功率已被榨干？從更少的來(lái)源提取更多的收獲(07-100)

　　在當(dāng)今的世界里，隨著效率逐漸成為產(chǎn)品成功的關(guān)鍵因素之一，萃取能力也已經(jīng)具備了一個(gè)全新的概念。人們一直在試圖從最有限的資源和技術(shù)中提取最大化的產(chǎn)能和輸出。無(wú)論對(duì)于你的手機(jī)來(lái)說(shuō)，還是對(duì)于桌面電腦、筆記本或者其它電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，如何令更多的應(yīng)用使用更少的電源，是我下面將要討論的。


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　　隨著每種電子產(chǎn)品或者設(shè)備增添更多的功能，所需要的功率以及電池的密度或容量也始終在增長(zhǎng)。這一變化趨勢(shì)給我們的現(xiàn)實(shí)世界所帶來(lái)的影響是：大量的發(fā)熱，功率的消耗，電源的浪費(fèi)和幾十億只用過(guò)的、無(wú)人需要的電池組。這些電池組無(wú)法被復(fù)用，而且如果處置不當(dāng)，則會(huì)給我們的環(huán)境帶來(lái)極大的危害。為了解決這一問(wèn)題，我們希望不再浪費(fèi)能量或者功率，而每個(gè)電子裝置的功能的設(shè)計(jì)方法和制造工藝能保證低功耗性和高的利用效率。我們當(dāng)然不希望限制自己的電子裝置所能實(shí)現(xiàn)的功能度，但是，我們都可以通過(guò)設(shè)計(jì)、技術(shù)和部件的集成以及系統(tǒng)架構(gòu)方面的進(jìn)步，在節(jié)省功耗和降低電力的損失方面做得更好。下面我將沿著這一發(fā)展方向依次討論人們所作出的多方面的努力。

　　設(shè)計(jì)方面

　　從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，無(wú)論是在集成電路一級(jí)還是在電路板一級(jí)，都必須通過(guò)節(jié)電技術(shù)和針對(duì)各種不同的系統(tǒng)工作模式精心規(guī)劃其功能的方法來(lái)最大限度降低功率的耗用，并保證所預(yù)期的或者所需要的輸出品質(zhì)不受損失(無(wú)論是哪一方面的品質(zhì))。讓我們以蜂窩電話為例進(jìn)行分析。電能的節(jié)約可以在不同層次上實(shí)現(xiàn)的節(jié)約可以在不同層次上實(shí)現(xiàn)：

　　技術(shù)方面

　　在節(jié)電方面，技術(shù)對(duì)于每個(gè)裝置或者元器件在執(zhí)行特定功能或者達(dá)到特定性能時(shí)對(duì)電力的利用效率高度有著決定性的影響。例如，用于制造集成電路的工藝技術(shù)決定了IC運(yùn)行電壓的高低，或者每個(gè)器件(晶體管、邏輯門等等)以最小的功率工作時(shí)的強(qiáng)固程度。對(duì)于晶體管而言，我們將考察器件的增益。以MOSFET為例，我們所關(guān)心的是多高的Vgs電壓將提供多大幅值的Ids電流。另外，我們還將考慮消耗和泄放寶貴電力的漏電和寄生通道。例如，一個(gè)FET 的Rdson將決定晶體管導(dǎo)通時(shí)的導(dǎo)通損耗的大小。流過(guò)這個(gè)溝道電阻的電流將轉(zhuǎn)化為熱量，對(duì)于該器件的輸出而言是一種損耗。