UMTS und Zusatzfunktionen überfordern bei vielen Geräten den Akku
Neue Chips in Handys sparen Strom

Hersteller von Mobiltelefonen arbeiten an Strom sparenden Geräten, damit UMTS und Zusatzangebote wie Videoübertragungen auch funktionieren. Vor allem die Chips in den Geräten können künftig helfen, weniger Energie zu verbrauchen. Aber auch bei den Bildschirmen gibt es Sparpotenzial.

DÜSSELDORF. Mobiltelefone der nächsten Generation sind Alleskönner: Sie funken in verschiedenen Netzen, helfen als Organizer bei der Tagesplanung, empfangen und verschicken Nachrichten und dienen nebenbei als Spielekonsole oder Audioplayer. Nur eines gelingt den Geräten bislang nicht: mit der Energie Haus halten. Genau das wollen Hersteller und Zulieferer nun ändern, damit Handys nicht ständig an der Steckdose hängen.

Dass der Stromverbrauch künftig steigt, hat eine Reihe von Ursachen: Eine davon ist der neue Übertragungsstandard UMTS. Die nächste Handygeneration wird zwar mit der Technologie arbeiten. Doch solange die Betreiber die neuen Netze nicht flächendeckend ausbauen, müssen neue Handys zusätzlich die heutige Funktechnik beherrschen. "Bei den neuen Telefonen müssen zwei Hochfrequenzteile ständig empfangsbereit sein. Das verbraucht ein Menge Strom", sagt Hans Günter Kremser, Applikations-Ingenieur bei Motorola Halbleiter.

Die Motorola-Ingenieure wollen die Sende-Empfangs-Module verbessern. Transistoren, die mit einer als SiliziumGermanium-Karbon-Technologie bezeichneten Methode gefertigt werden, erreichen für das Hochfrequenzteil eine Senkung des Stromverbrauchs. "Für Handys, die ab Anfang 2003 mit dem neuen Chipsatz ausgerüstet sind, ergibt sich eine Verbesserung der Gesprächszeit um rund 10 Prozent, die Standby-Zeit erhöht sich um etwa 35 Prozent", schätzt Kremser.

Der Motorola-Ansatz löst jedoch nicht das Problem des Stromverbrauchs durch die vielen neuen Anwendungen. Chiphersteller Infineon setzt deshalb den Hebel bei den Mikrocontrollern an. "Die Erhöhung der Prozessorgeschwindigkeit allein bringt wenig, wenn der schnelle Chip auf einen Programmspeicher zugreifen muss, der nur ein Zehntel der Geschwindigkeit schafft", sagt Robert Ober, Direktor für Mikroprozessor-Architektur bei Infineon Technologies. Denn in herkömmlichen Systemen verbringt ein Prozessor wegen der oft langsameren Speicherchips einen Großteil seiner Zeit in Wartezyklen. Infineon lässt den Mikroprozessor diese Leerlaufzeit sinnvoll nutzen, indem er andere Aufgaben abarbeitet. So erreichen die Systeme dieselbe Leistungsfähigkeit mit langsameren Mikroprozessoren - gleichzeitig sinkt der Stromverbrauch.

Damit können Handyhersteller zusätzliche Funktionen wie digitales Video einbauen, ohne die Akkus übermäßig zu belasten. Denn vor allem Multimedia-Anwendungen gelten als Energiefresser. "Ich habe Prototypen von 3G-Handys gesehen, deren Batterien bereits nach einem 17 Minuten langen Video schlapp machten", sagt Peter Henry, Vice President Portable Power Systems bei National Semiconductor. Das Unternehmen arbeitet daher gemeinsam mit Chiphersteller ARM daran, das Energie-Management tragbarer Geräte zu verbessern. Bisher arbeiten Prozessoren immer unter Maximallast - unabhängig von der erforderlichen Verarbeitungsgeschwindigkeit. Das in den ARM-Chip eingebaute System von National Semiconductor stellt die minimal erforderliche Energie fest und passt die Leistung an die jeweilige Anforderung an. Damit soll sich der Wirkungsgrad bereits im ersten Entwicklungsschritt um 25 bis 75 Prozent verbessern. Henry ist von der Akzeptanz des neuen Systems überzeugt: "ARM und National Semiconductor wurden von den Herstellern quasi in diese Zusammenarbeit gedrängt." Spätestens Mitte 2004 würden erste Handys mit dem Strom sparenden System auf den Markt kommen.

Aber nicht nur bei den Chips können Ingenieure Energie sparen. Schon neue Displays können einen Beitrag leisten. "Kleine Displays aus organischen Leuchtdioden benötigen nur etwa 80 Prozent der Energie eines vergleichbaren Flüssigkristallbildschirms", sagt Daniel d?Almeida, Vice President Sales & Marketing Display Products von Kodak. Sein Unternehmen gründete gemeinsam mit Sanyo die SK Display Corporation, die in Japan solche Bildschirme aus organischen Leuchtdioden (OLED) fertigt und vertreibt. Die neue Technik spart nicht nur Strom: Joint-Venture-Partner Sanyo stellte auf der letzten Cebit den Prototypen eines Handys mit farbigem OLED-Bildschirm vor - auch bei Brillanz und Kontrast war das Display herkömmlichen Varianten überlegen.

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