Cosa influenza davvero la durata della batteria dei nostri smartphone? | Approfondimento iSpazio

Un aspetto che sicuramente non ha soddisfatto a pieno i possessori di iPhone 4S riguarda certamente l’autonomia della batteria, vero grande problema di tutti gli smartphone attualmente in commercio. In questi giorni si è tornato a parlare di un ipotetico nuovo iPhone da 4 pollici e, sebbene nessuno di noi possa sapere con certezza se questo sia l’ennesimo rumor creato ad arte, un progetto fake di Apple (qui un articolo che spiega come Apple metta a produrre dei veri e propri progetti falsi) oppure la verità, ci siamo chiesti: quali effetti avrebbe sull’autonomia della batteria uno schermo più grande? Si dice sempre che gli schermi più grandi consumino di più. Già, ma perché? Cosa influenza davvero la durata della nostra batteria dei nostri smartphone? Cerchiamo di dare una risposta a queste domande.

Schermo

Il consumo di uno schermo LCD è influenzato in modo preponderante dalla “lampada” di retroilluminazione che è composta da una serie di diodi led posti posteriormente allo schermo stesso. (Non a caso uno dei modi per risparmiare batteria del nostro iPhone è quello di abbassare la luminosità del nostro schermo).

Il display di iPhone 4 è provvisto di 6 diodi led di retroilluminazione. Un display da 4″ potrebbe al massimo aggiungerne un 7° ma questo non comporterebbe certamente uno stravolgimento nel consumo energetico dello schermo stesso. Tra l’altro l’aumento da 3,5 ” a 4″ è talmente esiguo che è verosimile pensare che i 6 diodi sarebbero abbondantemente sufficienti ad illuminare correttamente un display leggermente più esteso. Qualunque sia la scelta di Apple, non ci aspettiamo quindi grandi involuzioni/evoluzioni in termini di consumo energetico degli schermi che Apple deciderà di montare in futuro. Ma se Apple decidesse di effettuare il grande salto verso la tecnologia Amoled?

A differenza dei display a cristalli liquidi, infatti, i display Amoled non richiedono componenti aggiuntivi per essere illuminati (i display a cristalli liquidi non producono luce, ma vengono illuminati da una fonte di luce esterna), ma producono luce propria; questo permette di realizzare display molto più sottili e addirittura pieghevoli e arrotolabili, e che richiedono minori quantità di energia per funzionare. In parole più semplici, mentre i cristalli liquidi si illuminano di luce riflessa, sono i pixel in un display Amoled ad emettere luce. E’ questo che permette al display di essere molto più sottile, di garantire consumi energetici minori e soprattutto una profondità del nero così elevata. Possibilità di vedere uno schermo Amoled sul prossimo iPhone? Remote, per non dire nulle. Il produttore di riferimento in ambito Amoled è Samsung e la tecnologia è talmente giovane che anche il colosso coreano avrebbe certamente dei problemi a garantire l’immensa produzione che Apple richiederebbe. Per non parlare dell’autentica guerra fredda in atto trai due colossi a causa della querelle legale che li vede coinvolti.

CPU e GPU

Alcuni di voi probabilmente se lo saranno chiesto. Come mai gli smartphone moderni (arrivati ad avere una cpu quad core) hanno consumi in linea coi loro predecessori? In fondo i processori multi core hanno necessariamente un numero molto più elevato di transistor di un single core. Maggiore circuiteria, maggiori consumi, questo almeno in linea generale. La risposta è semplice e va individuata nella gestione delle frequenze di clock. Il fattore principale che influenza enormemente i consumi è, infatti, la frequenza di clock del processore (motivo per cui Apple effettua un downclock sui processori degli iPhone). Aggiungendo una struttura multi-core lo svantaggio di aggiungere circuiteria è decisamente minore rispetto allo svantaggio che si avrebbe aumentando la frequenza di clock. Come mai leggiamo allora che i nuovi dual e quad core (anche della concorrenza) viaggiano comunque ad 1 Ghz (e talvolta anche più) proprio come i modelli precedenti a singolo core? Non facciamoci ingannare. Quella che i produttori riportano è la frequenza massima a cui il processore può arrivare a lavorare in condizioni di “alto carico”. In realtà i moderni processori ARM hanno una gestione dinamica della frequenza di clock. Il principio alla base, in linea teorica, è questo: un singolo core che lavora ad un 1Ghz può essere sopperito da 2 core che lavorano alla metà della frequenza operativa. La potenza è la stessa, i consumi saranno minori. E in più c’è la possibilità di lavorare coi due core “al massimo” nei momenti in cui è richiesta maggiore potenza (ad esempio nei giochi).

C’è un altro fattore che determina il consumo di una cpu: il processo produttivo. 
Il processo produttivo è connesso con le dimensioni dei transistor utilizzati in una CPU. Al diminuire del processo produttivo è richiesta una tensione di alimentazione minore dai transistor producendo così meno calore e diminuendo conseguentemente i consumi di energia elettrica. Il valore del processo produttivo espresso in nanometri indica semplicemente la distanza fra i gate dei transistor. L’Apple A4 e A5 hanno CPU costruita con processo produttivo a 45nm (mentre la GPU dell’A5X è stata realizzata a 32nm). Tuttavia l’industria si sta muovendo verso la realizzazione in massa di CPU a 32nm ed è recentissima la notizia che TMSC stia addirittura puntando verso i 28 nm.

Connettività LTE-4G

L’adozione del modulo LTE nel prossimo nuovo modello di iPhone, e più in generale la consacrazione di suddetta tecnologia nel mondo degli smartphone, ormai è certezza. Questa tecnologia è in grado di garantire performance e latenze davvero straordinarie e riuscirà a farci viaggiare davvero ad alta velocità coi nostri dispositivi mobile. Già ma a che prezzo? E non intendiamo le esorbitanti cifre che le generosissime compagnie italiane ci rifileranno ma parliamo sempre in termini di consumi energetici. I chip 4G, infatti, sono estremamente avidi di energia. E la situazione, in futuro, potrebbe anche peggiorare. Attualmente, infatti, il 4G permette la sola connessione dati (AT&T ha comunicato che durante quest’anno comincerà anche a sperimentare il servizio voce) e in più la gamma delle frequenze varia da paese a paese cosa che costringerà i produttori a realizzare chip più complessi multi-banda (teniamo sempre presente che andranno ad essere affiancati ai già presenti moduli per il 3G ed il 2G, il modulo per il wireless a/g/b/n e il bluetooth 3.0). I futuri moduli telefonici, c’è da giurarci, costituiranno un altro bel problema da affrontare per i costruttori in quanto ad autonomia operativa.

Considerazioni finali

Quale sarà lo scenario che dovremo aspettarci riguardo all’autonomia delle prossime generazioni di smartphone? Arriveremo alla fatidica seconda giornata di utilizzo? E’ difficile dare una risposta precisa ma alla luce di quanto detto i margini di miglioramento esistono, eccome. Apple per il futuro potrà contare sulla tecnologia Amoled (carta che alcuni suoi competitor hanno già giocato) riuscendo a realizzare dispositivi più sottili e più generosi in termini di consumi energetici. Tecnologia ancora molto giovane e che probabilmente potrà ancora essere affinata nel tempo. Tutti i produttori, inoltre, potranno arrivare nel prossimo biennio a realizzare CPU e GPU Quad Core verosimilmente realizzate a 28 nm, abbattendo di fatto i consumi e registrando potenze in gioco davvero significative. La connettività, come abbiamo detto, potrebbe influire negativamente su quest’aspetto ma allo studio ci sono reti intelligenti che saranno in grado di interagire direttamente col sistema operativo in modo da effettuare uno “switching intelligente” tra le reti (cellulari e wireless) in modo da razionalizzare al massimo le risorse e contenere i consumi. Se poi dovesse confermarsi la tendenza che vede gli smartphone sempre più grandi, i produttori potranno contare anche in qualche centimetro extra di spazio disponibile, in modo da poter alloggiare batterie più capienti. La tecnologia, anche in questo senso, va avanti spedita, anche se ad oggi non ci sono vere valide alternative alla tecnologia agli ioni di litio utilizzata oggigiorno.

Diventeremo un giorno meno “ricarica-dipendenti”? Speriamo proprio di si…