手機耗電量和發熱主導因素是工藝製程還是主頻?

旭旭x九日


手機耗電量和發熱主導因素是工藝製程還是主頻呢?

這個問題需要進行細化分析!

怎麼細化手機耗電量呢?

根據描述相信樓主的提問主要針對的是手機處理器部分,對於處理器功耗而言,我們最初有一個靜態功耗去評定它,以及一個動態功耗。當做成手機主板,我們又有一個手機底電流參數去評估手機主板的漏電流是否滿足要求!當這兩個參數都滿足以後,我們才會評估場景功耗,比如遊戲,視頻等功耗是否正常。

首先說處理器靜態功耗,實際上可以簡單理解為手機關機以後沒有任何負載情況下的漏電流,這個與處理器晶體管的多少以及設計選型有關,對於整個手機而言,還與其他芯片靜態功耗有關!

其次是處理器的動態功耗,處理器的動態功耗可以有如下式子表示:

Pd=CLV2f

式中,Pd---CMOS芯片的動態功耗

CL----CMOS芯片的負載電容

V----CMOS芯片的工作電壓

f-----CMOS芯片的工作頻率

由上式可知,CMOS電路中的功率消耗是與電路的開關頻率呈線性關係,與供電電壓呈二次平方關係。對於一顆CPU來講, Vcore電壓越高,時鐘頻率越快,則功率消耗越大。所以,在能夠滿足功能正常的前提下,儘可能選擇低電壓工作的CPU能夠在總體功耗方面得到較好的效果。對於已經選定的CPU來講,降低供電電壓和工作頻率,也是一條節省功率的可行之路。

更為詳細的說明,如下圖所示,CPU實際上由若干個CMOS晶體管構成,這麼多CMOS的翻轉都需要耗能量,當輸入Vin由高到低時,Vdd給負載電容CL充電,電能為J,當Vin由低到高時,CL開始向外釋放電能J,由於CL非常小,因此實際上J也非常小,但是如果Vin電壓翻轉的頻率非常快時,比如2GHZ的翻轉頻率,那麼電能就是2*10^9J,這個能量就是比較多的了。再加上CPU中有上百億個CMOS晶體管,因此功耗就體現出來了!


因此從上面的解說,我們可以得出處理器功耗與電壓,主頻,晶體管個數等有關!



另外,處理器功耗還與工藝製程有關。

為什麼與工藝製程有關呢?

以前處理器是28nm,現在是7nm,甚至下一代的5nm,為什麼會越做越小呢?有多個原因,工藝製程越先進(也就是nm數越小),每個CMOS的個頭就越小,個頭小耗電自然就低,就好比一個大人的飯量比一個小孩飯量大一樣!工藝更先進,帶來的另一個好處就是供電電壓,因為個頭小了,所需要的能量就小了,因此供電電壓也就更低了,自然耗電也下來了。



手機耗電量與發熱有關嗎?

顯然,有一定關係,但這不是主導或者絕對的!

首先,手機耗電量變大,自然會帶來手機發熱,手機發熱以後,為了用戶體驗以及芯片穩定性運行與壽命延長,就需要進行降頻處理,從而把系統功耗降下來。如果不降頻,手機當然我可以正常運行,但是發熱帶來的用戶體驗會比較差,另外超負荷運行也會加速芯片的老化衰老!

對於手機耗電量與哪些因素有關呢?

一是與系統的底電流有關,也就是手機睡眠後系統的漏電流,這個是非常關鍵的耗電硬件指標,是評估手機功耗是否正常的基礎!這個電流就是保證系統睡眠時,不該運行的負載就不工作,需要睡眠工作的還是得工作!這樣可以檢測手機睡眠後漏電流是否正常,其次可以評估軟件系統正不正常,比如有沒有多餘的中斷源喚醒,有沒有不正常的GPIO設置錯誤等等,以及不該運行的負載在運行,比如手機的某些傳感器芯片!

當手機底電流正常以後,接下來就是場景功耗了,比如遊戲,視頻功耗大小,這個就設計軟件優化方面了,需要軟件關閉不該運行的程序,控制不該運行的邏輯等等。



舉個例子,關於遊戲模式耗電與哪些因素有關呢?

1.與屏幕功耗有關,比如屏幕的尺寸,屏幕的分辨率,屏幕的幀率(刷新率),屏幕的亮度等級等。

2.與GPU,CPU的運行有關,是否是超頻工作,是否是多個核心工作,這時候就可以考慮降頻限核工作了。

3.與移動數據模式或者WIFI模式待機的基本功耗有關,如果這兩個基本模式功耗有問題,肯定會帶來功耗的上升。

4.與後臺其他應用調用有關,就需要軟件查看有沒有多餘的進程在後臺運行,有沒有異常的中斷源喚醒等等。

總之,一個優秀的手機功耗與器件選型以及硬件電路設計密切相關,還與軟件優化有關,是三者協同配合的結果!

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硬件十萬個為什麼解說


日常使用中,手機耗電量最大的往往不是芯片,而是在於屏幕和數據流量,不信你可以看看自己手機的耗電排名,很多情況下都是屏幕佔據耗電最大的比例,而手機芯片只是在處理較重的應用,比如玩遊戲的情況下才會產生較大的耗電,這時候芯片採用的製程和頻率對耗電量產生的作用就會比較大了。

一般來說,因為限於手機的大小,所以手機芯片的面積都會控制在一個較小的面積下,而半導體工藝製程一直在不斷進步,越先進的製程造出來的芯片理論面積就會越小,功耗也就越低,這樣當然有利於手機的發熱和續航控制,但是手機芯片的性能也不能止步不前,每當一次半導體制程技術的進步,芯片也會通過頻率的提升來提升性能,既然頻率提升了,這樣也會進一步提升芯片的發熱和耗電,一定程度上會抵消一些製程進步帶來的優勢。

就那驍龍855和驍龍660來說,儘管驍龍855用的7nm工藝比驍龍660先進,但是驍龍855的頻率也更高,同時還有更多的高性能核心,所以從這一點來看,驍龍660儘管落後,但是由於較低的頻率與核心規格,所以發熱耗電量也並不大,甚至低於製程和技術更好的芯片。所以,我們不能拋開芯片的性能談耗電和發熱,如果非要說哪一項起到了關鍵作用,我認為還是芯片的製程,畢竟製程如果不進步的話,那麼芯片的主頻也很難提升,架構的進步也會放緩。


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還是工藝的原因,還有很大一部分原因是程序和系統的原因,可以在手機上下載安裝魯大師軟件,裡面有手機省電和手機降溫工具的


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感覺與工藝製程有很大的關係,你可以及時使用360手機衛士一類的來優化清理。


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