访古论今，解析轻薄笔记本的未来走向

时下的4000~6000元笔记本市场，轻薄本早已成为中流砥柱之一，但从设计的角度来看，从2011年底英特尔丢出超极本概念之后，足足用了5-6年，才完成了从上至下的轻薄本设计普及。但问题来了，下放虽然做得很好，但上限有没有跟着提高呢？先来看这样一款轻薄本：

13.3英寸、体重1.2kg、厚17mm、下沉式屏幕垫脚，在打开屏幕时自动垫起机身；搭配专用外置显卡盒、显卡盒还内置光驱/USB/HDMI/VGA扩展功能、有专用外挂电池、采用35W TDP标准电压处理器（内置45Wh电池续航7小时/加上外挂电池14小时）；碳纤维外壳、铝制腕托、PCB板为全单面设计、内存/固态硬盘专用型设计、双风扇双热管散热……

怎样，从各方面来看都可以说是眼下轻薄本的巅峰级设计吧，不过，这台笔记本叫索尼VAIO Z2，发布于2011年6月，甚至比英特尔提出“超极本”概念还早了近半年，它的外置显卡采用的是Light Peak技术，也就是我们现在耳熟能详的雷电接口，这是它在Windows笔记本上的第一次现身，当时Thunderbolt雷电是专为苹果Mac设计，换个名字主要是为了便于区分，当然后来也就大一统了。

不过在设计上索尼跟苹果的思路不同，苹果是把接口集成在Mini DP，后来的通用的雷电2也都是如此，但索尼则是放到了USB3.0接口里，但内部使用光纤连接以保证速度，当然这都是小细节了。

看看它的内部设计吧：

可以看到一些历史性的设计观念差异，比如上图是打开底盖后的Z2，你会发现它的单面PCB其实是朝上，也就是元器件布局面向键盘，而不是像现在的轻薄本那样元器件朝底部布局，这是当时几乎所有笔记本的设计共性，有一定的时代背景。想要维护就得把键盘面给拆下来，也就是这样：

可以很明显地看到，它的布局非常紧凑，内存采用专用型设计，无法自行更换，固态硬盘看起来只有一块，但实际上是直接组建了RAID 0，换言之也是专用型设计。2条热管有1条覆盖到了PCH，这个设计在现在也是没有的。

我想表达的意思是：2011年的轻薄本设计上限，和2018年的今天你很难找出设计数据上的区别。当然，现在的集成化程度明显更高：比如像Z2的Light Peak飞线在当前的笔记本里几乎不会看到，实现同规格的轻薄不需要专用型设计，可采用通用型元器件来降低成本，而且现在我们有微边框等更视觉系的设计、制程更先进性能更强大（Z2的双核心i5 2450M为32nm制程，达到35W TDP，当下的i5 8250U为四核心，14nm++和15W TDP）。但从内里来看，在采用更低TDP散热模组和CPU的情况下，超越前辈的设计却迟迟没有出现，反倒因为散热规格的下降+核心数量的增加，让英特尔8代低电压处理器在不同设计上有着非常剧烈的性能差，导致“买i7不如买i5”这种怪相的出现。

那么，当代高端轻薄本的设计是怎样？我就用一台刚入手、还算有点代表性的产品来说说吧，这是一台有i5 8250U+8GB+256GB的独显轻薄本，13.3英寸、体重1.1kg，厚14mm，同样是可以垫起机身的下沉式屏幕转轴，而且有足足2个雷电3接口。从外形规格来看与2011年的索尼VAIO Z2比较类似。

那么它的内部设计是如何？

可以看到它的结构简单非常多，没有多PCB，少了很多飞线，也不是极客精神泛滥的单面布局，换言之就是成本低了非常多。它的聚合物电池几乎占了一半的空间，但为了做薄，所以容量只有50Wh，在能量密度上没有达到目前的顶级水平。

放大一点来看，它的内存是依然采用了集成式的设计：三星LPDDR3-2133，单颗2GB/16bit，总计4颗。集成化的目的是降低机身厚度，不过它的固态硬盘是通用性M.2 2280设计，在前面那张照片的右侧可以看到。除此之外第二张图是无线网卡模块，它也是集成式设计，体积明显更小。

而15W TDP也就意味着它可以只使用单风扇单热管，但低TDP并不等于温度不高，也不等于性能不济，这是两个比较典型的误解。像戴尔XPS 13这种猛人就会不顾一切的跑到25W去，温度虽然高但性能也很高，而有些轻薄本的策略就要保守很多，性能就相对较低，这也是为什么8代低压处理器在不同机型有不同性能的根本原因。

那我手里这台轻薄本，性能是这样的：

喜闻乐见的R15，这个测试项目我也聊过许多次：过于短平快，娱乐性相对较强。我这台轻薄本在多核测试功耗基本在28W左右，频率也可以跑到3GHz，测试过程中温度超过90度，可算是铁血真汉子，近600的得分在我所知的i5 8250U笔记本测试里算是中上的成绩，超越了45W TDP的i5 7300HQ（四核四线程），但后者的温度明显更低。I7 8750H常态下可以跑1000-1250分，而一些生猛的狠角色搭载i5 8250U可以飚到700多去，所以我今天测试的这台不算是最好，但也说得过去，有一定代表性。

WinRAR相对要常用一点，可以看到温度其实不高，只有72度，但频率下降到了2.3-2.6GHz，不过长时间测试的稳定性很好，这个项目我个人觉得还不错。搭载双通道8GB LPDDR3-2133内存的情况下可以跑6500KB/s，相对而言，单通道8GB DDR4-2666内存的i7 8750H在2.2GHz默频下可以跑8500KB/s。

Corona 3.1 CPU渲染测试里，它的i5 8250U也没有掉到1.6GHz的基准频率去，依然有2.1GHz的平均水平，功耗一直维持在10W左右，70度出头的温度也不高。渲染花了487秒，i7 8750H这个项目的测试成绩在200秒左右。

最后是烤机，它的策略很简单：接近30W的功耗3GHz、在接近100度的温度下硬刚1分钟左右，旋即进入佛系模式，功耗下调到10W，频率1.8GHz，温度掉到67度左右，虽然看上去我只测试了10分钟，但实际上后来跑了2小时也是这样（忘了截图……）。而事实上这也是绝大多数轻薄本会采用的散热策略，毕竟长时高负载不是它的主要应用方向。综合前面的简单测试来看，性能释放做得其实也还过得去，基本可代表高端轻薄本设计的性能水准。

显然，目前我们已经进入到轻薄本的设计成熟期，到了该收割市场的时候，如果按部就班的来看，下一个设计突破期可能还得等上2~3年，但又有一个问题接踵而至，下一个突破期还会是以英特尔为主心骨么？

ARM不会同意这个说法，我也不一定会认同。

最近有新闻曝出高通骁龙1000系列将会是ARM阵营真正第一款针对笔记本平台推出的SoC方案，TDP 12W，主打轻薄本领域。而关于ARM PC的话题，我只想讲一个关键性的问题：在PC端，ARM很弱么？

一直以来大家的印象是ARM专注手持设备，很难在性能上与x86一较高下，属于较弱的一方。从现有架构的角度来说确实如此，ARM A75的重排序缓冲条目、前端解码宽度、向量指令宽度、后端执行端口数量只能跟10年前的45nm Nehalem架构相比，远远不是现有Skylake的对手（Coffee Lake等不算新架构）。但这并不意味着ARM不能做高性能，因为还是从架构来看：ARM和x86都是取指、编译、访存、执行、写回的流水线，级数也十分接近，几乎是我中有你你中有我（当然，关键性的不同点依然存在，比如内存模型），这40年来CISC和RISC早已是互相学习借鉴得七七八八，苹果和三星都就可以设计出部分规格领先于英特尔架构的产品。

所以，ARM现在的“弱”，症结并不是硬件和指令集，而是功耗，还停留在个位数功耗的ARM一旦放开限制，它的性能会随着规模的增大而有一个质的起飞，类似的事情英特尔自己就干过，当年血拼高频的NetBurst架构奔四失败后，英特尔以基于低功耗设计、为笔记本研发的Basias架构为基础，放开功耗限制，催生了初代和二代酷睿。结果就是性能爆发，功耗依然控制得当，一举把英特尔又揽回正轨。而与之类似的骁龙1000也因此可能会成为一个新的开头，在20mm x15mm的封装下实现全功能SoC。可以负责任的说，ARM PC至少在硬件端是未来可期的，一定会轻薄本设计再一次进化的源动力之一。

不过，ARM PC亟待解决的是编译效率的问题，即便是当下已有的骁龙835笔记本，在GeekBench里也只能跑单核不到900分（i5 8250U可以超过4000分），但在安卓手机上这颗SoC可以轻松跑过2000分，为什么会有这么明显的性能缩水？原因在于当下的ARM Windows PC本质上运行的是虚拟机，而异构指令集、同构操作系统的虚拟机，CPU性能需要达到目标机型3-5倍才能实现性能还原，换言之在安卓上跑2000分的835，在Windows 10上跑400-650分实属正常，但居然能到接近900分，这说明微软的优化已经相当牛X，可以说是竭尽全力（翻译专利注册的ISA这事儿其实有专利风险，英特尔也不止一次强调过这个问题，不过高通和微软还是打到了擦边球，但因为内存模型的区别，性能折损不可避免，只是幅度的差异）。

当然，从整个系统的角度来看，USF比不上NVMe、LPDDR比不上DDR，与此同时还没把GPU的事儿给纳入进来，还有异构编译效率的问题……所以现有的方案很容易在性能体验和价格上被吐槽。而且ARM PC一开始就不是为便宜而来，虽然骁龙845的成本价也不过500多元，比动辄1500以上的8代低压处理器便宜多了，但研发、模具、功能设计的成本都不便宜（而且一开始产能低、摊销高），市场伊始也不能把基调定得太低，以后的SKU弹性会变得很小。但真正for PC的ARM SoC我觉得应该会是前途光明，不仅性能可期、LTE也会普及到笔记本上，续航时间会明显延长、再加上Windows系统先天的多任务特性，以及一直以来不断优化的快速响应机制……所以，至少在可预见的未来，轻薄本领域是一定会有好戏可看的，不信走着瞧吧。