5G手机耗电大，它是怎样帮你偷偷省电的？

最近我在做几款新手机的续航测试，发现这些手机虽然都是5G 高性能手机，但它们的续航却能跟过去的4G 手机几乎保持同一水准。

按道理说，手机在加入5G模块后，天线增多、吞吐能力更强，所消耗的电量理应比4G 手机更大，但为何像 Galaxy S20这种电池只有4000mAh 的小身板5G手机，也能有4-5小时的（重度）亮屏时长？

如果我们再往前看，还能发现一个有趣的现象，过去几年里，旗舰手机的电池容量普遍都是在3500-4500mAh 这个标准范围内。

而且即便手机性能在一直升级，手机每次的亮屏时长也依然还是在5-6个小时，如果电池更大那甚至还能达到7小时左右。

实际上，随着手机所承载的功能越来越多，在目前电池技术没有取得突破性进步的条件下，电池内的每1% 电量，对于手机来说都是弥足珍贵的。

除非像 Galaxy S20 Ultra 用更大的机身容纳5000mAh 的电池，但这样便损失了手机的便携性，也同时增加了手机重量。

▲ 华为 Mate 20 X（5G）拥有大机身，能容纳更大的电池和方便散热

既然不能改变电池技术，那就改变耗电技术。手机厂商在大力升级硬件的同时，其实也不忘考虑到手机续航，他们通过积少成多的方式，给手机运行腾出更多电量。

我在之前一篇关于高刷新率屏幕的文章中，提到了 iPad Pro 采用的是一块120Hz 屏幕，这块屏幕表现细腻、顺滑，但同时也比普通60Hz 屏要增加消耗更多的电量。

而为了能延长 iPad 的续航时间，苹果其实并没有让这块屏幕以120Hz 全局运行，而是通过 Promotion 这项技术让系统根据内容自动调节屏幕刷新率，进而控制屏幕的对电池消耗。

比如说，120Hz 是屏幕刷新率的最高值，当使用 Apple Pencil 书写、游戏这种需要高精度的操作时，系统会自动启用高刷新率；但如果像播放30/60Hz 视频这种本身不需要120Hz 的内容，系统就会自动切换到内容的最高速率。

至于像在电子书或者静态图片这种并不需要太高刷新率的场景，系统也会将刷新率降到最低，控制屏幕在静态显示下的电池消耗。

随着高刷新率屏在手机上出现，一些手机厂商也在手机系统内提供了类似于 Promotion 的「智能调配」刷新率的机制供用户使用，相比固定全局120Hz 运行，这种智能调配机制能给手机省下约5% 的电量。

▲ ColorOS 系统设置页

当然，虽然有些手机没有单独提供智能切换选项，但他们也会根据场景来自动调节刷新率。比如一加、黑鲨手机，尽管只提供60/90Hz 的选项，但在90Hz 下也会动态调节刷新率，工作原理其实也和 Promotion 相似。

▲ 一加手机氢 OS 系统设置页

近些年手机屏幕从 LCD 大量变为 OLED，这一方面是因为 OLED 更容易被厂商「捏造」出不同形态，另一方面是 OLED 相对要比 LCD 省电一些，但实际上 OLED 在硬件层面上给手机带来的节能还是比较有限，所以厂商也在利用 OLED 的一些特性来减少屏幕的消耗。

这里比较知名的莫过于如今各大厂商标配的「夜间模式」，这个能让 OLED 屏幕大量减少发光像素点的功能，无疑能让手机屏幕的消耗降到最低。

在前几天一篇关于黑暗模式的文章中，我们曾探讨过无论是 Google 还是苹果，这些厂商都在利用 OLED 屏幕来延长手机续航，而在 PhoneBuff 的测试里，夜间模式甚至能给 iPhone XS 多出30% 的电量，这对于续航本身就一般的 iPhone XS 来说，可以说是非常明显的续航提升了。

除了从屏幕这个「耗电大户」入手以外，手机的其他关键零件也在给续航时间腾出更多电量。

想必大家都有留意到，每逢像 SoC、新手机这些产品发布时，厂商除了展示出新品在性能上比旧品强多少以外，也不忘花时间去介绍「功耗降低 XX%」这个关键信息。

▲ 图片来自：Android Authority

这对手机续航有什么帮助？

实际上随着 SoC 的 CPU 架构、制程工艺、调度设计的变化，当前 SoC 的功耗已经比过去递减下降，而性能效率也随新处理器的加入和工艺递增上升。

用简单的语言来说，现在花同样的力气，办的事比以前更多了。

在 Anandtech 对骁龙865几款一线处理器的对比测试中，我们能看到骁龙865的能量消耗在和骁龙855是非常接近，但前者比后者的性能却有20% 的提升，这侧面证明高通介绍骁龙865时对比骁龙855有能效提升的说法。

▲ 图片来自：Anandtech

但 Anandtech 第一次所测试的只是骁龙865工程机的数据，而不能代表量产骁龙865表现，更具参考意义的是之后对 Galaxy S20 Ultra 的测试。

在这次测试中，这枚骁龙865的功耗不但比骁龙855低，甚至还比之前在工程机上的测试成绩更低，这要归功于高通和三星对量产版 SoC 的能效优化。

当然，台积电的7nm、A77这些技术也应享有给手机省电的功劳。

▲ 工程机测试成绩（左）/S20 Ultra 测试成绩（右）. 图片来自：Anandtech

不过需要备注的是，Anandtech 的这个排名只是基于测试得出的「平均功耗」参考数据，要得出 SoC 的总功耗还应该结合使用时间和其他综合因素。

但能看到骁龙865的功耗比过去更低，其实我们也能了解到新处理器在「节能」这方面有着更出色的表现。

▲ 麒麟990的多核 NPU 组合

而对于近年厂商加入的 AI 系统，手机厂商则是用「专核专功」的方式去减轻 CPU 的负担，比如说麒麟990里面的 NPU 就是用类似于 big.LITTLE 的「大核＋微核」去节省 AI 所需用电。

像人脸解锁这些小任务用的是微核，而像拍照渲染则是用大核工作。

▲ 华为 AI 相机渲染

然而，通过 SoC 节省出来的去补充5G 所消耗的电量也只是杯水车薪，手机厂商还需要从其他方面「挤」出宝贵的电量。

同样是花小力气办大事的还有 LPDDR 5和 UFS 3.1两个新标准，表面上看，两个新标准只是循例提升了内存和存储芯片的带宽和速率。

可实际上，这两个新标准都分别增加了节能方面的特性。

有人说 LPDDR5和 UFS 3.1都是为 AI 和5G 准备的东西，我认为这其实是一句双关语，两个标准除了在速度上满足 AI 和5G 需求外，它们也在提升性能的同时也节省了更多电量。

按照三星在公布 LPDDR5时的实验室数据，LPDDR5内存在功耗上要比 LPDDR4X 节省20%。虽然这20% 几乎可以被忽略不计，但我们并不能将它切开来看，需要和其他环节综合起来。

▲ 图片来自：中国三星

能让 LPDDR5更省电的原因主要是这次新增的 Data-Copy（将单个针脚数据复制到其他针脚）和 Write-X（减少数据在 SoC 与内存之间传输时的耗电）两项减少数据来回传输耗能的技术。

用小学都能理解的话来说，就是「数据少来回跑，少折腾，少消耗。」

但是，内存所省下来的电量并不会完全转化到手机里，而是像 SoC 以同样的力气做更多的事。所以三星的 LPDDR5内存的工作电压依然还是保持和 LPDDR4X 一致的1.1V（Vddq/Vdd2），运行功耗没有变化，但它的传输速度却比 LPDDR4X 快1.3倍，而且容量也增大了。

▲ 图片来自：PC-Tablet

尽管 UFS 3.1在性能上和加了 TurboWrite 的 UFS 3.0不相伯仲，但新增加的 Deep Sleep 成了这个0.1的升级被5G 手机选择的理由之一。

之所以叫做 Deep Sleep，是因为这个功能只会在手机闲置状态下才会触发，芯片会根据当前环境进入低功耗模式，继而节省像用户晚上睡觉时手机所消耗的待机电量。

不过 Deep Sleep 注定是一项用户感知不强的节能技术，毕竟在每次睡醒启用手机时你也不会关注到手机节省下来那2-3% 的电量。

▲ 图片来自：AndroidCentral

除了在硬件方面下手以外，Google 也曾经在 Android P 系统中尝试加入 Deepmind 的 AI 优化系统，通过软件层面上的机器学习能力和 Adaptive Battery 调配软件资源，延长电池续航时间。

而苹果则是通过调频、关闭部分后台功能的低电量模式来延长手机续航时间，虽然牺牲了一些诸如「嘿，Siri」等苹果特色功能，但换来更长的续航时间，能给人带来和世界不失联的安全感。

更有一种方法则是直接让系统根据场景自动调节网络策略，ColorOS 的做法是在系统中加入 Smart 5G 依据手机温度、电量、当前网络环境自动切换 WiFi、4G/5G 网络，它的原理有点像屏幕刷新率自切换，按照 ColorOS 方面的说法，这项技术能给手机提升30% 的续航时间。

所以即便5G 手机的消耗比4G 手机大，随着更先进的硬件和软件优化技术出现，5G 手机的续航问题已经从这些细节中被逐步解决。

其实自5G 手机在国内开始普及起，我至今一直认为，手机性能、功能和续航都应该是以三驾马车同步并进，手机硬件、软件除了朝向更快、更多功能两方面发展，同时也要在电池容量的限制条件下，用更多节省耗能的方式，支持手机在未来的5G 环境中实现更多新功能。

当然，今天的5G 手机和我们见面还不到一年，许多节能优化的方法还有待我们继续摸索，比如改变5G 基带的装配方式、减少多天线工作的消耗、使用更省电的屏幕……

不过说到底，我还是希望在不久的将来有更好的电池技术出现，毕竟续航的根本，还是在于电池的性能上。

来源: 爱范儿