真的只是電池科技趕不上?

美國科技專欄作家Walter Mossberg幾天前發表了一篇名為〈Battery tech isn’t keeping up〉(電池科技趕不上其他發展)的文章,頓時造成一片迴響,多家媒體也紛紛引用(或盜用)這番說法,但這個題目其實是值得稍微深入思考一下的。

Mossberg在文章中提到:

智慧型手機的效能、速度、以及功能的多樣性都一直快速成長,但電池供電時間增加的幅度卻沒那麼大;例如iPhone 6的A8處理器,蘋果號稱處理速度比2007年的第一代iPhone提升了50倍、繪圖晶片速度快了84倍,而iPhone 6S的A9處理器的運算速度更比A8快了70%、繪圖晶片則快了90%。

但跟2007年的iPhone相較,蘋果在電池方面的進步就相當有限。第一代iPhone號稱提供了8小時的通話時間與6小時上網時間,而iPhone 6S的通話時間則是14小時、上網時間11小時,只有原來的2倍。

基本上不必質疑的是,大家都喜歡更快、功能更多的機器,手機也好、電腦也好;而更快更棒的機器,就需要更多的電力來支撐、運作得更久,所以我們需要更大或更好的電池。

對嗎?

如果這個邏輯成立的話,或許您也會發現,一部分答案就在問題裡:會覺得電池發展得不夠快、續航能力老是不夠長,原因之一只是「我們喜歡」。

也許是人的問題

這會回到行銷上研究消費者行為的基本命題:我們「想要」(want)和「需要」(need)的東西有時候是兩回事,而許多想要、但並不一定需要的東西,有時候是為了競爭而創造出來的商業行為。

舉例來說,雖然理論上核心數目較多的(同等級)處理器速度比較快,但也比較耗電;但實際的速度會受到許多因素影響:應用軟體和作業系統是否針對多核心最佳化、處理工作性質、主機的電源管理能力、硬體零組件的匹配程度等等,所以答案是不一定。

然而廣告上不會告訴你這麼多,反正核心數多就對了、跑測試軟體評分高就對了,這樣的數據已經足以說服某些用戶掏錢,然後再回頭抱怨電池壽命不夠長、出門老是得扛個外接電池。

電池/速度比?

換個角度來說,以上述的速度比較例子來看,iPhone第一代的電池容量約1400mAh,iPhone 6電池的容量則是約1900mAh,也就是說光以這個速度來看,容量成長的比例(先不論電池大小的差異)是1.36倍。根據上述的資料做成列表如下:

機種iPhone 2G(一代)iPhone 6
處理器速度1x50.00x
繪圖晶片速度1x89.00x
電池容量1x1.36x
通話時間1x1.75x
上網時間1x1.83x

或者看一下各代iPhone的待機時間比較:

從這個表格中,我們可以看到兩個有趣的現象:

  1. 隨著技術的進步,運算速度越快不見得代表耗電越兇;但如果忽略這一點,也可以說現今的電池雖然容量進步不大,但仍然足夠支撐成長速度驚人的運算能力。我們知道這一點是詭辯、而且有太多因素會左右這個「電池/速度比」;但換個方式來看,以處理器速度來說,這幾年來電池容量每增加1%,就必須支持139%的運算能力成長,這一點在其他方面的能源效率上是很罕見的,也說明了近十年來處理器技術進步之快速。
  2. 這一點是正經的:如果撇開處理器速度和繪圖晶片速度來看,後三項的進步速度其實差不了多少,都是一點幾倍;也就是說,從「電話」和「上網終端機」這兩項智慧型手機的基本功能來看,其實電池的進步速度並不太差。

也就是說,就通話和上網兩個基本要求來說,說電池發展速度沒追上標準,是有點冤枉的(但這並不代表續航時間已經夠了,越長當然越好)。

那麼,「50倍速處理器」和「89倍速繪圖晶片」到底做什麼用途去了呢?你猜猜看。

對,就是你

對,就是被你(和我)在一些跟電話功能沒有直接關係的地方用掉了。

超炫的遊戲、超高解析度的螢幕、更大量的高解析照相和錄影、越來越肥大的各種app、越來越肥大的網站、4G高速上網……,這些「不必要」的聲光效果都會大幅縮短使用時間,但硬體整合、晶片製程、以及電源管理技術的進步,又減少了這些耗電應用所需的能源。

所以,當你換到iPhone 6S或iPhone 7的時候,一定會覺得比前一代機種更快、而且快很多;但這個「快感」很可能只維持幾個月,而且做同樣的簡單工作時,速度不見得比裝iOS 1的iPhone 2G快,只是你可能已經忘了那個感覺。

更殘酷的是,雖然處理器快了50倍(如果你用的是iPhone 6S則是85倍)、甚至繪圖晶片已經快到破百倍大關,但你的手機仍然只有比前一支快個幾倍的感覺,而且在升級幾次系統、多下幾個遊戲之後,毫不例外的又會開始卡卡。

別誤會了,我們也覺得電池進步的速度不夠快、仍然是「1991年鋰電池技術」的水準;但再往回拉100年,其實電池技術的進步並沒有我們想像的那麼快。過去在這方面的突破,多半是在材料、安全性、使用壽命、以及能量密度(在同一體積的電池中儲存更多電力)方面有著漸進式的進步。

事實上,依照Wikipedia在能量密度條文中所列出的表格來看,除了一些危險的物質和運用方式之外,現今能量密度比鋰電池高的材料已經不多了。

所以,在可預見的將來,電池能量密度可能不會有太大的進步;下一款晶片技術可能會再快100倍,但也同時會有讓您對這速度沒太大感覺的軟體問世。

通話時間仍然是十幾個小時、上網也還是十幾個小時。

Bill Gates [Microsoft CEO] says no matter how much more power we can supply, he’ll develop some really exciting software that will bring the machine to its knees.
– David House, Intel VP

(前Intel副總裁David House表示:「Bill Gates曾經說過,無論我們再提供多少運算能力,他都能開發出超棒的軟體,讓這部電腦跑不動。」)

沒有解答

而Mossberg的原文對這個問題也沒有答案,只介紹了三星「從沒電充到50%只要30分鐘的40美元充電器」、以及以色列StoreDot公司「充電一分鐘就能使用六七個小時的快速充電器」等商品。

對我來說,這種答案有說等於沒說。

當你嫌車子耗油的時候,他介紹的是「10秒鐘幫你加滿油的加油站」;雖然總比沒有好,而且(如果你找得到加油站也買了加油器)確實是有幫助的,但是:

  • 這跟「電池科技趕不上其他發展」其實沒有直接關係;
  • 快速充電器並不是問題的最終解答。

重點是,在現在還想像不到的電源(不一定是電池)技術開發出來之前,只要使用者仍然繼續追求規格數字、聲光效果、反應速度、以及原本不屬於手機的那些功能,那麼這方面我倒是跟Mossberg一樣,對下一代手機不會有太高的期待。

但不一樣的地方是,我不認為這全然是電池問題。

附記:

以上的思考也適用於任何品牌的智慧型手機、或是筆記型電腦等行動設備;但有一點不一樣的地方是,雖然電腦或平板也因為用戶對聲光效果等要求,會有電力消耗的問題,但因為這類設備沒有定義上作為必要條件的用途,所以不管怎麼用都是「必要」的(例如即使都拿來玩耗電的遊戲)。

然而手機有它的必要條件:通話;原則上這是優先程度最高、而且不能去除的功能,否則就不叫行動電話了;但就這個基本功能而言,現在的電池是很不夠力,但就進步幅度上來說並不算太差。

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