公元1965年，英特爾(Intel)創辦人高登摩爾(Gordon E. Moore)在一場演說中發表自己觀察而來的摩爾定律(Moore's Law)，該定律顯示積體電路的電晶體數每十八個月提升一倍，這意味著晶片成本每十八個月也能降低一倍。此外前英特爾總裁安迪葛洛夫(Andy Grove)也表示晶片的效能每十八個月能夠提升一倍。在晶片成本與效能不斷提升之下，晶片技術突破的主要課題，已經轉移到省電、散熱等其他範疇。

此外，自從Pentium晶片推出後，晶片效能的進步已經領先應用程式，但Pentium晶片高耗電己經不適合用於筆記型電腦中，因此開始有筆記型電腦專用的Pentium晶片出現，自此桌上型與筆記型用的x86 CPU徹底分開設計。

同樣的，桌上型也碰上另一個問題，0.35um技術製造的Pentium II-266MHz處理器耗電高達38W，雖然桌上電腦沒有用電方面問題，但導致機箱內的熱溫，也使系統的穩定度受到影響，因此未來攜帶型的筆記型電腦、掌上型電腦、個人數位助理的晶片將強調省電，而桌上型電腦、工作站、伺服器會著重散熱，甚至在網際資料中心(Internet Data Center)開始興盛之後，伺服器的用電也會受到重視，連伺服器都開始講究省電。本文以下就筆者個人所見的省電、散熱方式作一列舉，希望諸位先進不吝指教。

從封裝著手散熱

一般晶片的封裝多採塑膠封裝，但對於時脈較高、溫度較高的晶片，則以陶瓷封裝，原因是陶瓷的導熱性比塑膠佳。除了陶瓷封裝之外，CPU進入Pentium世代後，為了獲得更好的散熱效率，陶瓷封裝的上方還會鑲嵌一塊金色的銅片(俗稱：金頂)，導熱性極佳的銅與散熱風扇直接貼接，有助於熱的傳導與消散。不過陶瓷與銅片都會增加封裝的成本，而塑膠封裝仍然最省封裝成本，因此一旦製程技術提升，晶片熱源情形獲得改善，廠商應該儘量不用陶瓷與銅片。

除了銅片外，著名的AMD K6-2、K6-III則使用鋁片，鋁的作用與銅片相同，AMD採用鋁的理由是銅雖然導熱較鋁好，但鋁的散熱性較銅佳，因此AMD最新的晶片組AMD-640MP，也採用鋁片散熱。

從時脈著手散熱

1997年開始(Pentium晚期、Pentium II初期)，x86電腦開始加入硬體監督(Hardware Monitor)功能，即是透過即時監控CPU風扇轉速以及CPU表面溫度，在轉速過低或溫度過高時採取因應的措施，通常第一道措施即是降低CPU時脈，讓CPU運作速度趨緩，藉此達到降溫效果，一般的設計時程將每十六個輸往CPU的時脈，每次遮罩2個時脈，來增減CPU的有效運作時脈，因此有8個刻度的速度調節，如果散熱情形再不改善，甚至會出現警訊，要求電腦使用者即刻關機，或是達某一條件時，不待使用者回應，逕以硬體方式強制關機。以往用額外的類比偵測晶片監督硬體，如今晶片組內大多內建硬體監督功能。

從時脈著手省電

適當的時脈控制也可以節約晶片的用電，1998年RISE(華鉅，以前稱為瑞思電子)公司推出mP6的Socket 7接腳相容的x86 CPU，就善用此一技術，由於晶片內的信號中，最耗電的莫過於「高電位轉低電位，亦即1轉0」以及「低電位轉高電位，亦即0轉1」的時候，而最頻繁作此電位轉換的即是時脈信號，且愈高速的處理器時脈愈快，電位變化也愈快，為此mP6在設計上即是將晶片內未使用到的時脈信號予以關閉，藉此來節省用電，例如目前程式僅用整數運算，未用到浮點數，則可以關閉供應給浮點運算單元的時脈信號，達到省電的目的。另外所有未使用的單元電路也都停止供電，達到省電的最佳效果。

mP6還有一種省電方式是將晶片內的快取容量壓低，減少晶片的電晶體使用數來省電。因此眾多x86都具有64KB L1快取時，唯獨mP6僅有16KB，即是此作法的例證，不過在桌上型強調效能的設計下，快取容量攸關晶片效能的表現，一般也不會藉此設計來省電。

上述的省電方式主要運用於CPU的設計階段中，目前主機板上也經常有這類的設計，例如記憶體插槽有4條，僅插上2條記憶體模組，則輸往另2條空插槽的時脈線路就可以關閉，或是挪給其他有時脈信號需求的位置上使用。

散熱：水冷、導熱管

以往晶片的簡易散熱方式是散熱片，後來486DX33開始使用風扇，至於迪吉多(DEC, Digital Equipment Co.)的Alpha電腦則有使用水冷的紀錄，不過目前x86電腦還是以風扇為主要的散熱方式。

在筆記型電腦方面，Intel提出導熱管的作法，類似一般冷氣機的管中冷媒循環，以此方式帶走熱量，此技術約從Pentium with MMX開始使用，但至今仍不普遍，原因應與成本有關，技術並非太大的問題。

散熱：降溫公用程式

目前有許多的公用程式(Utility)可以讓CPU降溫，例如「CPUIdle」、「CPUCooL」、「RAIN」等等，以軟體方式檢測CPU目前的使用率與運算負荷，然後下達指令要求CPU減速或停止工作。

省電：雙電壓技術

依筆者觀察，最早引入雙壓電技術的是DEC Alpha晶片，讓晶片內部運算的電壓低於整體系統所用的電壓，藉此達到省電，後來此技術在x86領域中率先用於Mobile Pentium上，此後筆記型、桌上型等通通採用，甚至晶片組、高速的3D顯示晶片等也採用如此的作法。

省電：LongRUN技術、SpeedStep技術、PowerNow!技術

LongRUN省電技術是美國全美達(Transmeta)公司於Crusoe(克魯索)TM5400型晶片率先使用的，發表日期為2001年1月4日，LongRUN技術每20uS偵測CPU運算負載，然後調整CPU的供電電壓，運算負荷重，時脈速度快，供電電壓高，相對的運算負荷輕，時脈速度慢，供電電壓低，以此達到省電效果。

LongRUN技術刺激Intel，Intel於新的Mobile Pentium III上引入SpeedStep省電技術，主要是兩段式省電設計，當筆記型電腦用變壓器供電時，表示電力源源不絕，此時使用CPU全速執行，而在外出使用電池供電時，則改用70%或80%的速度執行，藉此達到省電。至於AMD的PowerNow!，則與Transmeta的LongRUN技術相近，在此不贅述。

散熱：重新配置CPU於機箱內的位置

Intel於1995、96年提出的ATX主機板規格，主要考量如何解決CPU散熱的問題，以往AT主機板的CPU配置位於電腦機箱前端，以氣流角度來看，不易散熱，因此將主機板轉向90度，讓CPU靠近電源供應器的風扇位置，藉此得到較多的冷空氣，另外也就近於機箱後方排出熱空氣。後來Inter參與的NLX主機板規格制訂，也重新定義CPU在主機板、機箱內的位置，藉此抒解CPU的散熱問題。

省電：晶片整合化

晶片整合化也有助於省電，由於晶片與晶片間的資料、信號改以晶片電路實現，縮短傳遞距離與時間。由於不再需要以PCB線箔方式傳輸(線箔傳輸距離長而且耗電)，自然可以節省電力。另一方面，整合晶片設計時統一管控各電路的運作，沒有運作的電路可以強迫關閉，節省用電，與前述的mP6作法類同。

以關閉未用電路來省電的不僅是晶片，整個電腦系統亦會如此作，特別是筆記型電腦，倘若確定沒有使用上IrDA埠，則將IrDA埠相關的電路關閉、停止供電，而其他的I/O埠亦同，包括USB埠、PCMCIA埠、傳統串列/並列埠等等。

省電：Suspend to RAM、Suspend to HDD

Suspend to RAM與Suspend to HDD主要是來自ACPI規格中的省電設計，ACPI規格則是由Microsoft、Intel、TOSHIBA等三家所共同制訂。

Suspend to HDD並沒有太大的省電效益，充其量只是省去開機的漫長等待而已，Suspend to RAM則有實質省電效益，一旦電腦懸宕一陣時間，便會將電腦所有部位的系統供電一律斷電，僅維持記憶體與視訊記憶體的供電，包括硬碟也停止供電，待使用者以滑鼠或鍵盤作進一步反應時，才重新恢復整個系統的供電，然後接續運作，這對筆記型電腦而言有相當大的省電幫助，而此兩種技術初期率先用於筆記型電腦上，如今桌上型電腦也全面採用。

雖說Suspend to RAM與Suspend to HDD都是ACPI中的省電規格，但在推展上卻有前後的落差。Suspend to HDD很快地在筆記型電腦與桌上型電腦上拓展開來，只是桌上型電腦較為少用此一功能，而Suspend to RAM則延後一、二年才正式推展開來。造成這樣的前後推展落差，主要在於行使Suspend to RAM所要配合的組件較Suspend to HDD來的多，除了記憶體要配合外，顯示卡的配合亦相當重要，這些配合在筆記型電腦上逐漸被克服(由製造商自行篩選組件支援性，並作些許線路與程式的修改)，因此Suspend to RAM先在筆記型電腦上實現。

而桌上型礙於所使用的顯示卡、音效卡有太多種組合，因此遲遲難以實現Suspend to RAM。不過近年來由於低價電腦的風行，All-In-One的整合型晶片組、主機板紛紛出籠，在硬體設計統一由一家廠商提供之下，Suspend to RAM才開始於桌上型電腦上實現，當然！在已經支援Suspend to RAM的新電腦上插置很古老的界面卡，依然會讓整個系統無法順利使用Suspend to RAM。

採用反光式液晶顯示器

目前桌上型電腦逐漸改用TFT LCD，這有助於減低系統的整體用電，一般CRT顯示器至少須耗用100W以上的電力，但15吋TFT LCD只要40-60W即可，而筆記型電腦因為短小輕薄的需求，清一色採用TFT LCD。

不過筆記型電腦對省電的嚴厲要求，仍認為TFT LCD過於耗電，位於TFT顯示畫面後端的光管，透過液晶後的透光率僅個位數(4%-7%)，許多光源都被遮蓋而浪費，但電能卻一樣損耗(佔整個TFT用電的大半電力)。因此日本SHARP公司(日本液晶技術領導廠商)提出無光管的TFT設計，省去光管的耗電，而改仰賴外界環境的自然光源。此一新省電作法雖節省相當多電力，但在自然光源幽暗的地方將無法適用(如電影院、燈光暗的咖啡廳等)，目前的補強作法是額外提供小光源，在自然光源微弱時適時開啟，作為顯示器反射、映象女用。

需要省電的電腦、資訊家電

資訊產品省電的訴求，最早可從486時代開始說起，當時美國總統要求電腦要綠化，即是要電腦講究省電，否則美國政府所用的成千上萬部個人電腦，將是美國能源的極大消耗。之後個人電腦的省電動力大多來自於筆記型電腦。

今天資訊產品市場成長趨緩，資訊產品開始跨入消費性電子、資訊家電等領域，而以日本為主流的消費性電子產品本就以短小輕薄、省電易攜為特點，為了打入此一市場，資訊產品強調省電是不可避免的，同樣的，資訊家電也有相同的設計理念。

另外由於網際資料中心(Internet DataCenter, IDC)的興起，主機代管再度受到重視，因此連伺服主機也強調短小輕薄，希望在有限的機房空間內，塞入愈多部的伺服主機。因為用電佔IDC業者極大的營運成本，IDC業者又標榜穩定，所以他們很在意伺服主機的省電與散熱。

小結

整體來說，上從伺服主機，下至手持式運算設備，省電與耗熱都是未來持續強化的重點，而相信Moore's Law與其他嶄新科技，都將持續解決系統的省電與散熱問題。