Tại sao smartphone nhanh hết pin?

Pin lithium-ion đã gần tới giới hạn khả năng cung cấp điện, trong khi nhu cầu tiêu hao điện của các thiết bị di động ngày càng tăng.

Cơn khát năng lượng pin của smartphone và máy tính bảng đang vượt quá xa những cải tiến của công nghệ pin.

Các nhà sản xuất pin đang vắt kiệt thành tựu của công nghệ pin 15 năm, trong khi các nhà sản xuất thiết bị và ứng dụng dường như mới nhận ra tầm nghiêm trọng của vấn đề.

Trước đây, bạn có thể quên bộ sạc ở nhà và đi công tác cuối tuần với chiếc điện thoại “cục gạch” khi trở về điện thoại vẫn còn đủ pin cho bạn gọi taxi.

Còn nay,chúng ta lúc nào cũng phải mang theo bộ sạc, và ném cái nhìn hằn học cho những người chiếm ổ cắm điện quá lâu ở sân bay hoặc quán cà phê.

Theo như lãnh đạo của Verizon Wilreless (Mỹ), việc chuyển sang mạng 4G siêu tốc chỉ làm vấn đề trầm trọng hơn, và báo cáo cho thấy các thiết bị 4G có thời gian sử dụng pin quá ngắn. Nhu cầu điện năng của công nghệ tích hợp trong thiết bị di động đang tăng gấp hai lần các tiến bộ về điện suất của pin.

Trong hơn 15 năm, các loại pin lithium-ion polymer dùng cho các sản phẩm di động không thay đổi nhiều. Theo ông Irving Echavarria thuộc công ty Gold Peak Industries chuyên sản xuất tất cả các loại pin tiêu dùng, 80% quy trình diễn ra trong pin sản xuất điện, 20% là các phản ứng hóa học không đạt tiêu chuẩn.

Số lượng các phản ứng này càng giảm thì pin càng cung cấp điện hiệu quả hơn. Các nhà sản xuất pin đang cố gắng tăng điện năng pin bằng cách tiến gần giới hạn 80% đó.

Nản chí với giới hạn của công nghệ pin hiện nay, các nhà phát triển muốn kéo dài thời gian sử dụng điện của pin smartphone hoặc phải thêm các nguyên liệu hoạt động vào pin bằng cách chế tạo phần cứng nhỏ lại (chính kĩ thuật này cũng đã tới giới hạn) hoặc chuyển từ lithium-ion polymer sang loại nguyên liệu khác.

Ý tưởng ra đời

Đã có những tín hiệu thay đổi nho nhỏ về thời gian sử dụng pin. Nhưng người ta vẫn chưa trả lời được đến khi nào chúng thực sự xuất hiện và công nghệ đó có thể phát triển nhanh để đáp ứng toàn bộ thế giới di động hay không.

Việc nghiên cứu lithium-ion vẫn diễn ra ở các phòng thí nghiệm R&D của nhiều hãng sản xuất pin tiêu dùng. Nhiều trường đại học đã nghiên cứu và đưa ra báo cáo rằng loại lá graphit có khả năng tích trữ và truyền năng lượng. Nhưng chính phủ Mỹ (cũng như chính phủ nhiều nước khác) hầu như chỉ cấp phí nghiên cứu pin sử dụng trong quân đội và xe cộ.

Nguyên nhân không chỉ ở pin

Việc thiết kế một thiết bị di động không còn chỉ là về kiểu dang, giao diện người dùng, tốc độ hoạt động mà còn cần tiêu thụ ít điện năng.

Màn hình smartphone ngày càng rộng và hỗ trợ độ phân giải cao hơn, hai điều này ngốn điện kinh khủng. Giảm độ sáng màn hình có thể tăng thêm được vài phút sử dụng pin, nhưng các nhà sản xuất như Apple, HTC, Motorola không có vẻ sẽ chuyển sang những màn hình nhỏ hơn hay kém sáng hơn trong thời gian tới. Ngược lại, một số hãng như Samsung và LG đa tập trung các loại màn hình không bớt sáng như tốn ít điện hơn.

Một nguyên nhân chính khác đó là các ứng dụng ngày càng phức tạp, yêu cầu xử lý cao hơn. Hầu hết smartphone đều hỗ trợ Bluetooth, Wi-Fi và GPS. Trong nhiều trường hợp tất cả các bộ phận đều hoạt động một lúc.

Đặc biệt GPS là thủ phạm ngốn pin kinh khủng. Các loại điện thoại mới có thêm bộ chip 4G tốn thêm nhiều điện để giải mã dữ liệu từ mạng LTE. Trong số đó, điện thoại 4G mới có hai bộ chip khác nhau để kết nối 4G và mạng 3G cũ hơn. Vì thế, nếu may mắn, pin của bạn có thể đủ dùng cả ngày.

Tốc độ hao pin nhanh gây áp lực cho các nhà sản xuất bộ xử lý di động phải tạo ra các loại chip hiệu quả hơn cho điện thoai.

Lõi kép sẽ hữu ích

Các bộ xử lý lõi kép xuất hiện năm 2011 trong một số mẫu smartphone có thể gieo thêm hi vọng. Điện thoại “lõi kép” có thể giao nhiệm vụ đơn giản cho một lõi, và các nhiệm vụ phức tạp hơn, tiêu tốn nhiều điện hơn cho lõi kia. Nếu điện thoại đang thực hiện một nhiệm vụ đơn giản như gửi tin nhắn văn bản hoặc bảng tính trên một lõi, lõi còn lại sẽ giảm sử dụng điện giúp pin chạy được lâu hơn.

Ý tưởng nhiều lõi làm giúp sử dụng ít năng lượng pin hơn nghe hơi khó tin một chút, nhưng ARM không phải công ty duy nhất đang cố gắng giải quyết vấn đề theo cách này.

Đầu tháng 5 – 2011, công ty Adapteva tuyên bố “bộ vi xử lý Epiphanay” được hi vọng sẽ lắp vào smartphone và máy tính bảng bên cạnh bộ xử lý lõi kép của ARM.

Bộ xử lý của Adapteva có thể chứa tới 64 lõi trong một chip smartphone. Trong khi việc đặt chip 64 lõi trong một chiếc smartphone nghe có vẻ trái với phương pháp tiết kiệm điện, ông Andreas Olofsson, CEO đồng sáng lập công ty nói rằng hầu hết smartphone hiện nay đều chạy các phiên bản tốn điện của bộ xử lý máy tính bàn để kết nối Internet, chạy game và chơi nhạc.

Mặt khác, Epiphaty là chip được tối ưu hóa để thực hiện các câu lệnh cùng với CPU của điện thoại. Ông Olofsson cho rằng thiết kế này có thể “đưa nguồn điện của laptop vào smartphone”

Chính là các ứng dụng

Các ứng dụng smartphone là thủ phạm cuối cùng gây tiêu hao pin.Apple kiểm tra lượng sau cùng trước khi quyết định rao bán một ứng dụng hay không. Theo Cameron Bange, nhà phát triển ứng dụng iPhone của 9magnets, “Apple sẽ không để bạn phải tốn pin, họ sẽ bỏ ứng dụng đó nếu nó ping tín hiệu GPS 10 giây một lần”

Mặc dù thị trường ứng dụng Android có thể có nhiều ứng dụng gây tốn pin, các nhà phát triển thường dùng nhiều pin hơn cần thiết để cho ứng dụng hoạt động hết mức vì sợ sẽ bị đánh giá thấp hoặc người dùng sẽ từ bỏ ứng dụng.

Hầu hết người dùng smartphone đều hài lòng với việc cầm điện thoại cả ngày và cắm sạc vào buổi tối, nhưng các nhà sản xuất pin đang phải nhanh chóng đối phó với những chiếc máy tính thu nhỏ mà mọi người đang ngày càng lệ thuộc.

Nếu đổi mới của công nghệ pin không thể giải quyết được chút nào vấn đề, những thay đổi của công nghệ di động sẽ đâm sầm vào một bức tưởng ngăn cản trên đường đua với tốc độ chóng mặt.