1、四、主要技術介紹4.1 鎂鋁外殼應用筆記型電腦有逐漸走向輕薄趨勢，過去使用工程塑膠為了使結構能夠達到要求，通常必須以增加厚度的方式來達成目的。相對的，便會增加成本以及重量。在產品日益逐漸追求輕薄短小的今日，塑膠的結構剛性、散熱性已開始逐漸不敷需求，同時新產品的環保要求及安全測試也不斷出現，諸如材料回收及電磁波干擾（EMI）的屏蔽等。而鎂合金的諸多特性及環保回收性總體衡量下，皆較工程塑膠及其他常用的輕量化材料為佳。一、以下列舉鎂鋁合金應用於筆記型電腦之優點：1. 強度/重量比佳、重量輕、剛性好鎂合金（比重約 1.11.7）的比重雖比工程塑膠（比重約 1.8）高，但以強度/重量比而言，則不比塑膠遜
2、色，若工件為結構件，則塑膠常為了整體剛性常必須要加厚 ，而鎂合金在相同條件下通常不必增加厚度 ，因此就整個工件的重量而言，鎂合金製品的元件重量不比塑膠重，有時還更輕，而在結構體的剛性上，則鎂合金製品遠比塑膠件為佳。筆記型電腦機殼常用的鎂合金為AZ91D（主成份為 Mg，另含 9wt% Al 及 1wt% Zn） 。而筆記型電腦機殼（共四件：LCD 背蓋、LCD 面框、系統下蓋及系統上蓋）除了重量要輕以外，亦必須能使機體有足夠的剛性以保護內部的機件，特別是LCD 外邊的上蓋必須提供顯示器所需的平面剛性以免受損，就此點鎂合金可以提供遠比工程塑膠優越的剛性效果。此外在筆記型電腦產品越來越薄的市場趨勢
3、下 ，鎂合金可以其質輕且能提供較佳剛性的情況，勢必有越來越多的筆記型電腦的 LCD 背蓋以鎂合金製作；在筆記型電腦的系統下蓋方面，使用鎂合金製品除了能提供較工程塑膠為優越的質輕且剛性佳的組合以外，尚能提供其他重要功能，將在後文說明。2. 耐衝擊、耐磨可攜式產品必須能耐攜行時可能遭受的撞擊、掉落的衝擊，有一個足夠堅固的外殼為產品必須具備的功能，鎂合金製品在這一點遠比塑膠品為佳，且金屬又遠比塑膠耐磨。筆記型電腦的機殼必須能抵抗 5 呎-磅的球衝擊，而整部筆記型電腦則需承受連續三次從 1 公尺高處落下的撞擊，這兩個條件以壓鑄鎂合金機殼的材質而言，皆可完全滿足，無有顧慮。3. 環保法規要求日本的家電回
4、收法明文規定，2001 年起 ，電視、冰箱、洗衣機、冷氣機的生產廠商必須負擔相當程度的回收責任；2002 年後，電腦 、行動電話、投影機等亦同。就回收性而言，金屬遠比塑膠為容易，且金屬回收後通常可以回復到可用的原材料狀態，而塑膠通常只能廢棄，無法予以再利用，因而造成許多的公害問題，因此各廠商在法規的推動下，對於採用鎂合金的意願大增。而世界各國的潮流是立法限制或禁止塑膠的使用，因此採用鎂合金為機殼對筆記型電腦系統大廠而言，亦有社會面的意義。4. 耐熱、散熱性佳散熱一直是筆記型電腦的大問題，目前其 CPU 的耗用功率已越來越接近現在散熱方式的技術極限，若要增加散熱功能，必須另尋突破性的做法，把 C
5、PU的熱導到系統下蓋機殼，藉由系統下蓋面向外部的廣大面積來散熱，且此方式另一個吸引人的地方是，不必增加另一個電力驅動的裝置（如增加散熱風扇） ，因此不會引生另外的問題（電力消耗、內部空間有限等） ，若系統下蓋機殼採用鎂合金，由於鎂合金的導熱率約為塑膠的 100 倍左右，意即若將熱量導到鎂合金製的底盤機殼，將不致於發生局部高溫的現象（或至少可以說，不會像塑膠機殼那麼嚴重） ，因此全球各主要的筆記型電腦廠商皆積極在開發鎂合金機殼的機種。5. 吸振性、電磁遮蔽性佳鎂合金為常用金屬中吸振最佳者，因此有不少數位相機的框體都以鎂合金製作；又鎂合金具電磁波吸收的特性（塑膠則必須經過處理才能有此特性） ，因此
6、也常被用來作為防電磁波外洩（或防止本身的電路受外來電磁波的干擾） ，如大哥大手機的框體即為鎂合金應用的市場之一。但筆記型電腦的外殼為求輕量自始即為工程塑膠，唯任何塑膠基本材料皆不具備電磁波吸收功能（換言之，即塑膠機殼不具備電磁波屏蔽功能）必須在材料內加入電磁波吸收物質（如金屬絲）或鍍上一層電磁波吸收物質（一般為鍍鎳或/ 及銅）才能使塑膠機殼具備防 EMI 功能；然鎂合金對於筆記型電腦的工作頻率之下所發生的電磁波的吸收程度可完全吸收，對於 EMI 屏蔽效果可說是具有遮斷性的作用，不需要再做防電磁波處理。6. 產品潮流使用鎂合金作為框體結構材的可攜式產品，目前已在日本成為高級產品的特色之一。目前筆
7、記型電腦流行的訴求點之一為超薄 （一般以總厚度在 1 吋以下為超薄） ，要達成如此之薄，以塑膠製機殼為極難做到的事（為維持剛性，塑膠製機殼的厚度通常必須在 2mm 左右） ；但鎂合金製品則可達到 1mm 的厚度，甚至更薄，故較容易將全機厚度降至 1 吋以下，因此目前全世界的超薄筆記型電腦的機殼幾乎都用鎂合金製作。7. 成本適當塑膠原材料的單價比鎂合金便宜甚多，但筆記型電腦的機殼以工程塑膠製造時，除了必須加厚以維持起碼的剛性以外，射出成型後還需經過電鍍金屬層以使其具備電磁波屏蔽的功能。若以鎂合金製造同樣產品，由於可以較薄（通常 1mm 即已足夠，甚可以薄到 0.7 或 0.6mm）且不必做防電磁
8、波的電鍍處理（但鎂合金另有其防銹的處理） 。因此以採用鎂合金機殼對筆記型電腦所產生的附加價值而言，在成本上仍為極有價值的選擇。8. 製造技術成熟鎂合金的壓鑄技術為長久以來即已建立的傳統技術，但用來製造筆記型電腦機殼這種大面積薄件之產品仍然是一個技術上極大的挑戰，唯鎂合金機殼的利潤極為吸引人，因此各主要的鎂合金壓鑄廠莫不竭盡所能，改善製程、提升良率，故均可順利生產，且有豐厚的利潤。9. 無可燃性筆記型電腦的機殼原本使用工程塑膠，因此會有可燃性的顧慮；但鎂合金的燃點為 427，因此相對於塑膠，應無可燃性的顧慮。二、鎂合金的製程技術成形方式：鎂鋁合金的成形方法是應用的領域而採取其適當的成形方式。最簡
9、單的是用板材壓製（press）成形，也可用鍛造成形，不過工業上最常見的要算是壓鑄成形與射出成形。因應鎂合金會燃燒的特性，其成形過程往往採用半固態成形方式，所謂半固態成形方式是美國陶氏化學公司所研究發展的技術。半固態流變（thixomolding）是指利用擾動、振動使膠凝物成為懸膠狀，放置後又會恢復為膠凝的現象，亦稱為搖變（thixotropy） 。構造及作動程序與塑膠射出成形類似，可利用固態的鎂合金顆粒投入料斗後，藉由螺桿旋轉產生剪切力及加熱器加熱，管內的鎂合金就形成結晶組織圓球狀的半固態鎂合金材料。由於流變成形是一種半固態成形技術，所以運用壓鑄方式於製造上較為恰當，不需把鎂合金完全融化，可節
10、省能源。模穴充填時鎂合金是半固態形，較不會產生毛邊，且由於溫度低，模具壽命較壓鑄模具長且安全性高。但由於進料時鎂錠顆粒變成半固態的過程中是提供剪切力並做攪拌動作，因此消耗性高。由於充填過程中容易凝固，有充填不良的缺點是目前一直有待突破的技術。鎂合金熱處理的方式與鋁合金相似，但鎂在高溫中容易氧化，因此需在保護氣體下完成，這類防燃氣體如二氧化碳 CO2、氮 N2 及六氟化硫 SF6。表面處理：鎂合金在近 50 年才發展為工業製品的結構材，其所應用的表面處理方式目前還是指傳統的定義。以下簡略介紹鎂合金表面處理方式。以機械方式做前處理主要在使表面強固的氧化物、一般污漬或表面偏析層等除去的動作，以及表面
11、粗度的調整。通常使用的方法為研磨盤、珠擊法、絲輪研磨等方式。經成形加工或機械前處理的製品表面通常沾染許多油污，此時必須以化學溶劑來洗除油脂，可以使用石油系、芳香族系或加溫後的鹼性脫脂浴來做洗淨的處理。鎂是很容易氧化的金屬，放置在空氣中瞬間就形成妨礙以後表面處理的化學反應。所以在做很多的表面處理之前，要以酸性溶液來還原以去除氧化物，這樣的步驟稱為酸洗（pickling） 。化成處理是指用適當的化學溶液把鎂合金浸漬其中，利用化學反應形成鎂合金的化合物膜。此種薄膜隨溶液的種類可得到不同的顏色，所形成的皮膜又屬多孔性，對塗裝的附著力有相當的幫助。4.2 散熱系統筆記型電腦主要是由一大堆電子元件構成，這
12、些元件本身對電能的消耗，最後通常以熱的方式釋放出來。在眾多元件中，消耗電能最大的有處理器、顯示晶片及晶片組等。其中以處理器發散出來的熱最多，也是被列為首號加重處理的元件。受限於筆記型電腦的高度、寬度與內含空間等因素，散熱設計是一大挑戰。桌上型電腦處理器散熱裝置使用的散熱片是將熱導引到葉片上，筆記型電腦的做法類似，但製作的更精細精巧。大部分的導熱系統主要是以一塊鋁基板當作熱的導體，把熱引導到可以通風的地方，透過風扇的運作把熱快速的帶走。散熱元件散熱元件設計的考量主要有導熱係數高、截面積大、體積大等要素。導熱材料的選擇通常因為金屬導熱係數高，因此最常以銅或鋁最主要材料。影響熱傳導因素還有截面積大小
13、，從處理器發熱源開始到整個散熱片的末端，截面積越大其導熱速度越快。而體積大代表的是熱儲存量越大，因此愈大的散熱裝置可吸收的熱越多。以下介紹筆記型電腦處理器散熱裝置的基本組成與結構：導熱片(Heat Spreaders)、散熱片與遠端熱交換、熱導管、風扇導熱片早期處理器在 PII 時代筆記型電腦的散熱是採用一大塊鋁塊來將熱從處理器帶走，通常將導熱片置於鍵盤之下。一般筆記型鍵盤大約 28X11 公分，這機械前處理酸洗 鋅置換處理化成處理鍍銅處理非電解鍍鎳處理製品化學除油脂底漆處理塗裝處理 真空覆膜 電解鍍金處理樣的面積足夠將熱源擴散均勻。導 熱 片 內 含 散 熱 片 與 熱 導 管 的 圖 例
14、。散熱片（遠端熱交換 RHE，Remote Heat Exchange）散熱片從發熱源將把熱傳導到散熱片的葉片上，再透過空氣的熱交換方式，把葉片上的熱發散到空氣中。目前散熱片的製造方式，主要有三種不同類型：鋁擠型、壓鑄型、焊接型。鋁擠型是最常見的散熱片加工方式，雖然加工成本低，但所能成型的構造也相對簡單且體積大，因此很少應用在筆記型電腦上。壓鑄型同樣也是一體成型的加工技術，但因是使用金屬模具製作，可以製作出彎曲或其他造型之構造，且散熱葉片可以做的很細很薄。焊接型是一種常見的散熱片加工方式，有些是採用黏接或卯接的方式來製作，因為鋁質材料要焊接並不容易，加熱過程易出現氧化現象，因此通常採用氬焊來施
15、工。熱導管（Heat Pipe）熱導管是一個傳熱速度很快的加速管，它直接黏焊在散熱片上。熱導管是個很精巧的裝置，為了降低高度通常施以扁平加工以節省空間。從內部的管壁來看，其構造相當複雜。管內會填充液體，液體的選用應具有絕緣、高導熱係數、高沸點、內聚力低等特色。熱導管的目的就是把熱更快的傳導到其他點，液體注入到管內當然導熱係數要夠高才能達到加速傳熱的目的。液體的高沸點是防止這些導熱管因為熱傳導而把內部液體煮沸，這會造成管內壓力不平衡，很容易使熱導管破裂。熱導管中有很多微細管路，利用液體的毛細現象才能更快的把熱傳導出去。因此液體的內聚力要小，才更容易在毛細管中跑的更快。此外，在電器裝置中，絕緣是第
16、一要務，萬一液體洩漏出管外，絕不能有造成電器短路的可能性發生。風扇任何散熱片加上一座風扇之後，就從利用周圍空氣的被動式冷卻作業，變成使用自有空氣資源的主動式冷卻作業。一般散熱片加上風扇後，熱阻抗會比原來低四分之一。例如，一個一又二分之一吋高、2 吋見方的散熱片熱阻抗為5/W at 200 200 lfm(linear feet/minute) ，另上風扇後，阻抗降為 1.2/W。空間設計筆記型電腦能用的空間不多，擺入電池、硬碟、光碟裝置、PCMCIA、電源供應與充電器後所剩的空間真的蓼蓼無幾。系統熱源主要來自於處理器，因此若將風扇裝置於處理器上可能空間不足，於是逐漸發展出整組的散熱裝置，包括風
17、扇、導熱片及熱導管。設計時通常將處理器與小散熱片間接上導溫材料熱導管，用以將散熱片上的熱傳導至導熱片上。再利用風扇將導熱片上的熱以氣流傳動方式帶走。筆記型電腦能讓空氣流動的動線，很少有直線的設計。通常設計方式則是將風扇置於主機邊，如此便可排出熱風並吸入冷風來散熱。也就是冷空氣的流動，經常出現彎曲或圓弧的走法。這時散熱葉片的設計便採用圓弧式的設計，風扇吸入冷空氣順著葉片弧度走，從另一個角度排出。因此散熱片就無法使用鋁擠型，而是採用卯接的方式來形成葉片。Heat Pipe4.3 電源管理筆記型電腦是針對消費者攜帶方便的需求而研發的，而筆記型電腦和桌上型電腦之最大不同點在於前者有時完全仰賴電池運作。
18、因此，電池本身的電源管理功能，也就成為筆記型電腦電池技術中最重要的一項功能。因為電池壽命之長短不但影響消費者使用時間長短，電池技術上的革命更可以達到壽命長且外型輕薄短小的要求，而進一步減輕消費者負擔。可是，在英代爾的 CPU 每四年一換及 CLOCK RATE 每年加快百分之三十的情況下，筆記型電腦電力消耗也成正比增加。從而迫使業者研發出更高效率之電池電源。筆記型電腦所需之電源系統來源可分為 AC 電源及 備用電源。AC 電源即是一般所使用之電源供應器，通常有插頭裝置以便提供長時間使用之需。備用電源則是指電池，以提供消費者攜帶時使用之電源。AC 電源通常為 Full Range 的交流/直流
19、adapter 將 Full Range 的 90V240V 交流電源轉換為 15V24V 的直流電源，供筆記型電腦使用。Full Range 的好處為使用者可在世界各地使用筆記型電腦 ，而不會受到世界各國，地區電壓不同的困擾。此部分的電源應用趨勢在於如何達到更高的功率密度以縮小體積，以及提高輸入功率因數值(PFC)來更節省能源等。備用電源此部分主要著眼於電池技術的改變，目前多以 Lithium-ion 及 NiMH 等化學型態為主，新的趨勢為採用 Li-Polymer 電池。可較不受限於電池的形狀而使得筆記形電腦的機構設計上更有自由度。也因著二次電池之故，電池的充電技術便隨之發展，如所謂的智
20、慧型電池充電器(Smart Battery Charger)。利用電池內的微控制器，自動判斷對電池本身的充電方式，故此部份的電池充電器除了可充多種化學形態電池外，也需要有內建的低速數位介面，來跟微控制器溝通。在筆記型電腦電源輸出方面，主要可分為以下兩項用途：顯示元件在顯示的部份，目前絕大部份都是採用全彩的 TFT 面板。故在面板上的電源需求大致上有 TFT gate、TFT source 和 TFT reference 等電源管理需求，在面板之外則有背光的需求。這裡一般均採用冷陰極螢光管(CCFL)來做發光源，此部份需要 DC/AC 的電源管理將 DC 電源轉換為 200V800V 的交流電源
21、來驅動冷陰極管，此部份的技術趨勢從早期的 Royel/Buck 兩級轉換的方式來控制亮度及穩定性，再到半橋式的直接轉換控制，到最近的全橋式直接轉換控制，這三種方式所利用的是磁性元件來做為能量變換元件，而更新的方式為採用壓電元件(Piezoelectric transformer)，來做能量變換，好處是壓電元件是用機械能振動的方式來傳遞能量，可避免採用磁能變換的電磁污染問題，轉換效率一般而言效率也較高，更重要的是機構設計上可以更薄，增加了機構設計的自由度，而這裡所需的電源管理趨勢為需能同時控制相位迴路及振輻迴路。系統電源這裏又分為 CPU 核心電源及其他電源兩部份。先從 CPU 核心電源談起，C
22、PU 核心電壓的走向為更低的電壓及更高的電流。這是因為要同時達成更高的運算時脈及更小的耗電量，唯一的方式便是採用更低的電壓。這剛好可以推進CPU 製程向更精細的尺寸發展來完成，故為滿足 CPU 的需求，電源管理技術走向低於 1V 及更快的暫態響應發展，而 CPU 電源規格則由 IMVP 到 IMVPII到 IMVPIII 等，電源管理也由單相控制轉換變成多相控制轉換，來達成更快的暫態響應，其他電源部份則依然維持單相轉換，但趨向於使用更高的切換頻率來縮小體積，而另一個趨勢則是將 3.3V 及 5V 的時脈作相移以得到減少輸入漣波的好處，都是在這個部份的發展趨勢。一般的筆記型電腦終端使用者所習慣的
23、重量只有 6 磅左右，超過 6 磅便令人覺得過重。所以，在不增加電池重量之前提之下，要如何增長電池壽命呢？目前業界有二個方法：（一）在電池化學方面，由電池本身材質著手，藉由開發不同的材質來達到此一目的；（二）由增進更高效率的電池管理技術著手。以下我們針對上述此兩個方法加以深入探討一、電池本身材質筆記型電腦常見的充電電池就底下三種。 Nickel-Cadmium （NiCad 鎳鎘） Nickel-Metal Hydride （NiMH 鎳氫） Lithium-Ion （Li-Ion 鋰離子） Ni-Cad（鎳鎘） Ni-MH（鎳氫） Li-Ion（鋰離子）能 量 密 度 (W-Hr/kg) 4
24、0 60 90能 量 密 度 (W-Hr/l) 100 140 210操 作 電 壓 1,2 1,2 3,6使 用 時 限 (約 略 時 數 ) 1000 800 1000自 身 放 電 15%/month 20%/month 6%/month鎳鎘和鎳氫電池都是以持續等量電流方式在充電的。主機板上的充電器監視著電池的電壓及溫度。在充電週期末端會出現溫度與電壓升高的現象，充電監視器適時的就停止充電。鎳鎘和鎳氫電池在這特性上是一樣的，僅在充電週期末端溫度升高的數率不一樣。鋰離子電池是以持續等電壓方式在充電的。在充電過程中，電池的電壓數緩緩的升高，到達一個頂點（在我們圖上是 4.2 伏特）然後保持恆
25、定，同時，充電電流則是緩緩下降。 一旦電流低到一個設定的閾值（我們圖上的例子是 80 mA 毫安培） ，充電器則自動停止充電。鋰離子電池除了輕巧，電容量又大，而且也沒有記憶特性。當一顆電池被反覆的充到一特定的電量時，它會發展出一種化學記憶特性，日後任妳再怎樣充電，都沒法超過那個特地的電量額度了，這就是電池的記憶性。 鋰離子電池沒有這種問題，它唯一的缺點是怕冷。筆記型電腦採用的鋰電池規格主要為圓筒型 18650 及方型 103450 兩種尺寸。目前以圓筒型 18650 三串三並的方式組成電池組的比例佔最高，一般電池電容量約 1500-1650mAh，高電容量為 1800mAh。近年漸漸走紅的超薄
26、筆記型電腦(Think Pads Computer)主要是採用 103450 方型鋰電池，不但具有高電容量 1500mAh 且重量輕、厚度薄等優點。因此未來筆記型電腦裝載方型鋰電池的比例將快速增加。二、高效率的電池管理技術電源管理技術依應用之方式不同而發展出下列幾項現有的技術：微處理器方面 Intel 的階頻技術(Speedstep)、作業系統方面如 ACPI（先進架構電源介面標準） 、電池介面上如 Smart Batteries 智慧型電池技術。階頻技術(Speedstep)目前內含 SpeedStep 技術的處理器可依據電腦使用電池或插座電源，自動轉換頻率與電壓。以 Intel Mobil
27、e PIII 650/600MHz 為例，當使用者將系統設定為採用電池最佳化模式時，處理器的執行速度為 500MHz，核心工作電壓則為 1.35 伏特，可大幅降低處理器耗電量。而在使用者外接交流電時，筆記型電腦會自動切換至最佳效能模式，並增加電壓至 1.6 伏特且加速處理器的運行速度至 650 或 600MHz。若使用者在電池模式時希望以最高速度運行，只要輕按螢幕右下方圖示即可。一般說來，CPU 的倍頻是一開機的時候就已經決定了，因此若要改變電壓與倍頻通常需得重新開機才行。不過，在筆記型電腦主機板或是位在筆記型模組中的階頻控制單元，則會自動偵測目前電源運作的模式。當作業系統 (Windows
28、98/ME/2000) 對控制單元發出新的電源狀態並將 CPU 處於睡眠狀態時，階頻制單元此時會調整 CPU 的電壓與倍頻。經過調整後，控制單元便強迫 CPU 醒來。這些過程時間不超過 1 微秒(ms)。階頻技術僅為一階的轉換以提供較好的 CPU 時間管理。下一步則是希望能提供尚在設計中的 QuickStart 技術。Intel 的 QuickStart 技術會在 CPU 沒有執行的時候，自動將耗電量減低到 0.5 瓦以下。而 CPU 的狀態，則可以透過按鍵的方式來喚醒。在深度睡眠模式下，CPU 將消耗更低的電量，也因此將需等待更長的時間以便讓 CPU 重新恢復至最大性能或電池模式。超微(AM
29、D) 也在筆記型 CPU K6-2+ 與 K6-III+ 系列使用了類似的技術，稱之為 PowerNow。而全美達 (Transmetas)科技對於節省電池時間的技術稱之為 Longrun。ACPI（先進架構電源介面標準）早期一切電源管理都是由 BIOS 控制主導，但由於 BIOS 本身是一個介於作業系統和硬體間的軟體，所以 BIOS 所能下的指令有限。而最大的限制就是BIOS 所能瞭解的現在使用者所需的程式特性，及所需的電力多少是在 BIOS 本身所熟悉的程度。相較之下，作業系統所熟悉的範圍就大了許多。比如說當使用者只是在打字，她並不需要 Pentium 全力支援，而只是將筆記型電腦當成文字
30、處理機來使用，所以作業系統就自動把速度放慢。而這一點是 BIOS 無法做到的。由此可知，如果電源管理之決定權只是在 BIOS 程度，因為 BIOS 本身眼界有限的緣故，其所做的決定及效率也是有限的。自 1995 年開始，英代爾和微軟就有了一個共識，他們一致認為電源管理在筆記型電腦中應由作業系統來下指令，因為作業系統可以直接和使用者有互動，意即當作業系統察知現在某部份功能沒有在使用，便會自動降低其功能以減少用電，以儲備更多電能。此類型電源管理統稱為 ACPI（先進架構電源介面標準） 。在此之前，業界通用的電源管理規格是由微軟發展的一個 BIOS 程度的APM（ Advanced Power Ma
31、nagement） 。今天的 ACPI 就是要取代以前的APM。ACPI 具有深入作業系統中以發覺使用者在何時、何種情況下有哪些需要及不需要的功能。因為 ACPI 是在作業系統中運作，所以可以被運用在不同的程式語言之作業系統中。舉例來說，因為微軟的視窗已幾乎是世界通用，不同國家或地區的語言都有自己的版本。既然筆記型電腦的電源管理如此的重要，如果是只能夠方便英語世界的使用者，很明顯的，電源管理並未被發揮到極致。拿 BIOS 程度的 APM 來看，就是只能以英語操作。甚至連 APM/ BIOS 的使用者手冊也是極為專業難懂。所以，如果作業系統可以在任何使用者使用的應用軟體中做適當的調整，便可以增加
32、電源之效率，並讓使用者用各地不同的語言來告知作業系統自己當時的使用需求。比方說，使用者想要連續使用系統 8 個小時，她不必考慮 BIOS 的 APM 程度，因為對於終端使用者來說，怎樣調配能省多少電力是難以理解的。再者，因為 ACPI 是一個作業系統規格，所以它定義所有作業系統上的元件，由 CPU 到晶片組，甚至到硬碟、VGA 控制器等等。最後，因為環保意識普遍的提高，ACPI 已由當初只應用在筆記型電腦中逐漸被延伸到桌上型電腦中。智慧型電池技術 Smart Battery智慧型電池（Smart Battery ）技術是目前唯一橫跨機器權威和電子技術之統一規格。智慧型電池技術發展的終極目標是要
33、提供一個統一的標準規格，以達到使用者在不同場合、不同時間、使用不同廠牌筆記型電腦時都能容易的買到規格相同的智慧型電池的目標。而不是像今天，不同廠牌的筆記型電腦就一定要特別訂購專為某牌生產且價格昂貴的電池。所以說，價格便宜且可使用在不同廠牌筆記型電腦中的電池一旦普及，對消費者來說是一大福音。對筆記型電腦生產廠商而言，智慧型電池規格提供了一個極佳的工具。因為當新的電池材質或技術被發展出來後，設計工程師不必擔心要拼棄原來所熟悉的設計，而去學習新的設計技術。因此，設計工程師的時間便可以更有效的被運用。這種電池包裡，包含的不僅有電量累積感應裝置，溫度感應裝置，還有其他感測裝置以精確偵測到充電週期末端所發
34、生的變化。電池本身相對應的管理 IC 可分為三類，保護功能（置於電池包中） 、Gas Gauge（作監控用途） 、Charger（充電控制 IC） 。這種電池用一種以 I2C 為操作原理，稱為 System Management Bus （SMBus 系統經理匯流排）做為雙線介面。連結在 I2C/SMBus 這種介面上的各種裝置，可回報資料，儲存本身的狀態，回報錯誤，接受參數調整，回報本身的狀態。當交流電接上這種筆記型電腦時，無論電腦是開著或關著的，智慧型電池技術都能對電池充電。充電的電壓伏特及電流量，溫度，都被精細的監控著。 電池包裡的感測記量表將各種資料回報到智慧型電池充電器裡。這種充電器
35、裡包含有 LMD（main counter and capacity reference / last measured discharge 主記數器，容量參考表 /最後一次放電容量） ，DCR（ discharge count register 放電記數註解） ，及 NAC（nominal available charge register 擬定充電記數註解） 。放電的電流密切的與溫度作相關比較。這種種先進的技術都是為了要確保電池能夠被有效率的運用著。以避免電池包充電不足或過度充電。在妳買到這種電池包之前，它已先在工廠裡經過充放電學習週期，以適應自身的大小，好調整到為筆記型電腦提供最大的電量
36、。大多數的設計工程師都希望能找到一個又快又不必花腦筋的電源管理解決方案，應用在系統設計中。電源供應電路應該要能夠輕易地與設計結合，成為現實世界與先進處理器之間的介面，同時滿足目前各種先進系統的需求。這些需求包括： 朝向更低工作電壓的混合（多組）電壓的系 對於利用電池供應電源的應用要有更低的耗電量 SVS，電源本身的管理。 以很小的封裝體積提供很高的負載驅動能力 支援新興標準的能力因應這些需求，電源管理勢必面臨設計上的挑戰。挑戰一：更低的混合電壓5V、3.3V、2.5V、1.8V，甚至 1.2V、0.9V 以下，數位系統所使用的電壓一直持續下降 ，而這種趨勢也將繼續。就 CPU 及 DSP 而言
37、，其核心電壓從以往的 5V 下降到 2.5V、1.8V，而現在的目標則是 0.95V。這種趨勢是很合理的，因為電壓越低，元件的密度就可提高、速度將會更快，耗電量也會更低。然而這樣也使得電源供應電路有了更多的需求，原本在 5V 的設計下可容忍的雜訊大小，到了更低的電壓時則變得無法接受，因此提供微處理器或 DSP 之電壓容忍度也變得越來越窄。同時因為密度更高，速度更快，負載電流的電源動態變化之輸出電壓瞬間下降或上昇就更加明顯。設計工程師必須為系統選擇適當的電源供應整流器類型，如選擇線性，還是選擇切換式的。另外還必須考慮到印刷電路板的配置，如考慮降低雜訊並提供系統乾淨的電源。此外，設計師也必須面對混
38、合電壓的系統。現在許多CPU、 DSP、ASICs 都需要 2.5V 以下的核心電壓和 3.3V 的輸出/ 輸入（I/O）工作電壓，這樣的混合電壓可讓核心在最低的可能電壓下操作，並同時讓 I/O 維持在傳統介面裝置所使用的電壓值下運作。在這種情況下，電源供應電路製造商無不卯盡全力推出了各種先進的裝置，來解決更低的混合電壓在設計方面的挑戰。舉例來說，TI（德州儀器）在過去推出了第一款 2.5V 供應電壓監管裝置，目前更擁有全系列低電壓（ 5V1.2V）多功能、多封裝可供選擇。另外，TI 針對 DSP 市場推出了一系列新型的電源供應控制器，具有不同的輸出電壓，使設計工程師可輕鬆地完成混合電壓系統。
39、挑戰二：使用電池供應電源的應用要有更低的耗電量無論是電腦或是電話，各種產品均希望能具有攜帶的功能，因此以電池為供應電源的各式應用隨處可見。但電池的壽命有限，如何降低耗電量是刻不容緩的問題。對於整個介面板耗電量的問題，裝置製造廠商想出了許多方法，如使用更低的系統電壓。其他解決方案還包括加入睡眠功能，讓裝置在此狀態下使用的電流比全速運轉時更低，而受到外部事件的觸發後，又可很快地恢復全速運轉。各種睡眠狀態就好像是電腦的起始功能一樣，提供電腦一個“像家電用品一樣”的開機能力。低靜止工作電流以及低睡眠狀態電流這些功能延長了電池的壽命，非常適用於筆記型電腦、個人數位助理及數位相機之類的產品。挑戰三：電池本
40、身的管理及輸入電壓對電源架構的影響目前常見的二次（可充放）電池種類有 Nicd /NiMH/Li-Ion 及 Li Poly，這些電池個有不同的特性，所以在充電時必須選擇正確的充電方式並加以監控，在放電時，必須加以監控避免過放電甚至有短路發生。目前最常見的可攜式電子設備可分為兩大族群，一為 NB 及類似的大型可攜式設備，目前以三顆或四顆 Lion 電池串聯使用為主，2000 mAH 至 3000 mAH 為多；二為以消費性及通訊功能為主，如 PDA、DSC、MP3、行動電話等，以 2 或 4 顆 AA 電池（或 Nicd、NiMH）或 12 顆 Lion 電池為主，大致小於 1500 mAH
41、為多 ，並須支援 NB 上即將來臨的 SMBusV1.1 標準。挑戰四：以很小的封裝體積提供很高的負載驅動能力對電源供應器設計而言，小體積是非常重要的。工程師在系統中加入了越來越多的功能，包括視訊、聲音及快速網際網路存取等等。而所有的這些功能都必須放入與前一代裝置相同或甚至更小的體積之中。顯然的，空間變得非常寶貴，而且電源供應區塊所佔據的面積也越少越好。這也就是為什麼隨著功能性越來越高，電源管理裝置的封裝卻必須越來越小的關鍵所在。SOT-23 積體電路封裝亦是這種趨勢下的最佳範例，兼具了小型外接腳電晶體的包裝及 3.6x1.6x1 毫米的小尺寸。現在已有許多電源供應電路都採用小體積的 SOT-
42、23 封裝。舉例而言，TI 推出了一系列低電壓微處理器系統使用的監控電路TPS3xxx，提供了電路起始及時序監控的多選擇功能，額定值從 1.2V 高至 5V，並採用 SOT-23 及 SOT-323（SC-70 只有 SOT-23 的一半）的封裝。TI也推出了一系列高速、2A 的 MOSFET 驅動器，也是採用 SOT-23 的方式封裝，其 2A 的驅動能力可讓這些裝置驅動非常重的負載，同時尺寸也使得電源供應的設計向更小的平台邁進。PowerPAD 封裝方式是另一種小型外接腳封裝，提供更高的散熱效率及功能性。此種封裝方式具有外露式的散熱片，可直接焊接在印刷電路板上，提供更高的散熱效果。它具有非
43、常小的面積，可與標準自動化平面安裝設備相容，而更多的接腳數目使得其功能性更高。挑戰五：支援新興標準的能力在電子設備市場中，各種標準不斷更新，以便在更小的面積之內得到更多的電力。最好的例子就是個人電腦工業，PC 工業受到不只一種的標準所規範，每一種標準也都有其對於電源（例如微處理器電源供應）的規格要求，以及PCMCIA 和 USB 週邊的功率分配情況。五、桌上型電腦與筆記型電腦之差異/相同基本差異筆記型電腦設計的出發點，乃是提供使用者可攜性為主要訴求。它將桌上型電腦的所有構件及功能，完全的複製以及濃縮在一個極為有限的狹小空間。使用者可以方便的攜行，對於必須四處奔波的上班族或業務員有相當大的幫助。
44、此外，它的體積與桌上型電腦相較顯得相當嬌小，對於使用者桌面空間的節省亦有相當的幫助。在桌上型電腦的規格不斷向上提升的同時，筆記型電腦的性能規格亦不斷的向上提升，但是由於筆記型電腦本身因為空間上的限制，因處理器或晶片組所產生熱源的散熱問題，對設計與製造者而言是一大挑戰。這也是筆記型電腦規格常常落後桌上型電腦的一個很大的原因。筆記型電腦與桌上型電腦之圖示比較PC vs. NB體積 較大、較重，搬動不容易。 體積小，工作場所空間不大，筆記型電腦可是你的首選。輕巧，方便攜帶，帶到哪用到哪，讓工作不間斷，再配一隻行動電話來開啟行動數據的功能，上網可說是隨時隨地，傳送資料或搜尋資料更不需要等待，提高工作效
45、率。 價格 價格上比較低，而且容易按需求採購，故價格的彈性較大 。 因採用 LCD 螢幕，以及整台機器以精密方式的設計，故價格較高。 美觀一般較少注意到外觀的設計，故較為死板，電源線及訊號線容易凌亂，不易整理。 筆記型電腦比較注意外觀上的設計，沒有電源線與訊號線的煩惱，All-in-one 或模組抽換設計，外觀簡潔，甚至 KITTY貓造型的筆記電腦在市面上都可見到，比較傳統桌上型 PC 的刻板造型，筆記型電腦討人喜歡多了。 監視器 大多外接 CRT 監視器，假如工作時長，容易吸收輻射，造成視力上的傷害。 大多以 LCD 作為基本的配備，而 LCD是沒有輻射，因此長時間的使用，亦不會造成視力上的
46、傷害。 電源 桌上型的 PC 以交流電，來作為主要電源。 NB 備有充電電池，可作為外出時使用，平常亦可以作為不不斷電系統，電源不小心被拔了，還可以使用，不致造成資料遺失。 升級系統：可使用 WIN98,NT,或 WIN2000 等硬體：硬體大多容易新增。硬碟：容易新增。MODEM,LAN CARD：容易新增。系統：大多以 WIN98 或 WINME 為主，如要使用 NT 或 WIN2000 的使用者就要特別注意驅動程式（有些廠牌的 NB 沒有附上 NT 的驅動程式！） 。監視器：外接式，可以隨時更換。CPU：升級容易。VGA 卡：升級容易。DRAM：規格大多相同，升級容易。 硬體：不容易新增
47、硬體。硬碟：不容易新增，要透過USB,PCMICA CARD 等，直到最近，才有第二顆硬碟的 NB，但這顆硬碟還是外接式。MODEM,LAN CARD：早期機器要用PCMICA CARD 新增，但近期有不少機器己內建。監視器：採用內接式 LCD，不容易更換，在購買前最好先考慮清楚 LCD 的尺寸。CPU：早期機器升級不容易。而 CPU 廠商有意獨立銷售 NB 型的 CPU。VGA 卡：升級不容易，機乎沒有機會升級，如果需要特別的功能的時候，需要小心考慮！（有一些電玩迷，就需要多考慮一下 VGA 卡和 VDRAM 的規格。 ）DRAM：規格按廠商而有所不同，最好是一次購買完畢。 功能與適合使用者
48、體積大，適合大的地方：辨公室與家裡的使用者。升級容易：適合功能會變動的使用者，如研究用的電腦。 體積少，方便攜帶：適合行動辦公室的使用者；家裡空間有限的使用者。升級不容易：適合功能固定的使用者。 成本 售價較低，因為規格一致性較高，如Dram,ISA,PCI 等。售價較高，因其在設計時必須考慮的因素較多、特別是外型與空間的設計，LCD 的成本較高所致。除了以上基本的訴求不同之外，處理器的設計上也有很大的不同。桌上型電腦因系統整體散熱良好，不似筆記型電腦的條件苛刻。為有效解決系統因散熱問題所導致的不穩定或當機情形，通常筆記型電腦專用的處理器的工作電壓會低於桌上型電腦的工作電壓。以 Pentium
49、 III 700MHZ 來比較，桌上型處理器核心工作電壓為 1.65V，電流為 14 安培，消耗功率為 23.1W。Micro-PGA2 封裝的筆記型電腦處理器核心工作電壓為 1.6V，電流為 14.6 安培，消耗功率為23.36W。兩者核心消耗功率差不多，然而，當筆記型電腦處理器利用 Speedstep技術將頻率下降至 550MHZ 時，核心工作電壓將會下降至 1.35V，電流為 10.3安培，消耗功率為 13.905W，與桌上型電腦差很多。另外，對主機板來說，為求空間的節省，無法像桌上型電腦一樣以外接的方式安插顯示卡、音效卡或數據卡。筆記型電腦的晶片組有趨向整合型晶片或整合於處理器中發展的趨勢。其組合方式，大致有以下幾種：1. CPU+北橋晶片（內含記憶體控制器及 Graphic 介面）+Graphic2. CPU+L2 快取記憶體3. CPU+北橋晶片+L2 快取記憶體4. 北橋晶片（內含記憶體控制器及 Graphic 介面）+Graphic5. 北橋晶片+南僑晶片6. VGA Graphic+記憶體發展趨勢由於筆記型電腦的處理器效能逐漸提升，甚至已有 IG 以上的產品出現。這對使用者而言當然是很大的誘惑，表示筆記型電腦已不再是低效能的代名詞了。隨著筆記型電腦整體系統設計的改善與效能的提升，似乎取代桌上型電腦的趨勢也逐漸產
