只为“满血”运行

2020-11-09

电脑爱好者 2020年21期

游戏本与纤薄的矛盾

游戏本之所以被称为“游戏本”，是因为它们都遵循着一套配置的下限标准，即必须搭载H系列高性能移动处理器（即CPU，如酷睿i5-10200H、锐龙5 4600H），同时还必须武装GeForce GTX1650/RTX 2060或更高端的独立显卡（即GPU），具备可以在1080P+中高画质下流畅运行主流3A大作的实力（图1）。

游戏本专属的CPU和GPU都是发热大户，配置越高发热和功耗就越夸张（图2），这就注定游戏本们必须搭配豪华的散热模块，用于镇压CPU和GPU全速运行时的“热情”。一旦散热效率跟不上，触发降频、重启甚至死机问题，将严重影响玩家的游戏体验。

问题来了，游戏本的厚度和散热模块的效率强相关。在长度和宽度不变时，机身越薄，内置的风扇也就越薄，风量骤降。同时，纤薄的机身也会压缩散热鳍片的厚度，导致鳍片的散热面积缩水，同样会影响散热效率。因此，绝大多数主打纤薄的游戏本，都要以牺牲部分性能为代价。

以联想Legion Slim 7i为例，这款15.6英寸的游戏本将厚度压缩到17.9mm的代价就是采用了RTX2060 Max-Q独显。微星Stealth 15M号称是全球最薄的15.6英寸游戏本（图3），它的厚度更是只有15.95mm，背后的秘密则是在搭配Max-Q独显之余，还将处理器换成了最多只有4核心8线程的第11代酷睿平台（15W TDP超低功耗版）。

那么，游戏本就无法更进一步，在纤薄的同时依旧保持高水准的性能输出了吗？

过热对硬件的影响

首先我们先做个“思想”实验，假设一款游戏本采用了高端处理器和核显的组合，但散热设计却很寒酸，长时间使用芯片会被烧坏吗？

答案是不会。笔记本的处理器是很难被烧坏的，因为无论英特尔还是AMD，在CPU出厂时都会预设一个类似于临界阈值的T-junction温度（CPU裸芯片的最高容许温度）。比如英特尔酷睿处理器默认的T-junct i on温度就是100℃（图4），当CPU的实时温度超过了这个阈值就会强制降频，如果瞬间超出太多（比如笔记本散热风扇突然坏了），就会触发断电关机的保护机制。

因此，哪怕你把笔记本风扇的排线给拔掉了，或是风扇坏了，也只是刚开机很快就自动关机（或无法开机），CPU还是好好的。

但是，包括CPU在内的半导体器件都有一个通病，那就是持续的高温会导致电路的电迁移，长此以往很容易引起电路断路、短路等各种故障，使计算发生错误。一般来说，温度每提升20℃，电迁移的速率就会提高一倍。为了防止CPU长时间运行在较高的温度上，OEM厂商在研发笔记本时，都会根据它具体的配置、散热模块的用料对BIOS进行微调，设定包括允许CPU（还包括GPU）调用的最大供电功率（功耗墙）以及触发过热降频的温度阈值（温度墙，一般都会低于T-junction温度，常见为85℃～95℃）。

当我们玩游戏或进行视频编辑等高负载任务时，只要CPU的温度超过了温度墙就会触发降频机制，而这也就是玩游戏过程中突然卡顿的主要原因。但是，这种机制最大限度避免了芯片温度触及电迁移的红线，对延长硬件寿命无疑是有益的。

功耗和温度的关系

前文我们提到了功耗墙和温度墙，它们之间温度墙更为重要。因为CPU或GPU能将功耗墙设到多高，关键就是它内置散热模块的用料。都是i7-10875H处理器，有些游戏本在60W实时功耗下温度就会超过95℃，从而触发温度墙降频而影响性能;有些产品在不到95℃时却能以100W的功耗稳定输出（图5），此时显然是后者可以运行在更高的全核睿频加速频率上，翻译过来就是跑分更高、性能更强。

看到这里，估计很多朋友可能会产生一个疑问：为什么轻薄本可以做得特别薄，它们就不怕“撞墙”吗？

答案很简单，轻薄本的处理器都是15W TDP的低功耗版，主频设定本就相对保守。以某搭载锐龙5 4600U处理器的轻薄本为例，它只需3 5 W左右的功耗就能持续运行在接近全核4.0GHz的频率，而4.0GHz已经是锐龙5 4600U的频率上限了，将功耗拉到爆它的性能也不会再有提升了。换句话说，在不考虑独显的情况下，轻薄本的散热模块只需可以压制3 5W功耗的发热就能让CPU接近满血输出了（图7），但游戏本的C PU在10 0W 下也談不上满血，显然后者需要对散热模块的用料和规模提出更高的要求。

当游戏本的厚度逐渐达到轻薄本的水准后（低于20mm），又该如何优化散热设计？

能“起飞”的底盖来了

CFan曾不止一次介绍过，笔记本散热模块是由风扇、熱管和鳍片“三剑客”组成，想提升散热效率，只需增加三剑客的规模即可，比如尺寸更大扇叶更多的风扇、直径更粗数量更多的热管以及更长更密更薄的鳍片，并增加散热出风口的数量。但是，当游戏本的身材被压缩到20mm以后，将进一步束缚三剑客的手脚，这就需要在细节方面加以改良了。

比如，笔记本风扇的工作电压多以5 V或9V为主，当工作电压提升到12V后，自然可以产生更大的风量。结合更大的外径以及改良的扇叶（包括数量和鹰翼外形等），还能降低全速运行时的噪音问题。此外，部分游戏本的风扇内部还预留了特殊的防尘通道，可汇集并将粉尘导出机壳，避免堆积在鳍片上（图8）。

以ROG为代表的高端游戏本，将用于芯片表面的普通硅脂换成了Thermal Grizzly液态金属散热膏（图9），在理想状态下最多可让CPU温度降低10℃。当然，采用液态金属散热膏的同时还必须搭配特殊内部护栅，避免液态金属随着时间溢出的问题。对于其他品牌的游戏本，我们也能通过自行更换更高品质的硅脂提升导热效率

在散热模块规模一定时，进风量就是影响散热效率的核心指标了。为了提高进风量，很多游戏本都会在底盖对应热管和风扇的区域进行大量的开孔，同时增加后侧脚垫的厚度，让底盖开孔与桌面之间保持更大的距离以提升空气流通。当然，我们也能用书本将笔记本后部垫高，或是购买内置风扇的散热底座（图10），这些都是可以增加进风量的设计和操作。

问题又来了，脚垫太厚会让游戏本看着很蠢并增加整体厚度，而可以垫高机身的书本和散热底座也不是随时都能找到的。如果想让游戏本在任何时间和地点都能具备一流的散热能力，确保硬件的满血输出，还是需要增强其自身的空气流通能力。

2017年，ROG就在冰刃系列游戏本身上引入了“主动式空气力学系统”（A AS），其原理是在机身底部设有两层底盖挡板，随着屏幕开合角度的增加，独特的转轴和齿轮会支撑起最底层的挡板，让两层挡板之间出现较大的缝隙（图11），官方表示这种设计最大能够提升32%的进气量，在一定程度上还可减少灰尘的入侵，也不容易从底部进水，算是一举多得。如今，无论是ROG冰刃4（15.6英寸）还是ROG冰刃4 Plus（17.3英寸）都保留了这一经典设计，后者在18.9mm机身内就可应对酷睿i7-10 875H和RT X 2070 SUPER或RT X 2080SUPER Max-Q独显的热量叠加。

2020年上市的荣耀猎人V700也带来了类似的设计，官方将其称为“升降式风谷”，原理是在底盖上增加了散热板，该散热板与壳体转动连接，随着屏幕的开合可以形成最多8.5mm的进气立体风谷（图12），官方称这种设计可使进气量提升40%，在关机合盖的状态下，散热板收回，持续保持了不足20mm的锐薄机身。

荣耀猎人V700和ROG冰刃4的升降式底盖设计最为相似，拆机流程也别无二致：先拆下可升降的下层挡板（图13），再拆下底盖就能看到内部主板，并对内存硬盘进行升级，以及除尘清灰重涂硅脂的操作了（图14）。ROG冰刃4 Pl us则比较特殊，在拆下下层挡板后，需要从C面着手拆机，主板和散热模块都正对着屏幕方向，拆机和后期维护的难度很高（图15）。