公元1965年，英特尔(Intel)创办人高登摩尔(Gordon E. Moore)在一场演说中发表自己观察而来的摩尔定律(Moore's Law)，该定律显示积体电路的电晶体数每十八个月提升一倍，这意味着晶片成本每十八个月也能降低一倍。此外前英特尔总裁安迪葛洛夫(Andy Grove)也表示晶片的效能每十八个月能够提升一倍。在晶片成本与效能不断提升之下，晶片技术突破的主要课题，已经转移到省电、散热等其他范畴。

此外，自从Pentium晶片推出后，晶片效能的进步已经领先应用程式，但Pentium晶片高耗电己经不适合用于笔记型电脑中，因此开始有笔记型电脑专用的Pentium晶片出现，自此桌上型与笔记型用的x86 CPU彻底分开设计。

同样的，桌上型也碰上另一个问题，0.35um技术制造的Pentium II-266MHz处理器耗电高达38W，虽然桌上电脑没有用电方面问题，但导致机箱内的热温，也使系统的稳定度受到影响，因此未来携带型的笔记型电脑、掌上型电脑、个人数位助理的晶片将强调省电，而桌上型电脑、工作站、伺服器会着重散热，甚至在网际资料中心(Internet Data Center)开始兴盛之后，伺服器的用电也会受到重视，连伺服器都开始讲究省电。本文以下就笔者个人所见的省电、散热方式作一列举，希望诸位先进不吝指教。

从封装着手散热

一般晶片的封装多采塑胶封装，但对于时脉较高、温度较高的晶片，则以陶瓷封装，原因是陶瓷的导热性比塑胶佳。除了陶瓷封装之外，CPU进入Pentium世代后，为了获得更好的散热效率，陶瓷封装的上方还会镶嵌一块金色的铜片(俗称：金顶)，导热性极佳的铜与散热风扇直接贴接，有助于热的传导与消散。不过陶瓷与铜片都会增加封装的成本，而塑胶封装仍然最省封装成本，因此一旦制程技术提升，晶片热源情形获得改善，厂商应该尽量不用陶瓷与铜片。

除了铜片外，著名的AMD K6-2、K6-III则使用铝片，铝的作用与铜片相同，AMD采用铝的理由是铜虽然导热较铝好，但铝的散热性较铜佳，因此AMD最新的晶片组AMD-640MP，也采用铝片散热。

从时脉着手散热

1997年开始(Pentium晚期、Pentium II初期)，x86电脑开始加入硬体监督(Hardware Monitor)功能，即是透过即时监控CPU风扇转速以及CPU表面温度，在转速过低或温度过高时采取因应的措施，通常第一道措施即是降低CPU时脉，让CPU运作速度趋缓，借此达到降温效果，一般的设计时程将每十六个输往CPU的时脉，每次遮罩2个时脉，来增减CPU的有效运作时脉，因此有8个刻度的速度调节，如果散热情形再不改善，甚至会出现警讯，要求电脑使用者即刻关机，或是达某一条件时，不待使用者回应，径以硬体方式强制关机。以往用额外的类比侦测晶片监督硬体，如今晶片组内大多内建硬体监督功能。

从时脉着手省电

适当的时脉控制也可以节约晶片的用电，1998年RISE(华巨，以前称为瑞思电子)公司推出mP6的Socket 7接脚相容的x86 CPU，就善用此一技术，由于晶片内的信号中，最耗电的莫过于「高电位转低电位，亦即1转0」以及「低电位转高电位，亦即0转1」的时候，而最频繁作此电位转换的即是时脉信号，且愈高速的处理器时脉愈快，电位变化也愈快，为此mP6在设计上即是将晶片内未使用到的时脉信号予以关闭，借此来节省用电，例如目前程式仅用整数运算，未用到浮点数，则可以关闭供应给浮点运算单元的时脉信号，达到省电的目的。另外所有未使用的单元电路也都停止供电，达到省电的最佳效果。

mP6还有一种省电方式是将晶片内的快取容量压低，减少晶片的电晶体使用数来省电。因此众多x86都具有64KB L1快取时，唯独mP6仅有16KB，即是此作法的例证，不过在桌上型强调效能的设计下，快取容量攸关晶片效能的表现，一般也不会借此设计来省电。

上述的省电方式主要运用于CPU的设计阶段中，目前主机板上也经常有这类的设计，例如记忆体插槽有4条，仅插上2条记忆体模组，则输往另2条空插槽的时脉线路就可以关闭，或是挪给其他有时脉信号需求的位置上使用。

散热：水冷、导热管

以往晶片的简易散热方式是散热片，后来486DX33开始使用风扇，至于迪吉多(DEC, Digital Equipment Co.)的Alpha电脑则有使用水冷的纪录，不过目前x86电脑还是以风扇为主要的散热方式。

在笔记型电脑方面，Intel提出导热管的作法，类似一般冷气机的管中冷媒循环，以此方式带走热量，此技术约从Pentium with MMX开始使用，但至今仍不普遍，原因应与成本有关，技术并非太大的问题。

散热：降温公用程式

目前有许多的公用程式(Utility)可以让CPU降温，例如「CPUIdle」、「CPUCooL」、「RAIN」等等，以软体方式检测CPU目前的使用率与运算负荷，然后下达指令要求CPU减速或停止工作。

省电：双电压技术

依笔者观察，最早引入双压电技术的是DEC Alpha晶片，让晶片内部运算的电压低于整体系统所用的电压，借此达到省电，后来此技术在x86领域中率先用于Mobile Pentium上，此后笔记型、桌上型等通通采用，甚至晶片组、高速的3D显示晶片等也采用如此的作法。

省电：LongRUN技术、Speed​​Step技术、PowerNow!技术

LongRUN省电技术是美国全美达(Transmeta)公司于Crusoe(克鲁索)TM5400型晶片率先使用的，发表日期为2001年1月4日，LongRUN技术每20uS侦测CPU运算负载，然后调整CPU的供电电压，运算负荷重，时脉速度快，供电电压高，相对的运算负荷轻，时脉速度慢，供电电压低，以此达到省电效果。

LongRUN技术刺激Intel，Intel于新的Mobile Pentium III上引入Speed​​Step省电技术，主要是两段式省电设计，当笔记型电脑用变压器供电时，表示电力源源不绝，此时使用CPU全速执行，而在外出使用电池供电时，则改用70%或80%的速度执行，借此达到省电。至于AMD的PowerNow!，则与Transmeta的LongRUN技术相近，在此不赘述。

散热：重新配置CPU于机箱内的位置

Intel于1995、96年提出的ATX主机板规格，主要考量如何解决CPU散热的问题，以往AT主机板的CPU配置位于电脑机箱前端，以气流角度来看，不易散热，因此将主机板转向90度，让CPU靠近电源供应器的风扇位置，借此得到较多的冷空气，另外也就近于机箱后方排出热空气。后来Inter参与的NLX主机板规格制订，也重新定义CPU在主机板、机箱内的位置，借此抒解CPU的散热问题。

省电：晶片整合化

晶片整合化也有助于省电，由于晶片与晶片间的资料、信号改以晶片电路实现，缩短传递距离与时间。由于不再需要以PCB线箔方式传输(线箔传输距离长而且耗电)，自然可以节省电力。另一方面，整合晶片设计时统一管控各电路的运作，没有运作的电路可以强迫关闭，节省用电，与前述的mP6作法类同。

以关闭未用电路来省电的不仅是晶片，整个电脑系统亦会如此作，特别是笔记型电脑，倘若确定没有使用上IrDA埠，则将IrDA埠相关的电路关闭、停止供电，而其他的I/O埠亦同，包括USB埠、PCMCIA埠、传统串列/并列埠等等。

省电：Suspend to RAM、Suspend to HDD

Suspend to RAM与Suspend to HDD主要是来自ACPI规格中的省电设计，ACPI规格则是由Microsoft、Intel、TOSHIBA等三家所共同制订。

Suspend to HDD并没有太大的省电效益，充其量只是省去开机的漫长等待而已，Suspend to RAM则有实质省电效益，一旦电脑悬宕一阵时间，便会将电脑所有部位的系统供电一律断电，仅维持记忆体与视讯记忆体的供电，包括硬碟也停止供电，待使用者以滑鼠或键盘作进一步反应时，才重新恢复整个系统的供电，然后接续运作，这对笔记型电脑而言有相当大的省电帮助，而此两种技术初期率先用于笔记型电脑上，如今桌上型电脑也全面采用。

虽说Suspend to RAM与Suspend to HDD都是ACPI中的省电规格，但在推展上却有前后的落差。 Suspend to HDD很快地在笔记型电脑与桌上型电脑上拓展开来，只是桌上型电脑较为少用此一功能，而Suspend to RAM则延后一、二年才正式推展开来。造成这样的前后推展落差，主要在于行使Suspend to RAM所要配合的组件较Suspend to HDD来的多，除了记忆体要配合外，显示卡的配合亦相当重要，这些配合在笔记型电脑上逐渐被克服(由制造商自行筛选组件支援性，并作些许线路与程式的修改)，因此Suspend to RAM先在笔记型电脑上实现。

而桌上型碍于所使用的显示卡、音效卡有太多种组合，因此迟迟难以实现Suspend to RAM。不过近年来由于低价电脑的风行，All-In-One的整合型晶片组、主机板纷纷出笼，在硬体设计统一由一家厂商提供之下，Suspend to RAM才开始于桌上型电脑上实现，当然！在已经支援Suspend to RAM的新电脑上插置很古老的界面卡，依然会让整个系统无法顺利使用Suspend to RAM。

采用反光式液晶显示器

目前桌上型电脑逐渐改用TFT LCD，这有助于减低系统的整体用电，一般CRT显示器至少须耗用100W以上的电力，但15吋TFT LCD只要40-60W即可，而笔记型电脑因为短小轻薄的需求，清一色采用TFT LCD。

不过笔记型电脑对省电的严厉要求，仍认为TFT LCD过于耗电，位于TFT显示画面后端的光管，透过液晶后的透光率仅个位数(4%-7%)，许多光源都被遮盖而浪费，但电能却一样损耗(占整个TFT用电的大半电力)。因此日本SHARP公司(日本液晶技术领导厂商)提出无光管的TFT设计，省去光管的耗电，而改仰赖外界环境的自然光源。此一新省电作法虽节省相当多电力，但在自然光源幽暗的地方将无法适用(如电影院、灯光暗的咖啡厅等)，目前的补强作法是额外提供小光源，在自然光源微弱时适时开启，作为显示器反射、映象女用。

需要省电的电脑、资讯家电

资讯产品省电的诉求，最早可从486时代开始说起，当时美国总统要求电脑要绿化，即是要电脑讲究省电，否则美国政府所用的成千上万部个人电脑，将是美国能源的极大消耗。之后个人电脑的省电动力大多来自于笔记型电脑。

今天资讯产品市场成长趋缓，资讯产品开始跨入消费性电子、资讯家电等领域，而以日本为主流的消费性电子产品本就以短小轻薄、省电易携为特点，为了打入此一市场，资讯产品强调省电是不可避免的，同样的，资讯家电也有相同的设计理念。

另外由于网际资料中心(Internet DataCenter, IDC)的兴起，主机代管再度受到重视，因此连伺服主机也强调短小轻薄，希望在有限的机房空间内，塞入愈多部的伺服主机。因为用电占IDC业者极大的营运成本，IDC业者又标榜稳定，所以他们很在意伺服主机的省电与散热。

小结

整体来说，上从伺服主机，下至手持式运算设备，省电与耗热都是未来持续强化的重点，而相信Moore's Law与其他崭新科技，都将持续解决系统的省电与散热问题。