以性能為代價

先從TDP談起

從臺式機(jī)和筆記本的大小及形態(tài)，我們就知道它們搭載的肯定就不是同一類處理器。但對英特爾和AMD來說，單獨為臺式機(jī)和筆記本設(shè)計不同架構(gòu)的處理器非常不經(jīng)濟(jì)，所以行業(yè)通用的慣例是將一套平臺拆分。

比如英特爾第十代酷睿就可被細(xì)分為Comet Lake-S（臺式機(jī)，65W～125W）、Comet Lake-H（游戲本，45W～65W）、Comet Lake-U（輕薄本，15W～25W）和Comet Lake-Y（二合一，4.5W～9W），它們的工藝和微架構(gòu)完全相同，差異只是不同的物理/邏輯核心數(shù)量、主頻和高速緩存的搭配組合（圖2）。如果需要用一個核心指標(biāo)將它們加以區(qū)隔，那就是TDP。

TDP是個老生常談的參數(shù)了，它的英文全稱是“ThermalDesign Power”，翻譯過來就是“熱設(shè)計功耗”。從字面的意思我們就能看出，它代表的并非處理器運行時的功耗（也可理解為能耗和功率），而是處理器在高負(fù)載時所釋放出來的熱量等級。在現(xiàn)實中，處理器的實際能耗要遠(yuǎn)大于TDP。我們可以將TDP理解為對OEM（筆記本廠商）的警告——散熱模塊必須足以鎮(zhèn)壓不小于該TDP的熱量（圖3）！如果筆記本同時搭配有獨立顯卡，還需考慮到CPU和GPU的溫度疊加問題。

一般來說，散熱模塊越豪華的筆記本，就能給處理器開放更高的功耗墻和溫度墻，讓它可以長時間運行在遠(yuǎn)超默認(rèn)TDP的實時功耗上，相應(yīng)的性能也就越加強悍。

正視性能的差距

規(guī)格相似的筆記本和臺式機(jī)處理器，它們的實際性能卻可能相差20%甚至更高，這就是TDP的神奇之處。以英特爾第十代酷睿i7-1070 0K和i 7-10875H為例，它們都是8 核心16線程，內(nèi)置16MB高速緩存，單核睿頻加速頻率都可達(dá)5.1GHz。但是，由于i7-10875H的TDP只有45W，所以它的默認(rèn)和全核睿頻加速頻率分別只有2.3GHz和4.4GHz，i7-1070 0 K的TDP高達(dá)125W，所以它的默認(rèn)和全核睿頻加速頻率也被開放到3.8GHz和4.7GHz（表1）。

正如前文所述，TDP并不代表處理器的實際能耗。從CFan評測機(jī)械革命X3-S時記錄的數(shù)據(jù)來看，在AIDA64單烤測試時，哪怕將i7-10875H的實時功耗開放到80W～90W，幾乎是TDP的2倍，但此時它實際的全核睿頻頻率也只能達(dá)到3.7GHz左右（圖5），距離4.4GHz的理論值還相差甚遠(yuǎn)。

i7-10700K在AIDA64單烤時可以輕松“摸”到4.7GHz的全核頻率，但此時它的實際功耗也達(dá)到了恐怖的215W，幾乎也是TDP的2倍。當(dāng)然，這個功耗對臺式機(jī)來說并不算高，DIY玩家甚至還可以將全核頻率都超頻至5.1GHz，而代價則是功耗會進(jìn)一步上漲到250W左右。

看到了沒有？因為i7-10700K的TDP更高，臺式機(jī)的空間也很充裕，所以可以塞進(jìn)包括水冷在內(nèi)的豪華散熱器（圖6），輕松搞定處理器高負(fù)載時全核睿頻加速時的發(fā)熱量。i7-10875H之所以性能受限，就是游戲本受制于相對苗條的“小身板”，內(nèi)置的散熱模塊只能勉強應(yīng)付80W～90W的實際功耗。如果可以將i7-10875H塞進(jìn)臺式機(jī)里，那它也能跑出200W的實際功耗并達(dá)成全核睿頻的“滿血”目標(biāo)。

同理，以適用于輕薄本的第十代酷睿i5-10210U為例（4核心8線程，默認(rèn)TDP15W，默認(rèn)主頻1.6GHz，單核睿頻4.2GHz，全核睿頻3.9GHz），哪怕它的實時功耗達(dá)到了35W，此時其全核睿頻頻率也只有3.3GHz～3.4GHz左右，如果想達(dá)到3.9GHz的滿血值可能需要50W左右的功耗，但此時的發(fā)熱量可就不是輕薄本那單薄的小身板和可憐的散熱模塊可以支撐的了。

散熱設(shè)計的取舍

之所以花費大篇幅重新強調(diào)TDP的重要性，就是因為無風(fēng)扇設(shè)計的筆記本，都必定會以犧牲性能為代價。

CFan曾在本刊2018年第17期《熱管風(fēng)扇鰭片三要素輕薄本散熱能力怎么看》和2019年第20期《聚焦散熱三要素之一筆記本散熱風(fēng)扇的效率之謎》等文章中解析過，熱管、散熱鰭片和散熱風(fēng)扇是一套標(biāo)準(zhǔn)散熱模塊的“鐵三角”，如果筆記本想獲得更好的性能輸出，這三件套缺一不可（圖7）。

請注意缺一不可的前提：“如果筆記本想獲得更好的性能輸出”。

換句話說，在不考慮性能的前提下，散熱模塊的三件套是可以進(jìn)行取舍的?？紤]到散熱鰭片和散熱風(fēng)扇是形影不離的搭檔組合，所以它們往往就是取舍過程中的犧牲品——取消內(nèi)置風(fēng)扇，散熱鰭片也就沒有了意義，所以需要一起拿掉（圖8）。

問題來了，為什么總有筆記本喜歡對散熱模塊進(jìn)行精簡呢？

無風(fēng)扇的優(yōu)勢

如果大家經(jīng)常關(guān)注筆記本的拆機(jī)圖，就不難發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇和散熱鰭片都特別占用空間，很多高端游戲本甚至需要搭配雙風(fēng)扇+四組鰭片才能解決散熱的隱憂（圖9）。如果筆記本想實現(xiàn)更性感的輕薄化設(shè)計，拿厚實占地兒的風(fēng)扇和鰭片“開刀”就在情理之中了。

當(dāng)筆記本取消了風(fēng)扇（包括鰭片），它能獲得如下好處：

1. 在搭配SSD時可以營造一個零噪音的工作環(huán)境;

2. 可以實現(xiàn)更輕薄小巧的外觀設(shè)計;

3. 可以塞進(jìn)更大的電池，獲得更持久的續(xù)航。

本文開篇時提到的MateBookX2020就享受到了這3個優(yōu)點。實際上，這種無風(fēng)扇的被動式散熱并非華為獨創(chuàng)，在很多極致輕薄的筆記本和二合一設(shè)備上我們也經(jīng)?？梢钥吹筋愃频脑O(shè)計，其中最具代表性的就是微軟SurfacePro系列。

最近幾代的SurfacePro都延續(xù)了一種策略：搭載i3和i5的低配/中配型號采用無風(fēng)扇的散熱模塊，通過多根熱管和大面積的石墨貼片實現(xiàn)被動式散熱（圖10）?？上?，微軟比較偷懶，中低配的SurfacePro并沒有利用取消風(fēng)扇節(jié)省下來的空間做什么，只是換來了相對輕一點點的重量和零噪音。

無風(fēng)扇的代價

前文我們說過，筆記本的散熱模塊設(shè)計取決于處理器的TDP下限。在輕薄本領(lǐng)域，1個風(fēng)扇、1組散熱鰭片、1根8mm寬度的熱管（如果是獨顯平臺需要雙熱管或雙風(fēng)扇）是確保15W TDP處理器高水平發(fā)揮的基礎(chǔ)。如果取消了其中的風(fēng)扇和鰭片，單靠熱管很難疏導(dǎo)處理器的發(fā)熱量，很容易觸發(fā)降頻機(jī)制而導(dǎo)致性能驟降。

因此，英特爾才會在15WTDP的U系列酷睿的基礎(chǔ)上，衍生出4.5W～9WTDP的Y系列酷睿處理器，通過進(jìn)一步降低主頻和睿頻頻率，以滿足無風(fēng)扇的被動式散熱環(huán)境。MateBookX2020屬于比較特殊的存在，它雖然沒有內(nèi)置風(fēng)扇和鰭片，但選用的卻是15WTDP的i7-10510U或i5-10210U。為了提升散熱效率，這款產(chǎn)品取消了傳統(tǒng)的熱管，改用大面積的VC散熱板（圖11），并將VC散熱板與轉(zhuǎn)軸緊密地結(jié)合（圖12），可以將熱量通過轉(zhuǎn)軸向屏幕后側(cè)的A面?zhèn)鬟f，從而獲得更大的散熱面積。

但即便如此，MateBookX2020的無風(fēng)扇設(shè)計也需要付出極大的代價。在AIDA64的CPU單烤測試中，i7-10510U在滿載時的實時功能只有7W，主頻也只能維持到1.8GHz左右，基本就是Y系列處理器的性能表現(xiàn)。因此，如果你對MateBookX2020感興趣，筆者更推薦搭載i5-10210U的低配版，在TDP受限時它的性能其實是和i7-10510U差不多的。

小結(jié)

總的來說，在當(dāng)前的技術(shù)條件下，無風(fēng)扇設(shè)計和高性能是無法兼顧的。如果你追求極致輕薄和絕對零噪音，就必須接受性能有所折扣的現(xiàn)實。否則，傳統(tǒng)的輕薄本和游戲本才是你的菜。