Apple đã làm gì để MacBook 12" tiêu thụ ít điện năng nhất có thể?

Trước đây, khi MacBook Air chưa có màn hình Retina thì nhiều nguyên nhân đã được đề cập, hai trong số đó là công nghệ chưa cho phép Apple tích hợp panel Retina vào một chiếc máy mỏng và nó sẽ làm giảm đáng kể thời gian sử dụng pin của máy. MacBook 12" có kích thước màn hình nhỏ hơn không đáng kể so với MacBook Pro 13" và dung lượng pin thì nhỏ hơn gần 1/2 (39,7Wh so với 74,9Wh) nhưng thời gian sử dụng cho 1 lần sạc vẫn rất ấn lượng là 9 tiếng. Điện năng mà một panel Retina với hàng triệu điểm ảnh cần để hoạt động lớn hơn rất nhiều so với màn hình thông thường, mật độ điểm ảnh/inch rất lớn cũng khiến đèn nền khó chiếu sáng hơn.

Thông thường để làm được như vậy Apple hay các nhà sản xuất phải cần pin dung lượng cao hơn, đơn cư như với iPad 3 hay iPad mini 2, cả hai đều dày hơn thế hệ trước để hỗ trợ cho màn hình Retina. MacBook mới thì không như vậy, nó mỏng hơn MacBook Air. Ở màn hình TFT-LCD, một phần của mỗi điểm ảnh bị bao phủ bởi các bóng bán dẫn làm nhiệm vụ điều khiển các điểm ảnh phụ là xanh dương, xanh lá và đỏ. Tùy vào thiết kế và từng loại panel mà diện tích phần không bị bóng bán dẫn bao phủ đó nhỏ hay lớn, thường thường là một nửa diện tích của một điểm ảnh. Khi phần diện tích không bị bao phủ này nhỏ đi, đèn nền sẽ cần nhiều năng lượng hơn để chiếu sáng, dẫn tới việc nó tiêu thụ nhiều điện năng. Rất may là vẫn có cách để tăng diện tích cho phần không chứa bóng bán dẫn này.

Một trong những giải pháp được sử dụng là thay đổi vật liệu để làm bóng bán dẫn. Các tấm nền được làm theo công nghệ LTPS (Polisilicon nhiệt độ thấp) - vốn được Apple sử dụng trên iPhone - sử dụng bóng bán dẫn kích thước nhỏ hơn nhờ hạt điện tử (electron) có độ linh động cao hơn, như vậy sẽ làm tăng diện tích phần không bị bóng bán dẫn bao phủ ở mỗi điểm ảnh.

Một giải pháp khác là thiết kế lại mỗi điểm ảnh, đây dường như là cách mà Apple áp dụng trên MacBook 12" mới ra mắt. Apple không nói rõ về công nghệ này nhưng một số bằng chứng cho thấy họ xếp chồng nhiều lớp lên nhau, nhờ vậy tăng diện tích cho phần không chứa bóng bán dẫn. Trước đây, một bằng sáng chế của Apple có giải thích về kỹ xảo chia cắt cổng bóng bán dẫn thành 2 phần và xếp chồng chúng lên nhau để tăng diện tích phần trống. Tuy nhiên không biết là Apple có sử dụng kỹ xảo này hay không. Chỉ biết kết quả mà Apple đạt được là tăng đáng kể diện tích cho phần không chứa bóng bán dẫn, nhờ đó đèn nền hoạt động hiệu quả hơn, tiết kiệm 30% năng lượng sử dụng so với các MTXT khác. Như vậy, một vấn đề tiết kiệm điện năng sử dụng cho MacBook với màn hình Retina đã được giải quyết.

Chip xử lý Broadwell Core-M

Sau màn hình độ phân giải siêu cao Retina thì chip xử lý là yếu tố tiếp theo ngốn nhiều điện năng của thiết bị. Apple sử dụng chip xử lý thế hệ mới nhất Broadwell Core-M từ Intel, đây là dòng chip siêu tiết kiệm điện với hai nhân xử lý. Broadwell thuộc giai đoạn 'tick' trong tiến trình phát triển chip xử lý của Intel. Giai đoạn này không có nhiều thay đổi về cấu trúc nhưng cải tiến đáng giá nhất là tiến trình sản xuất được giảm từ 22nm xuống còn 14nm. Kích thước mỗi bóng bán dẫn giảm xuống sẽ cho phép Intel tích hợp thêm nhiều bóng bán dẫn nữa vào con chip đó, nhờ vậy tăng hiệu năng xử lý. Số liệu từ Intel cho thấy Broadwell sử dụng ít điện năng hơn 30% so với thế hệ Haswell trước đó trong khi hiệu năng ngang bằng thậm chí cao hơn.


Chỉ đơn thuần sử dụng Broadwell cho MacBook 12" là chưa đủ mà Apple còn chuyển qua dùng phiên bản siêu tiết kiệm điện năng của dòng chip này là Core-M cho các thiết bị di động. CPU Core-i5 ở trên MacBook Air có công suất 15W trong khi với Core-M trên MacBook 12" chỉ là 5W mà thôi, rất ấn tượng. Giảm công suất cũng đồng nghĩa giảm lượng nhiệt mà CPU tỏa ra khi hoạt động. Điều này rất ý nghĩa bởi Apple có thể tự tin loại bỏ quạt tản nhiệt trên MacBook 12", qua đó giảm thêm một chút điện năng tiêu thụ bởi quạt tản nhiệt cũng phải cần tới điện để chạy.

Tìm hiểu về Intel Core M - vi xử lý thương mại đầu tiên sản xuất trên dây chuyền 14nm

RAM hiệu quả hơn

Apple đã bắt đầu phổ biến thế hệ bộ nhớ RAM LPDDR3 siêu tiết kiệm điện trên các dòng máy tính của mình. Nó bắt đầu xuất hiện trên chiếc MacBook Air năm 2013 và MacBook 12" cũng sử dụng công nghệ RAM này. LPDDR3 ban đầu được chế tạo cho smartphone và tablet vậy nên nó khác so với DDR3L, phiên bản tiết kiệm điện năng của loại bộ nhớ RAM cho máy tính.

Bên cạnh yêu cầu điện áp I/O thấp hơn, LPDDR3 chạy với điện áp 1.2V HSUL ( thấp hơn so với 1.35V SSTL trên DDR3L), LPDDR3 cũng có chế độ tạm dừng hoạt động trong thời gian chờ (stand-by).

Khi hoạt động, RAM LDDDR3 chỉ sử dụng khoảng 70% điện năng so với RAM DDR3 truyền thống. Trong khi ở chế độ chờ, con số đó là 10%. Nếu đem so sánh với DDR3L thì con số khi hoạt động sẽ là 85%.

Các yếu tố khác

Ngoài màn hình Retina công nghệ mới, RAM và CPU siêu tiết kiệm điện thì còn những yếu tố khác giúp MacBook 12" sử dụng ít hoặc sử dụng điện năng một cách hiệu quả hơn. Wi-Fi chuẩn 'ac' mới là một ví dụ, chuẩn 'ac' này hoàn thành thời gian hồi đáp mạng (network request) nhanh hơn nhờ đó con chip sẽ chuyển về chế độ chờ tiết kiệm điện sớm hơn. Đây cũng là nguyên nhân tại sao smartphone tiêu thụ ít điện khi dùng Wi-Fi hơn là 3G hay LTE.

Bàn phím kiểu mới cũng là một yếu tố. Apple thay vì dùng các đèn LED chiếu sáng cho bàn phím qua tấm tản sáng, họ trang bị cho mỗi phím một đèn LED riêng biệt trên MacBook 12" mới. Điều này cho phép hệ thống quản lý năng lượng hiệu quả hơn.


Cuối cùng là thiết kế pin mới. Nhờ sử dụng công nghệ xếp nhiều lớp pin mà Apple có thể nhồi nhét nhiều dung lượng pin vào khoảng không còn trống bên trong máy. Kết quả là MacBook 12" có dung lượng pin nhiều hơn 35% so với công nghệ pin hiện tại.