訪古論今，解析輕薄筆記本的未來走向

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時下的4000~6000元筆記本市場，輕薄本早已成為中流砥柱之一，但從設計的角度來看，從2011年底英特爾丟出超極本概念之後，足足用了5-6年，才完成了從上至下的輕薄本設計普及。但問題來了，下放雖然做得很好，但上限有沒有跟著提高呢？先來看這樣一款輕薄本：

13.3英寸、體重1.2kg、厚17mm、下沉式屏幕墊腳，在打開屏幕時自動墊起機身；搭配專用外置顯卡盒、顯卡盒還內置光碟機/USB/HDMI/VGA擴展功能、有專用外掛電池、採用35W TDP標準電壓處理器（內置45Wh電池續航7小時/加上外掛電池14小時）；碳纖維外殼、鋁製腕托、PCB板為全單面設計、內存/固態硬碟專用型設計、雙風扇雙熱管散熱……

怎樣，從各方面來看都可以說是眼下輕薄本的巔峰級設計吧，不過，這台筆記本叫索尼VAIO Z2，發佈於2011年6月，甚至比英特爾提出「超極本」概念還早了近半年，它的外置顯卡採用的是Light Peak技術，也就是我們現在耳熟能詳的雷電介面，這是它在Windows筆記本上的第一次現身，當時Thunderbolt雷電是專為蘋果Mac設計，換個名字主要是為了便於區分，當然後來也就大一統了。

不過在設計上索尼跟蘋果的思路不同，蘋果是把介面集成在Mini DP，後來的通用的雷電2也都是如此，但索尼則是放到了USB3.0介面里，但內部使用光纖連接以保證速度，當然這都是小細節了。

看看它的內部設計吧：

可以看到一些歷史性的設計觀念差異，比如上圖是打開底蓋後的Z2，你會發現它的單面PCB其實是朝上，也就是元器件布局面向鍵盤，而不是像現在的輕薄本那樣元器件朝底部布局，這是當時幾乎所有筆記本的設計共性，有一定的時代背景。想要維護就得把鍵盤面給拆下來，也就是這樣：

可以很明顯地看到，它的布局非常緊湊，內存採用專用型設計，無法自行更換，固態硬碟看起來只有一塊，但實際上是直接組建了RAID 0，換言之也是專用型設計。2條熱管有1條覆蓋到了PCH，這個設計在現在也是沒有的。

我想表達的意思是：2011年的輕薄本設計上限，和2018年的今天你很難找出設計數據上的區別。當然，現在的集成化程度明顯更高：比如像Z2的Light Peak飛線在當前的筆記本里幾乎不會看到，實現同規格的輕薄不需要專用型設計，可採用通用型元器件來降低成本，而且現在我們有微邊框等更視覺系的設計、製程更先進性能更強大（Z2的雙核心i5 2450M為32nm製程，達到35W TDP，當下的i5 8250U為四核心，14nm++和15W TDP）。但從內里來看，在採用更低TDP散熱模組和CPU的情況下，超越前輩的設計卻遲遲沒有出現，反倒因為散熱規格的下降+核心數量的增加，讓英特爾8代低電壓處理器在不同設計上有著非常劇烈的性能差，導致「買i7不如買i5」這種怪相的出現。

那麼，當代高端輕薄本的設計是怎樣？我就用一台剛入手、還算有點代表性的產品來說說吧，這是一台有i5 8250U+8GB+256GB的獨顯輕薄本，13.3英寸、體重1.1kg，厚14mm，同樣是可以墊起機身的下沉式屏幕轉軸，而且有足足2個雷電3介面。從外形規格來看與2011年的索尼VAIO Z2比較類似。

那麼它的內部設計是如何？

可以看到它的結構簡單非常多，沒有多PCB，少了很多飛線，也不是極客精神泛濫的單面布局，換言之就是成本低了非常多。它的聚合物電池幾乎佔了一半的空間，但為了做薄，所以容量只有50Wh，在能量密度上沒有達到目前的頂級水平。

放大一點來看，它的內存是依然採用了集成式的設計：三星LPDDR3-2133，單顆2GB/16bit，總計4顆。集成化的目的是降低機身厚度，不過它的固態硬碟是通用性M.2 2280設計，在前面那張照片的右側可以看到。除此之外第二張圖是無線網卡模塊，它也是集成式設計，體積明顯更小。

而15W TDP也就意味著它可以只使用單風扇單熱管，但低TDP並不等於溫度不高，也不等於性能不濟，這是兩個比較典型的誤解。像戴爾XPS 13這種猛人就會不顧一切的跑到25W去，溫度雖然高但性能也很高，而有些輕薄本的策略就要保守很多，性能就相對較低，這也是為什麼8代低壓處理器在不同機型有不同性能的根本原因。

那我手裡這台輕薄本，性能是這樣的：

喜聞樂見的R15，這個測試項目我也聊過許多次：過於短平快，娛樂性相對較強。我這台輕薄本在多核測試功耗基本在28W左右，頻率也可以跑到3GHz，測試過程中溫度超過90度，可算是鐵血真漢子，近600的得分在我所知的i5 8250U筆記本測試里算是中上的成績，超越了45W TDP的i5 7300HQ（四核四線程），但後者的溫度明顯更低。I7 8750H常態下可以跑1000-1250分，而一些生猛的狠角色搭載i5 8250U可以飈到700多去，所以我今天測試的這台不算是最好，但也說得過去，有一定代表性。

WinRAR相對要常用一點，可以看到溫度其實不高，只有72度，但頻率下降到了2.3-2.6GHz，不過長時間測試的穩定性很好，這個項目我個人覺得還不錯。搭載雙通道8GB LPDDR3-2133內存的情況下可以跑6500KB/s，相對而言，單通道8GB DDR4-2666內存的i7 8750H在2.2GHz默頻下可以跑8500KB/s。

Corona 3.1 CPU渲染測試里，它的i5 8250U也沒有掉到1.6GHz的基準頻率去，依然有2.1GHz的平均水平，功耗一直維持在10W左右，70度出頭的溫度也不高。渲染花了487秒，i7 8750H這個項目的測試成績在200秒左右。

最後是烤機，它的策略很簡單：接近30W的功耗3GHz、在接近100度的溫度下硬剛1分鐘左右，旋即進入佛系模式，功耗下調到10W，頻率1.8GHz，溫度掉到67度左右，雖然看上去我只測試了10分鐘，但實際上後來跑了2小時也是這樣（忘了截圖……）。而事實上這也是絕大多數輕薄本會採用的散熱策略，畢竟長時高負載不是它的主要應用方向。綜合前面的簡單測試來看，性能釋放做得其實也還過得去，基本可代表高端輕薄本設計的性能水準。

顯然，目前我們已經進入到輕薄本的設計成熟期，到了該收割市場的時候，如果按部就班的來看，下一個設計突破期可能還得等上2~3年，但又有一個問題接踵而至，下一個突破期還會是以英特爾為主心骨么？

ARM不會同意這個說法，我也不一定會認同。

最近有新聞曝出高通驍龍1000系列將會是ARM陣營真正第一款針對筆記本平台推出的SoC方案，TDP 12W，主打輕薄本領域。而關於ARM PC的話題，我只想講一個關鍵性的問題：在PC端，ARM很弱么？

一直以來大家的印象是ARM專註手持設備，很難在性能上與x86一較高下，屬於較弱的一方。從現有架構的角度來說確實如此，ARM A75的重排序緩衝條目、前端解碼寬度、向量指令寬度、後端執行埠數量只能跟10年前的45nm Nehalem架構相比，遠遠不是現有Skylake的對手（Coffee Lake等不算新架構）。但這並不意味著ARM不能做高性能，因為還是從架構來看：ARM和x86都是取指、編譯、訪存、執行、寫回的流水線，級數也十分接近，幾乎是我中有你你中有我（當然，關鍵性的不同點依然存在，比如內存模型），這40年來CISC和RISC早已是互相學習借鑒得七七八八，蘋果和三星都就可以設計出部分規格領先於英特爾架構的產品。

所以，ARM現在的「弱」，癥結並不是硬體和指令集，而是功耗，還停留在個位數功耗的ARM一旦放開限制，它的性能會隨著規模的增大而有一個質的起飛，類似的事情英特爾自己就干過，當年血拚高頻的NetBurst架構奔四失敗後，英特爾以基於低功耗設計、為筆記本研發的Basias架構為基礎，放開功耗限制，催生了初代和二代酷睿。結果就是性能爆發，功耗依然控制得當，一舉把英特爾又攬回正軌。而與之類似的驍龍1000也因此可能會成為一個新的開頭，在20mm x15mm的封裝下實現全功能SoC。可以負責任的說，ARM PC至少在硬體端是未來可期的，一定會輕薄本設計再一次進化的源動力之一。

不過，ARM PC亟待解決的是編譯效率的問題，即便是當下已有的驍龍835筆記本，在GeekBench里也只能跑單核不到900分（i5 8250U可以超過4000分），但在安卓手機上這顆SoC可以輕鬆跑過2000分，為什麼會有這麼明顯的性能縮水？原因在於當下的ARM Windows PC本質上運行的是虛擬機，而異構指令集、同構操作系統的虛擬機，CPU性能需要達到目標機型3-5倍才能實現性能還原，換言之在安卓上跑2000分的835，在Windows 10上跑400-650分實屬正常，但居然能到接近900分，這說明微軟的優化已經相當牛X，可以說是竭盡全力（翻譯專利註冊的ISA這事兒其實有專利風險，英特爾也不止一次強調過這個問題，不過高通和微軟還是打到了擦邊球，但因為內存模型的區別，性能折損不可避免，只是幅度的差異）。

當然，從整個系統的角度來看，USF比不上NVMe、LPDDR比不上DDR，與此同時還沒把GPU的事兒給納入進來，還有異構編譯效率的問題……所以現有的方案很容易在性能體驗和價格上被吐槽。而且ARM PC一開始就不是為便宜而來，雖然驍龍845的成本價也不過500多元，比動輒1500以上的8代低壓處理器便宜多了，但研發、模具、功能設計的成本都不便宜（而且一開始產能低、攤銷高），市場伊始也不能把基調定得太低，以後的SKU彈性會變得很小。但真正for PC的ARM SoC我覺得應該會是前途光明，不僅性能可期、LTE也會普及到筆記本上，續航時間會明顯延長、再加上Windows系統先天的多任務特性，以及一直以來不斷優化的快速響應機制……所以，至少在可預見的未來，輕薄本領域是一定會有好戲可看的，不信走著瞧吧。