您是否準備好因應歐盟新的生態設計要求？

開始準備因應歐盟 (EU) 針對智慧型手機與平板電腦所制定的新生態設計法規，絕不嫌早。法規涵蓋永續¹設計和新的能源標章²要求，因此將顯著影響這些裝置設計、製作與呈現的方式。其中有項法規要求智慧型手機在製作上，要能讓消費者輕易維修、升級與維護 (部分情況還包括可替換電池)。另一項規定則注重在新增能源標章，與目前消費性電器上看到的相似。

以上兩項法規要求都預期在 2024 年生效。

5G 連線的效能要求會讓這些新指令更難以達成。設計永續、節能的平板電腦和智慧型手機需要考量三個重要面向：更低功率的記憶體、最佳化電源管理以及高效的 RF 訊號鏈。

這篇部落格文章將探討一些生態設計要求，並說明一些您在準備時可依循的步驟。重點會擺在效率更高的 IC，其中包含 Micron Technology 的 LPDDR5 記憶體 IC、Texas Instruments 的電源管理 IC (PMIC) 以及 Infineon 的天線微調 IC

生態設計法規範例

《手機與平板電腦的永續設計 - 生態設計》共有 52 頁的法規附錄，在此列舉一些當中的新要求，包括：

侵入防護：這些裝置必須能防止 1 mm 以上的固態異物侵入，而且要防潑水。防止粒子入侵和受潮的防護將以 IP 代碼表示 (表 1)。進行侵入防護測試時，裝置不得使用防護蓋。如下所述，若裝置採用使用者無法自行更換的長效續航力電池，其防水設計必須達到 IP67 標準。

表 1：侵入防護的最低要求為 1 mm 以上的粒子與防潑水功能。(表格來源：ec.europa.eu)

電池與電池管理：生態設計標準要求電池要在持續充電／放電的循環中進行測試，直到可用蓄電量達到標稱額定值的 80%。生命週期測試則會使用裝置預設的充電演算法。循環數量將四捨五入至最接近的百位數字。舉例來說，電池若在 524 次循環後達到額定蓄電量的 80%，將計為 500 次循環。

所有裝置的電池都至少要具備 500 次循環。使用者必須能隨時檢查電池健康度，而且要能在電池蓄電量過度衰退時更換電池。若智慧型手機的電池壽命為 1000 次循環以上，且達到 IP67 防水標準，則為例外。以此情況為例，電池就不必採用使用者可替換的設計。但這些智慧型手機的電池仍必須可由專業技術人員替換。

電池管理要求：

1. 這些裝置必須包含使用者可以控制的充電功能，在電池蓄電量達到 80% 的時候會終止充電。
2. 這些裝置必須包含預設設定，以確保已充滿電的電池不會繼續充電，除非電量降至低於額定蓄電量的 95%。必須具備選項，可讓使用者停用此設定。

除了適當的電源管理之外，要符合新生態設計指令的電池生命週期要求，低耗電也是一大重點。

更大的記憶體頻寬、更少耗電量

只要使用節能元件，當然就能降低耗電量。首先，可在手機上轉用 LPDDR5 動態隨機存取記憶體 (DRAM)。以 Micron Technology 的 MT62F1G64D8CH-031 裝置為例，能源效率就比前一代記憶體裝置提升 20%。這種 DRAM 可以支援峰值速度達 6.4 Gbit/s 的資料處理量，這是 5G 智慧型手機的關鍵能力，而且比起過去的 DRAM 設計快了 50%。

圖 1：MT62F1G64D8CH-031 等 LPDDR5 記憶體裝置的能源效率，比起前一代裝置提升了 20%。(圖片來源：Micron Technology)

電源管理 IC

Texas Instruments 的 LP8758A PMIC 可以將智慧型手機與平板電腦處理器的功耗最佳化。能以獨立降壓 DC/DC 轉換器提供四種輸出電壓，並可用 I²C 序列介面進行控制。LP8758A 能在脈寬調變 (PWM) 和脈衝頻率調變 (PFM) 之間自動切換，以便在大範圍輸出電流下發揮最高效率 (圖 2)。若要有效監測能源消耗，LP8758A 可以提供負載電流測量，無須使用外部電流感應電阻。

圖 2：LP8758A PMIC 可在大範圍輸出電流下高效率運作。(圖片來源：Texas Instruments)

微調天線

高效率的 RF 訊號鏈則是智慧型手機與平板電腦能效的另一大重點。Infineon Technologies 的 BGSC2341ML10 專為 RF 微調應用而設計，例如可微調的阻抗匹配、可微調的濾波器以及天線微調。這款 IC 整合了 8 態可微調電容與低「導通」電阻單軸雙切 (SPDT) RF 開關，可以用行動產業處理器介面 (MIPI) 2.1 RF 前端 (RFFE) 協定來控制 (圖 3)。

圖 3：BGSC2341ML10 包含一個可微調電容 (C1) 和一個 SPDT RF 開關 (SW1 & SW2)。(圖片來源：Infineon Technologies)

結論

歐盟針對智慧型手機與平板電腦的新生態設計要求將在 2024 年生效，現在是時候做好準備了。新規定除了聚焦在永續性和可維修度，更涵蓋能效標章，用途與目前消費性電器上的標章相似。如本文所述，為了符合下一代系統的低功率要求，設計人員可以轉用現成且先進的 LPDDR5 DRAM 記憶體、PMIC 以及天線微調 IC。

參考資料：

1：在手機和平板電腦上採用永續設計 - 生態設計

2：手機和平板電腦的能源標章 - 讓消費者瞭解環境影響