Секрет автономности Garmin: Solar Glass, сверхэффективные чипы и годы инженерной работы

Одним из ключевых преимуществ часов Garmin уже давно является их исключительная автономность. Если многие смарт-часы работают всего несколько дней без подзарядки, то отдельные модели Garmin способны функционировать неделями, а в определённых энергосберегающих режимах — почти неограниченно долго при достаточном солнечном освещении.

Fenix 8 Solar и Enduro 3 — две из новейших солнечных моделей в линейке Garmin.

Новый технический разбор от efpasia объясняет, как Garmin достигла такого преимущества. В нём рассмотрены аппаратные решения, архитектура питания и солнечные технологии, лежащие в основе таких моделей, как Fenix 8, Enduro 3 и Instinct 3 Solar.

«Большинство смарт-часов работают между зарядками день или два, тогда как у некоторых моделей Garmin вместо процентов заряда может отображаться символ бесконечности».

Это стало возможным не благодаря одному решению, а благодаря целой системе инженерных подходов, которые усиливают друг друга: конструкции стекла, солнечному слою под ним, MIP-дисплею, процессорам и продуманному управлению энергопотреблением на уровне прошивки.

Garmin fenix 7 Pro Saphire Solar vs Garmin Fenix 8 Saphire Solar
 

Солнечная зарядка: от Fenix 6 до современных моделей

История солнечных часов Garmin началась с Fenix 6 Solar — первой модели бренда, где солнечная зарядка была интегрирована непосредственно в конструкцию линзы. Для этого Garmin использовала технологию, полученную после приобретения французской компании SunPartner Technologies.

Первое поколение работало, но имело компромиссы. Полупрозрачный солнечный слой располагался между дисплеем и внешней линзой. Использовалась двухслойная схема: более эффективные фотоэлементы по краям дисплея и менее эффективная зона над основной частью экрана. Это позволяло собирать энергию, минимизируя влияние на читаемость.

«Солнечный слой под экраном придавал дисплею лёгкий красноватый оттенок — заметный признак того, что Garmin ещё совершенствовала новую технологию».

В последующие годы Garmin распространила солнечную зарядку на другие устройства: Instinct Solar, Instinct 2 Solar, серию Enduro и даже велокомпьютеры Edge. Однако базовая архитектура оставалась схожей, пока не появились Fenix 8 Solar и Enduro 3.

В этих моделях солнечные элементы вынесли из основной площади дисплея в плотное кольцо вокруг безеля. Это убрало нежелательный оттенок экрана и позволило разместить фотоэлектрический материал там, где он работает наиболее эффективно. В сочетании со стеклом Power Sapphire, по заявлению Garmin, такая конструкция даёт до пяти раз больше солнечной мощности, чем предыдущее поколение.

Позже солнечная аппаратная платформа второго поколения появилась и в Instinct 3 Solar, что позволило отдельным режимам работы приблизиться к фактически неограниченной автономности при достаточном солнечном освещении.

Если Instinct 2 Solar обеспечивал примерно 48 часов GPS-отслеживания с солнечной поддержкой, то Instinct 3 Solar поднял этот показатель примерно до 130 часов. Независимые обозреватели также подтверждали очень низкие темпы разрядки даже в ресурсоёмких GPS-режимах.

Gen 1 (2019–2024) слева и Gen 2 (2024+) справа - сравнение

«Солнечный сэндвич» внутри часов

Каждые солнечные часы Garmin фактически построены как многослойная конструкция:

защитная линза → солнечный слой → дисплей → материнская плата

Солнечный компонент здесь не является внешней панелью или аксессуаром — он интегрирован непосредственно в переднюю часть корпуса. Garmin использует два основных варианта такого стекла:

Power Glass — укреплённое стекло с солнечными элементами под ним. Этот вариант применяется в устройствах среднего класса, например в серии Instinct.

Power Sapphire — синтетический сапфир вместо обычного внешнего стекла. Это один из самых твёрдых прозрачных материалов после алмаза. Такое решение используется в премиальных моделях, в частности Fenix 8 Solar, Enduro 3 и tactix.

В первом поколении солнечный материал был размещён и над безелем, и над основной зоной дисплея. Во втором поколении фотоэлементы перенесли полностью в зону безеля. Это одновременно повысило эффективность и убрало любое визуальное влияние на экран.

Почему солнечная зарядка действительно работает в Garmin

На первый взгляд может показаться, что солнечная зарядка в часах не может дать существенной пользы, ведь речь идёт лишь о милливаттах мощности. Но часы Garmin спроектированы так, чтобы сами потреблять очень мало энергии.

«Солнечная панель не заливает часы большим количеством энергии — речь идёт о очень малых значениях, измеряемых в милливаттах».

«Низкое энергопотребление плюс постоянная солнечная подпитка означает, что устройство может выйти в нулевой баланс или даже получать больше энергии, чем расходует».

В этом и заключается главное преимущество. MIP-дисплеи почти не расходуют энергию, когда отображают статичное изображение. Прошивка Garmin активно управляет тактовыми частотами процессора, работой сенсоров и другими системами для максимального снижения потребления.

Солнечные массивы Garmin также контролируются блоком управления питанием с использованием алгоритмов MPPT — той же технологии, которую применяют в крупных солнечных установках. Такие контроллеры постоянно подстраивают электрические параметры, чтобы забирать максимум энергии в зависимости от условий освещения.

Есть и геометрический вызов: лучше всего солнечные элементы работают, когда свет падает под прямым углом. Но часы на запястье редко обращены к солнцу идеально. Garmin компенсирует это расположением множества мелких фотоэлементов под разными углами, чтобы устройство могло собирать энергию в широком диапазоне положений.

При благоприятных условиях первые солнечные модели могли компенсировать заметную долю заряда в течение дня. Во втором поколении эта эффективность стала ещё выше.

Важна не только солнечная панель, но и процессор

Длительное время работы зависит не только от солнечного стекла, но и от того, что находится под дисплеем. Более старые модели вроде Fenix 6X Pro использовали платформу NXP Cortex-M4. Garmin применяла её в нескольких поколениях, делая ставку не на максимальную производительность, а на эффективность.

В более новых моделях, таких как Fenix 8, используется платформа NXP i.MX RT500 на базе Cortex-M33 со встроенным DSP. Она обеспечивает лучшую энергоэффективность, более современные функции безопасности и поддержку новых возможностей, в частности обработки аудио.

Внутренняя компоновка Fenix 8.

Особенно интересным изменением является то, что Garmin полностью отказалась от внешней оперативной памяти. В старых моделях использовался отдельный чип памяти, в основном для буферизации данных карт. В поколении Fenix 8 Garmin перенесла эту нагрузку на внутреннюю SRAM процессора. Это снижает энергопотребление и упрощает материнскую плату, хотя может немного замедлить рендеринг карт.

Система GNSS также существенно обновилась. В поколении Fenix 6 использовался одночастотный GPS-чип Sony, тогда как Fenix 8 получил современный многодиапазонный GNSS-чипсет с поддержкой нескольких спутниковых систем одновременно, что повышает точность позиционирования.

Общая аппаратная база в экосистеме Garmin

Разборки устройств показывают, что внутри разные часы Garmin иногда намного похожее, чем кажется снаружи. Например, анализ Forerunner 245 Music продемонстрировал, что его базовая процессорная архитектура очень близка к Fenix того же поколения.

Отличия часто сводятся к набору сенсоров, объёму памяти, поддержке NFC и программно активируемым функциям. Такая унифицированная платформа означает, что улучшения энергоэффективности во флагманских устройствах со временем распространяются и на другие серии, в частности Forerunner.

MIP (слева) против OLED (справа)

MIP против AMOLED: главный компромисс в вопросе батареи

Если выделить одно решение, лежащее в центре преимущества Garmin по автономности, то это сохранение MIP-дисплеев в моделях, ориентированных на выносливость.

MIP-дисплеи отражают внешний свет и почти не потребляют энергию, когда показывают статичный контент. Под прямым солнцем они даже становятся более читаемыми. AMOLED, напротив, выглядит значительно эффектнее в помещении: яркие цвета, глубокий чёрный, плавные анимации. Но каждый пиксель там постоянно расходует энергию.

Это хорошо видно на примере одного поколения устройств: Instinct 3 AMOLED обеспечивает до 24 дней работы в режиме смарт-часов, тогда как Instinct 3 Solar с MIP-дисплеем в определённых режимах может работать практически без ограничений при наличии достаточного солнечного света.

«На AMOLED-часах солнечная панель выглядела бы так, будто свечой пытаются обогреть печь».

Именно поэтому Garmin до сих пор не вывела на массовый рынок полноценные солнечные AMOLED-часы.

Конкурентная среда

Через шесть лет после выпуска Garmin своих первых солнечных часов конкурентная реакция остаётся удивительно слабой.

Apple придерживается противоположной философии: Apple Watch делает ставку прежде всего на связь, приложения и интеграцию со смартфоном, а не на максимально долгую автономность.

Coros получила сильную репутацию в сфере выносливых спортивных часов и даже представила солнечный велокомпьютер DURA, однако полноценных солнечных часов компания пока не выпустила.

Suunto некоторое время экспериментировала с солнечной технологией, но с переходом на AMOLED в более новом поколении отказалась от этого направления.

Анализ показывает, что преимущество Garmin заключается не только в солнечном стекле, а во всём комплексе: стекле Power Sapphire, энергоэффективных дисплеях MIP, системе управления энергопотреблением MPPT, эффективных процессорах и агрессивной оптимизации прошивки. Каждый из этих элементов можно воспроизвести по отдельности, но воспроизведение всей системы требует многолетних инженерных усилий.

Что дальше

Анализ подчёркивает интересный парадокс: чем эффективнее становятся устройства, тем важнее становится солнечная энергия. Когда гаджет потреблял десятки милливатт, несколько милливатт от солнца почти не имели значения. Но когда современные носимые устройства приближаются к очень низкому уровню потребления, тот же солнечный вклад уже может существенно продлить время работы.

В то же время Garmin, похоже, прагматично определяет, где именно солнечная технология имеет смысл. Компания активно продвигает AMOLED в новых моделях Forerunner и Fenix, а также выпустила AMOLED-версию Instinct 3. Но в устройствах, где дисплей сам по себе расходует больше энергии, солнечная зарядка не всегда даёт достаточный эффект. Именно поэтому Garmin, например, тихо отказалась от солнечной зарядки в более новых велокомпьютерах Edge.

На основе материалов с garminrumors.com