对于手持式设备来说,设计上的四大主要考虑,即是功能/效能、尺寸、成本与功耗,而由于这类产品往往由电池来供电,在电力的限制下,功耗状况就与电池的使用寿命直接相关,若能提供比同类产品更长的使用时间,市场的接受度当然愈高。以有名的iPod nano为例,它使用的是只有1.2瓦小时的电池,但因做到音乐播放只需85mW的功耗,所以能够连续播放14小时的音乐,难怪会这么受到市场的欢迎。

对于笔记本电脑来说,在运作时,CPU一个组件就可以占了整体系统近一半的功耗,并产生大量的热量,因此降低CPU的功耗与散热就成了比提升效能更重要的课题。Intel在2004年宣布转向拥抱多核心架构,主要的原因也是为了解决其不断升高的功耗问题,而这个发展途径也让Intel在近几年中持续维持其计算机CPU的霸主地位。

降低功耗是一门牵涉极广的技术,解决的途径包括制程技术(如low-k)、电路闸控设计(如Clock Gating、Power Gating)、系统架构(硬件/软件配置算法)和软件管理(如Power-aware操作系统、休眠模式和更有效的内存接取方式)等。以Intel新一代的Penryn CPU为例,就采用了上述的各种改善途径。

采用45奈米制程的Penryn,其晶体管密度比上一代65奈米Merom CPU提升了近两倍,此举有助于大幅降低晶体管开关动作所需的电力,耗电量可减少约三成。此外,Penryn还采用low-k介电质的内部连接线来加速关关动作,并采用high-k材料来制作晶体管闸极电介质,以因应高阶制程中愈来愈严重的静态漏电功耗。

在电源管理的作法上,透过DPM(Dynamic Power Management)和DVFS(Dynamic Voltage and Frequency Scaling)两项技术,有助于进一步改善组件及系统的功耗表现。其中DPM指的是控制不工作单元的休眠状态,DVFS则是在运作中,依工作状况调整电压及频率的供电状况,是更为先进的功耗管理技巧。

以计算机系统的电源管理来说,有所谓的ACPI规范,其中C0到C3为处理器的电源节能状态。CPU厂商在此架构下,又发展出自己的管理技术,例如Intel在Merom世代时即已提出的C4e(Enhanced Deeper Sleep)模式;最新的Penryn处理器中则进一步提出C6(Deep Power Down)模式,其中C6模式所需电压将比C4e再降低一半,且L1快取也会进入关闭状态,让处理器功耗能再减少超过75%。不过,有利也有弊,从C6模式返回正常运作状态所需的时间也比C4e多出约50%。

预计在五月上市的新一代Penryn系列,其常规款式CPU可做到低于35W的功耗,其中主流处理器的TDP从目前的35W降到只有25W,小型化封装处理器更可以达到10W、甚至更低的功耗。这对于Notebook来说算是不错的表现,但若是用在更小型化的MID或UMPC中,仍有很大的改善空间。