用最新工艺的新款处理器,它的耗电量就一定远低于上代前辈吗?
这个问题的答案自然是否定的。
以台积电7nm工艺为例,官方对其的描述是——新工艺性能可提升35%或者功耗降低65%。请注意其中的“或”字,骁龙855相对骁龙845、麒麟980相对于麒麟970,它们的实际表现都是功耗保持不变或小幅下降的同时大幅提升性能。毕竟,在宣传上更省电远没有更强悍让人印象深刻。
另一个误解则是,高端处理器就一定比主流处理器费电吗?
在工艺相同时(比如都是10nm),高端处理器比主流处理器还要省电并非不可能。比如骁龙855和骁龙710的工艺相同,前者满负载时的功耗更高。
但是,很少有APP需要处理器始终满负载输出,而是属于阶段性的忽高忽低。而高端处理器,能在更短的时间完成处理任务然后进入休息期,而主流处理器则需要更长的时间去处理相同的任务,所以反而会耗费更多的电力。
现在很多手机都主打“游戏模式”,只要启动游戏,手机就会自动清理后台,将处理器设定为“满血”状态。实际上,只要你的手机搭载了骁龙710或更高级别的处理器,游戏模式往往会带来不必要的耗电。
原因很简单,以《王者荣耀》为例,哪怕是骁龙660,在没有游戏模式加持的情况下也能跑出40fps到60fps的帧数,基本感觉不出卡顿。
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同理,骁龙710可以维持在50fps到60fps、骁龙855可以稳定在55fps到62fps。所谓“游戏模式”,只能帮手机减少帧数的波动,比如让骁龙855稳定在60fps满帧运行,波动范围在1fps左右。
问题来了,在游戏的过程中如果不看帧数监测,你能感觉得出50fps和60fps这两种帧数时的差异吗?
答案是不能,而游戏模式带来的后遗症,就是让处理器在不知不觉中产生了更多的耗电,得不偿失。
从小编的经验来看,游戏模式其实最适用于骁龙6/7系玩《和平精英》、骁龙7系玩《崩坏3》这种级别的游戏,将最低帧数从25fps提升到30fps,让平均帧数从35fps变成39fps,这才有意义。因此,当你用手机玩原本就很流畅的游戏时,最好可以关闭游戏模式(如何可以关闭的话),如此才能更大限度延长手机的续航潜力。
来源:CFAN

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