海思K3智能手机平台挑战续航能力极限
2009-04-30
作者：海思
随着与PC的相互融合，智能手机的功能已日益强大。现在的智能机处理器的频率大多已经在400MHz以上 ，很快就会到1GHz，这几乎与PC差不多了；同时，与传统PC不同的是，智能机主芯片中内嵌了大量的硬件加速引擎，所以在功能不断强大的同时，续航能力却越来越受到挑战。低功耗整体解决方案已经成为智能机市场争夺的制高点。
笔者在CCBN2009展会上看到了海思最近发布的K3智能手机平台，很欣喜的发现，中国的智能机解决方案已经在功耗控制上成为了业界一流。从下面的测试报告中看到，与目前智能手机领域使用较广的方案相比，在所有的关键项目的对比测试中，海思K3智能手机方案的功耗都可以做到最低。
据海思的工程师介绍，取得这个结果是长期不断的高强度研发投入换来的。功率控制是一个非常复杂的系统工程，需要软件、操作系统、硬件、主芯片、PMU（功率管理单元）、外围器件、方案设计等各个方面的精细配合。为了给用户提供一流的低功耗解决方案，海思把自己设计的PMU（功率管理单元）也集成到主芯片中（Hi3611）了，而且对PMU进行了专门的优化，可以根据主芯片的工作状态自动调整输出功率。主芯片（Hi3611）的设计也是使用了目前业界最高水平的功率控制技术。
在主芯片中，芯片被划为多个单元，在用户使用不同功能的时候，就打开不同的单元，而其它不用的单元就被自动关闭来节省功耗。比如说，如果用户打电话，那么通话单元就被打开使用，而其他不相关的部分比如视频播放单元就处于关闭状态。进一步，即使是同一项业务，K3智能手机方案也可以识别出用户使用的不同状态来自动调整业务单元的工作等级，比如说用户玩游戏，当用户打高复杂度的场景游戏时，为了满足用户的感观需要，相关业务单元自动进入高等级工作模式，电压提高，频率加快，当然功耗也会较高。当打一般游戏时，业务单元工作在中间某个合适的等级下，电压下降，频率也下降，功耗处于一般水平。在主芯片中，一共有几十个不同的业务单元，每个单元都可以在智能功率控制系统的统一调动下，根据不同场景打开或者关闭不同的业务单元；在使用相同业务下也可以自动识别业务的等级，让每个业务单元工作在适合该业务的最低功率等级上，不浪费多余的功率。
在实现技术方面，有些已经比较先进的方案使用软件来进行运行状态的判断和控制，但是这往往会导致响应时间较长而且较慢，不能精细控制功耗状态的转移，有时需要提高频率的时候无法及时提高，有时需要节省功耗的时候无法迅速降低工作等级，导致性能和功耗都有一定的损失；但是海思K3在这方面已经有巨大的突破，他们使用自己开发的IPPS技术，使用硬件来实时监控业务运行状态，可以精细的跟踪运行状态，进而通过硬件来进行实时调整，可以达到每秒上万次的功耗状态调整，从而在与其他产品的功耗性能对比中有明显的优势。下图是IPPS的工作示意图。
为了增强智能手机的续航能力，海思K3智能手机解决方案还使用很多其它的核心技术。很多技术在通俗讲解的时候比较容易理解，但是在一个不到一平方厘米的芯片中使用几千万个晶体管来实现这些技术的时候，却成为很多业内公司难以逾越的鸿沟。不过，我们已经有幸的看到，我们中国的公司已经成为这个领域的领先者，并且还在不断的挑战极限，让我们这些用户不断感受到科技进步给我们带来的便利。