谈谈「下一台电脑」的散热和使用形态

新 MacBook Air 换上了 10nm Ice Lake CPU 和 LPDDR4X 内存, 并且也用上了 MacBook Pro 16 寸上的剪刀脚键盘. 在 Geekbench 5 中, 性能相比上一代有了明显提升. 但是我们仍然看到这一代在面对高负载的时候无法应对 CPU 的发热量, 而主动的散热风扇对于 CPU 的降温起到的作用也非常有限. 这里我提出下我的看法.

首先列出三台机器:

Surface Pro 7(非 i7 都没有风扇)Matebook Pro X 18 款MacBook AIr

这三台机器虽然共同点是都没有散热鳍片和和底部开孔, 但是散热的思路都各有不同:

• Surface 的思路是既然平板电脑无需放在腿上, 并且本身就是支架立起来的设计, 那么不如就直接更多的依赖被动散热
• MateBook Pro X 的设计利用的是热管为 SSD/CPU/GPU/内存颗粒进行导热, 然后用匀热板进行辅助, 风扇的作用是从两侧抽出风流, 让气流经过匀热板和热管从而带走热量
• MacBook AIr 的设计是利用左侧风扇从右侧进风口抽出气流, 然后让气流带过 NAND 颗粒/T2 主控、PMIC供电部分还有 CPU 上热散热片, 然后把热气排出去.

所以结果是:

• Surface Pro 对机身温度基本没有限制, 只限制 CPU 本身的问题. 这就意味着无论是 Geekbench, 还是单次 Cinebench, 被动散热设计都不会显著影响跑分; 只有在持续 Cinebench 的情况下才会有显著的性能下降. 而支架式的设计则避免了过高的机身温度对使用的直接影响, 但是这种设计造成笔记本放在大腿上使用不便
• MateBook Pro X 的功耗控制保守不少, 首先一开始 Cinebench 的表现就略差于同 CPU 笔记本的平均水平, 随后还有明显的下降. 而
• MacBook Air 在 2019 的双核时代基本上 Cinebench 低到不能看, 而 Geekbench 的话也因为核心少拖了后腿. 2020 虽然仍然是一个散热水平, 但是得益于 i5 核心数量的增加, cinebench/geekbench 性能有显著提升. 要注意的是 MacBook Air 的 cinebench 跑分在 2019 表现非常稳定, 不知道 2020 是否也是表现如此.

更加值得注意的问题是, MacBook Air 在满载的时候几乎只有 CPU 的部分达到了最高的 44 度, 而 MateBook Pro X 则上上下下都显著热于 MBA, 特别是掌托.

所以即便在满载的时候 MacBook Air CPU 温度达到 100 度, 但是由于 CPU 没有和机身有太多的热交换, 所以做到了待机状态和全负载状态下掌托的凉爽. 另外同时值得注意的是 MBA 的风扇最高可达 8000rpm, 但是根据评测, 3000rpm 以上的转速并不能显著提升 CPU 的性能.

ifixit: MBA 的散热器就和 Apple Watch 差不多大.

所以在 2017 年新设计的 MBA 刚发布的时候, 很多人就质疑为什么 MBA 的满载表现甚至不如 12 寸无风扇的型号. MacBook 12 因为把热量带向了机身, 所以就让键盘掌托比 Air 热了几度, 但是换来的确实是更好的性能.

source: Max Tech

而 2020 款 MacBook Air 在 CPU 散热片上做了一些处理, 改进为类似服务器被动散热鳍片式的设计, 增加了表面积. 在 Cinebench 中, 满载功率约从原来的 11W 提升到了 13W, 也算是跑分大涨的原因之一. 但是 Y 系列 7.5W TDP 相比于 U 系列的 15W TDP, 且最高可达 35W 的释放, 这个散热实现确实也说不到强.

所以 Apple 为什么要出那么一款散热弱鸡的产品? 我的想法如下:

• Apple 认为 MBA 是一款经典的延续, 所以认为就算定价相对 Windows 笔记本高也能买的出去, 另外也需要和 MacBook Pro 拉开距离. 事实上虽然这代因为更换键盘, 以至于重量更接近了 13 寸 Pro, 但是 13 寸 Pro 可能会升级到 14 寸屏幕, 从而便携性会拉开差距.
  • 拉开价格区间. 这次降价+扩容之后, MBA 和 MBP 重新出现 Retina MBP vs MBA 时代的差距.
  • 屏幕的差距(亮度、色域)也是差异的一部分.
• Apple 对 Intel 工艺的误判. 就事实上来讲无论是 Ice Lake 还是 Comet Lake, 能效比都不及 7nm 的 Zen 2.
  • 包括 iPhone X 将基带放在外面, 也是对 Intel 工艺/5G Modem 的误判. 当然 Apple 对发热的理解, 即 Modem 的 Radio 是日常功耗大头(和屏幕同级, 大过 CPU)的判断是没问题的, 而且 5G 时代就算 7nm/7nm EUV/5nm, 把基带和 CPU SoC 整合, 从市场来说都是不合理的事情(包括还有 mmWave 5G NR), 而堆叠则是一个非常兼顾的做法. 只不过 Intel 是真的不争气.
  • 正因为如此, 无论是自研的 ARM SoC, 还是转向 Intel 的 SoC, 都会比现在这个尴尬的情况好, 并且集成度有望提高. 这样一来说不定通过缩减主板体积, 能做到两侧风扇+热管的配置.

不过目前的好消息是年底到明年, 12“ MacBook 可能会以 A14X 作为 CPU 复出.

而 iPad Pro 就没有收到散热问题的困扰. 几个原因:

• iOS 配合 SoC 的更好的睡眠、对多任务的优化
• 低功耗核心
• 7nm 的高能效
• SoC 和 DRAM 封装的调整

当然这里又不得不提新 Magic Keyboard 改进的使用形态. 之前提到 2in 1 的很多问题:

• Surface 的支架模式并不适合于放在大腿
  • iPad 的支架通过连体支架设计, 放在大腿的体验比 Surface 好, 但是键盘可调节角度的问题就相对有限
• 传统的笔记本电脑, 比如 MBP/MBA/Surface Laptop, 问题主要在于放在大腿上虽然相对稳定, 但是比较占据空间, 而且屏幕相对偏低.
  • 其中一些高性能笔记本因为过度依赖底部进风, 忽视机器内的风流, 导致放在大腿上很容易散热不良. 这就是 MacBook Pro 本来可以降低厚度并提升散热, 但是始终没有这么做的原因.
  • 当然像是小新 13 Pro 能够做到这个尺寸下的极高的散热&性能释放, 但是如果拿底部封闭的状态和 MBP 比, 估计就跑不出那么好的成绩.
  • 同样的, 之所以很多笔记本底部开口+不愿意做过高支撑脚的原因, 也是希望底部风流能够降低 D 面外壳温度
• 可拆卸二合一, 比如 SurfaceBook, Porsche 都有头重脚轻的问题, 导致在倾斜的表面上不能稳定放置
• 传统式屏幕升高的笔记本, 比如提到的 R7-571, 问题在于重量偏重, 并且 R7 这款本子本身触控板的设计也很有问题, 一方面是位置不方便, 另外就是触控板下面就是滚烫的 CPU 和 GPU.

iPad Pro 相比屏幕升高的笔记本来说, 一方面可以做到拆卸键盘以方便携带, 另外一方面就是让重心保持在机身内, 减小了对纵深空间的需求(对比传统笔记本和重心不稳的 2in1). 同时还做了触控板, 方便了很多触控操作. 最后就是加入了充电接口, 避免 Surface 那种充电器线缆高于平面的设计, 毕竟 iPad 的 USB-C 接口位于中部, 一根线飘这么高也不算太方便.

但是缺点也很明显, Magic Keyboard 的重量预计会和 iPad 本体差不多重, 即预计 12.9“ 版本会达到 1.2kg. 作为对比, Surface Pro 键盘差不多 240g, 键盘+本体合计约 1.1kg. 不过考虑到 iPad 键盘对机身背部的保护作用, 并且 Surface Pro 本体集成了支架, 外加 4:3 的比例让 iPad Pro 的实际面积更大, 总的来说虽然重, 但是新设计让 iPad Pro 可以更方便的在各种场景使用. 并且 Apple 似乎在暗示用户出门的时候可以选择不带键盘, 而是把这个键盘作为带有充电功能的一个支架, 仿佛让人看到了当年的 iPad 键盘.

所以我认为 iPad Pro 的 Magic Keyboard 是对未来便携电脑形态的尝试, 一方面要兼顾多种使用环境, 无论是腿上、桌面还是折叠后直接手持, 另外一方面则是对传统交互模式的兼容. 虽然这次升级是以更贵更重, 以及收纳的时候误触为代价的(不过不会有奇怪的凸起), 但是考虑到触控板对 Mac 生态的兼容和实际体验的改善, 或许我们看到了两者加快的融合.