光靠CPU还不够!笔记本想瘦身关键还得靠它!

智趣狗 电脑爱好者 2017-10-26 10:07产品 标签:笔记本 设计

在笔记本的减肥道路上,有了低功耗的移动处理器就够了吗?答案是当然不够!特别是对早期的移动处理器而言,它们的发热量还是非常可观的,需要极为夸张的散热模块才能将热量释放出去。因此,来自散热设计的改良,则是笔记本瘦身路上的另一个关键所在。

散热设计的摸索

早期的笔记本之所以笨重,就是受散热模块的拖累。以1999年上市的ThinkPad 600E为例,虽然此时的它已经引入了热管,但却还没能采取覆盖芯片表面的设计,散热风扇也是直接套用PC的轴流风扇,别看散热模块庞大且用料十足,但散热效率却着实有限。

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到了2000年,随着ThinkPad T20系列的上市,笔记本才确立了较粗的热管+涡轮风扇+鳍片的“散热套装”。

 

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其中,涡轮风扇采用离心式导流,扇叶与旋转面垂直呈环形排列,热空气会随着扇叶旋转带动的离心效应横向甩出到散热鳍片,从而大幅提升了笔记本的散热效率,为散热模块的小型化奠定了基础。时至今日,笔记本仍在采取热管、风扇和鳍片的经典组合。

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来自风扇的改良

得益于超低电压/功耗处理器的出现,笔记本的散热压力大减。但是,想进一步压缩笔记本的厚度,对散热模块的效率也提出了更高的要求。想提升散热效率,最简单的方法就是增大风量,加速冷热气流的循环。

问题来了,当不足18mm厚超极本的出现,留给风扇的厚度空间不足6mm,如何解决风扇变小变薄而导致的风量缩水?给超薄本塞进两个涡轮风扇,让散热鳍片的面积×2,同时进一步增强风扇转速,这就是一众轻薄本们给出的答案。同时,为了提升超薄风扇的风量,降低其全速运行时的噪音,笔记本的涡轮风扇还引入了诸多改良。

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简单来说,更多的风扇叶片能够有效提高风扇对热量的引导效率,所以你会发现笔记本(特别是轻薄本)的风扇叶片数量较以前增加了许多,而将叶片潜力发挥到极致的则要数ACER高端机型引入的“第二代3D刀锋速冷金属风扇”,它将扇叶从塑料材质换成了金属,并将每片扇叶厚度压缩到0.1mm,散热效率较普通塑料风扇CFM提高35%。

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此外,苹果也为MacBook引入了“非对称涡轮设计风扇”,你会发现这种风扇的涡轮扇叶间距是不一样的,可错开振动频率高峰,减小共振幅度,从而达到减小噪音的目的。ThinkPad提出的“鹰翼风扇”则通过在叶片尖端部位设置凸起物,打散了风扇整体所产生的大漩涡,减少风扇在划过空气时产生的乱流,由此达到静音的效果。

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总之,如今配置相同,散热模块设计看起来也没啥区别的笔记本之间很容易出现效果迥异的现象,而隐藏在风扇内扇叶的设计,就是引起温度和噪音有别的差异化所在。

未来源于创新

提起轻薄的笔记本,苹果在2008年推出的第一代MacBook Air绝对是令人印象深刻的存在,当乔布斯从一个信封中掏出MacBook Air时,整个业界都为之震撼,这款采用13.3英寸屏幕设计的笔记本最薄处竟然只有4mm(最厚处19.4mm)!

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而MacBook Air实现极致轻薄的秘诀,则是英特尔为苹果单独定制了一颗更小封装和更低功耗的处理器(面积比当时标准版的酷睿2处理器小60%,可视为后来CULV低压版处理器的前身),并使用改进型的超薄散热模块解决了发热问题。至此,低压版超低功耗处理器和楔形设计的造型,就成为了超薄本的典型样本。

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那么,你真的以为MacBook Air是最早的轻薄NO.1?如果没有英特尔给苹果“开后门”定制低压芯片,哪里会有MacBook Air的成功!

实际上,在作为“寄生于”Wintel(微软和英特尔)联盟下的OEM厂商们,在芯片层面都是处于同一道起跑线上(历史上英特尔也就为MacBook Air开了一次后门),在搭载同一套芯片的前提下,谁能造就更轻盈身材,完全取决于OEM厂商的创新和研发实力。

无风扇笔记本的首秀

真正被无数玩家誉为“轻薄神器”的笔记本,则要数索尼在2004年推出的VAIO PCG-X505。这款产品采用了10.4英寸屏幕,搭载标准版的Pentium M处理器,并实现了薄至9.7mm的机身(最厚处为21mm)和785g机身重量的辉煌,哪怕和今天采用11.6英寸屏幕设计的超薄本相比也是不遑多让!

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而VAIO PCG-X505拥有极致轻薄身材的秘诀,则是它采用了独特的结构设计:楔形设计的机身,取消了触控板,将键盘移至掌托位置。同时VAIO PCG-X505还采用板载内存,取消了内置风扇,改用碳纳米管技术以及碳合金材质作为引导热量的“散热片”。没错,无风扇设计就是这款产品的最大杀手锏。

还有哪些超薄经典?

在笔记本的轻量化发展历程中其实还有很多经典,比如东芝在2003年推出的Portege R100,采用12.1英寸屏幕设计,拥有14.9mm厚和1.09kg的轻盈身材;2008年,东芝Portege R502更是将重量控制到了900g(12.1英寸)。

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Adamo XPS采用13.4英寸屏幕,1.44kg重,搭载10W TDP的Core 2 Duo U9400处理器

此外,戴尔在2009年推出的Adamo XPS也堪称世上最著名的超薄经典之一,它采用了创新的键盘与屏幕连接方式,将内部元件分别安置于键盘周围以及屏幕后方,最终成功地将机身厚度控制在9.99mm极限!这个传统形态笔记本的最薄记录直到2016年才被宏碁Swift 7打破(9.98mm,13.3英寸,1.1kg),可见Adamo XPS当年在设计上有多么不容易。

U系列处理器的无风扇尝试

昨天智趣狗推送的《笔记本瘦身全靠它!扒一扒移动CPU的血泪进化史》中我们曾经提到过,为了实现移动设备的无风扇化,英特尔先后祭出了Atom和酷睿M两套超低功耗处理器平台,凡是基于它们打造的笔记本、PC平板二合一都能轻松实现被动式散热,具备极致轻薄属性的目标。但还是那句话,同样的芯片还有啥可比的?

这个问题的答案取决于两个部分:

1.都是被动式散热,谁能借助热管、金属材质机身、结构设计优化解决CPU满载时容易降频的问题,谁将具备更大的竞争力;

2.既然Atom和酷睿M(Y系列处理器)无风扇没啥特别的,那将15W TDP的U系列处理器也做到无风扇化岂不更吸引眼球?

华为MateBook X就实现了U系列酷睿处理器的无风扇化。

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这款标准笔记本形态的产品引入了在航空领域广泛应用的PCM(微胶囊相变散热材质),官方将其称为空间智冷技术,通过双热管和特殊材料的散热单元,结合金属材质的底盖,快速且有效地将CPU的热量扩散出去。

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此外,宏碁Switch Alpha 12同样实现了U系列酷睿处理器的无风扇化。这款产品是PC平板二合一形态,搭载15W TDP的酷睿i7-6500U,采用12.1英寸屏幕,有着9.5mm厚和900g重的身材。

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虽然它不如同级别Surface Pro 4轻盈,但Switch Alpha 12却借助Acer LiquidLoop冷却技术干掉了风扇,通过环状的热管解决了散热问题,实现了免维护(除尘)和零噪音的体验优势。

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遇到独显怎么办?

问题来了,消费者的欲望是无止境的。当笔记本或二合一设备足够轻薄时,我们还希望它们最好还能具备更强的游戏性能,也就是可以塞进一颗独立显卡芯片,哪怕是入门级独显也好啊。

早在超极本一统轻薄江湖的年代,索尼就通过VAIO Z系列(Z21)提出了解决方案,这款产品采用了13.1英寸屏幕,16.65mm厚度和1.18kg的重量已经超越了Ultrabook超极本的官方标准。然而,VAIO Z21并不是超极本,因为它搭载了35W标准电压版酷睿i7-2620M双核处理器,性能远非超极本可比!最关键的是,VAIO Z21还可通过独特的LightPeak光纤接口连接外置显卡(AMD Radeon HD 6650M)扩展坞,真正做到了轻薄和性能的完美平衡。

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小提示:笔记本领域最早的外置显卡概念是由华硕提出,2008年华硕推出了XG Station笔记本外置显卡方案,它采用从笔记本ExpressCard插槽引出的PCI-E X1接口,外接一块GeForce 8600GT显卡。可惜,XG Station内置的显卡不可更换,ExpressCard插槽的普及度不高,而且外置显卡运行效率耗损严重,并没能普及开来。

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2015年,微软通过Surface Book解决了PC平板二合一设备如何应用独显的难题。

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这款产品的屏幕主体部分为了实现13mm厚和726g的轻盈,将一颗NVIDIA GeForce 940MX独显塞进了键盘底座内,想玩游戏时只需连接键盘即可。不过,Surface Book这种通过定制接口外接显卡的方案没有复制性,随着雷电3技术的出现和普及,今后外置显卡都会改用这种通用性的接口加以实现。

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值得一提的是,宏碁在IFA 2017消费电子大展上发布的Switch 7(旗舰版),进一步完善了独显型PC平板二合一设备的设计。它本身是一台13.5英寸平板电脑,1.15kg的重量还算可以接受,而它与专用键盘结合后就是一款标准形态的笔记本。可能有同学会说了,这年头类似形态的机器太多了,有啥好说的?

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没错,宏碁Switch 7的形态没啥可说的,但它却集八代酷睿处理器(U系列)、NVIDIA MX150独显和无风扇设计于一身,让PC平板二合一设备在性能上实现了新的突破。而为了驾驭CPU和GPU全速运行时的发热问题,Switch 7引入了双路LiquidLoop液冷系统(去年宏碁Switch Alpha 12散热模块的升级版)。可惜,如今小编还没能找到有关该产品内部结构和散热效率的更详细资料,感兴趣的童鞋可以留意智趣狗的后续报道。

小结

更轻更薄,是笔记本未来发展的基本思路,哪怕是游戏本也通过Max-Q设计在朝着这个方向狂奔。然而,每个时期都有对轻薄的定义,10年前30mm就算超合格、5年前则将标准提升到了不足18mm,如今10mm才谈得上极致。

在笔记本(包括二合一设备)瘦身的的道路上,还有待上游厂商开发功耗更低的CPU和GPU,但能否在同类产品中拨得头筹,还得看OEM厂商是否具备创新基因,并能坚持不因追求极致而牺牲性能和功能的不妥协态度。