溫度&功耗兩堵看不見的牆

台式機擁有龐大的身材，可以輕鬆塞進誇張的散熱器，電源的額定功率也動輒400W起步。可以說，台式機體內的CPU（處理器）和GPU（顯卡）可以無視任何壓力，始終「滿血」運行（圖5）。但是，筆記本受限於身材和便攜屬性，不可能配備太過豪華的散熱模塊以及大功率適配器。為了兼顧性能、散熱和續航時間，就不得不面對「兩堵牆」----「溫度牆」和「功耗牆」的限制了。

溫度牆：誰也躲不掉

我們都知道，CPU和GPU的發熱量取決於它們的負載情況，看視頻時肯定沒有玩遊戲的時候高。另一方面，越高端、性能越強的晶元，它們在滿負載運行時的溫度也就越高。為了避免CPU或GPU晶元因溫度過高而導致系統死機甚至燒毀晶元的情況發生，每一款筆記本的處理器和顯卡，都會預設一個具體的溫度閾值。而這個閾值，就是所謂的「溫度牆」。

溫度牆是這樣玩的

以英特爾處理器為例，每一款處理器都存在一個Tjunction參數（圖6），我們可以將它理解為核心溫度（代表核心和核心所在PCB板之間所容許的最大溫度），如果CPU核心溫度突破了這個數值就有燒毀的危險。「溫度牆」，則是可供OEM廠商自由發揮的一種控溫手段，它的數值要低於Tjunction且可上下浮動，玩法更多。

比如，OEM廠商可以對某CPU設定如下的溫度牆：

當溫度≤60℃：不進行任何限制；

當溫度＞60℃：加大風扇供電讓其全速運行（噪音增加）；

當溫度＞70℃：強制處理器降頻，這個數值就是廣泛意義上的溫度牆；

當瞬間溫度＞80℃：強制重啟系統；

當瞬間溫度＞85℃：強制關機。

於是，我們就可以解釋前文涉及的一些怪現象了。同一款晶元（泛指CPU或GPU），如果筆記本A的溫度牆設定在60℃就開始降頻，而筆記本B則是70℃才開始降頻，此時顯然是B可以跑出更好看的成績，因為它能更長時間運行在較高的頻率上。

但是，凡事都有例外。在散熱模塊設計的影響下，筆記本B也有機會反超筆記本A。

散熱設計引發無限可能

我們都知道，筆記本的散熱模塊是由熱管、散熱風扇和散熱鰭片組成。其中，熱管粗細和數量、風扇扇葉多少和轉速、散熱鰭片材質都會影響一款散熱模塊的降溫效率。在CPU和GPU晶元型號一致的情況下，雙風扇雙熱管的設計肯定不如雙風扇四熱管（圖7，圖8）。

但是，如果筆記本散熱模塊設計足夠優秀，哪怕它的溫度閾值設定偏低，也能減少晶元溫度超過溫度牆的幾率和次數；如果筆記本散熱模塊用料縮水，溫度閾值設定再高也有撞牆風險，而且很可能直接跳過降頻的閾值，而是一步到位因溫度過高而觸發重啟或關機。想一想吧，正當LOL面臨關鍵的團戰瞬間，你的筆記本突然重啟了……

翻越溫度牆的探討

溫度牆是一種對晶元的保護機制，它不可或缺。但是，也不排除一些OEM廠商太過謹小慎微，散熱模塊明明可以承受75℃的考驗，但卻將降頻閾值設定在了65℃。這就好像你正坐在行駛在高速公路上的一輛寶馬轎車中，道路空曠，明明輕踩油門就能達到120km/h（散熱設計優秀），但司機就只開到80km/h（廠商設定的溫度牆），作為乘客的你說鬱悶不鬱悶。

很遺憾，溫度牆的設定取決於BIOS定義，而廠商又沒有開放BIOS中有關溫度設定的選項。所以如果你想翻越溫度牆的限制，就只能從如下幾個方面入手了。

升級BIOS：一些熱門的遊戲本，在網上可以下載到由網友修改過的提升了溫度牆閾值的BIOS，將它們下載后按照升級BIOS的教程一步步操作，就能突破溫度牆封鎖。

屏蔽睿頻：很多筆記本之所以撞上溫度牆，是受到了睿頻加速的「拖累」（圖9）。比如酷睿i5-6200U默認主頻為2.3GHz，遇到高負載環境時會睿頻加速到2.8GHz。但是，如果筆記本散熱不利，很容易因睿頻而突破溫度牆的閾值，最終導致CPU降到了1.3GHz。在這種情況下，睿頻不是拖累還是什麼？

與其讓CPU因過熱降頻，反而不如禁止睿頻

此時，屏蔽睿頻，讓處理器始終穩定運行在2.3GHz，顯然要比動不動就降頻更具效率。而屏蔽睿頻的方法很簡單，依次進入「控制面板→電源選項→編輯計劃設置→更改高級電源設置」，將「最大處理器狀態」從100%改為98%即可（圖10）。

提升顯卡閾值：想提升顯卡的溫度牆，可以藉助「NVIDIA inspector」這款超頻軟體，將其中對應溫度的一項拉高即可（圖11）。但是，如果你對筆記本的散熱沒有信心，就請謹慎調整增溫的幅度。

提升散熱效率：不想筆記本撞牆，提升筆記本的散熱效率則是最佳選擇。其中，最簡單的方法就是定期給筆記本除塵，重新塗抹硅脂，避免因散熱風扇和散熱鰭片被堵而影響散熱效率。此外，通過購買散熱底座，或是固定在散熱孔位置的抽風式散熱器（圖12），同樣可以起到明顯提高散熱效率的作用。

如果你的用手能力足夠強悍，就可以考慮進階方案：對筆記本散熱模塊進行優化和改造了。比如，在筆記本原有散熱模塊的基礎上，增加更多散熱片或熱管，增加散熱材料的面積。但是，熱管的選購與焊接存在很多講究，並非越多越好，需要考慮到內部冷凝液迴流的問題（圖13）。具體的改造思路請掃二維碼查看（插入《筆記本熱管改造：沒那麼簡單》二維碼）。

筆記本熱管改造：沒那麼簡單

少數傳統（偏厚）的筆記本有DIY水冷散熱的潛質，合理藉助內部結構進行定製改造，可以在不影響保修的前提下加入水冷單元（圖14）。具體的改造思路請掃二維碼（插入《給筆記本敗敗火 遊戲筆記本簡易水冷改造》二維碼）。

給筆記本敗敗火 遊戲筆記本簡易水冷改造

功耗牆：隱藏的性能殺手

筆記本因過熱而降頻很好理解，但這依舊解釋不了筆記本在玩遊戲等高負載程序中途性能驟降，或是跑分成績明顯偏低的所有問題。原因很簡單，在表層的溫度牆的背後，還隱藏著一個性能殺手，它就是「功耗牆」（圖15）。

需要注意的是，功耗牆和溫度牆是相輔相成。功耗牆越高，意味著晶元發熱量越高，也就距離溫度牆越近。無論先撞上那一堵牆，都逃脫不了降頻的宿命。

一些現象的反思

有些處理器的睿頻加速頻率最高可達3.2GHz，但通過軟體檢測，它實際所能達到的最高主頻卻只有3.0GHz；有些筆記本在玩遊戲時遭遇突然卡頓，通過監測發現是CPU出現了降頻，但此時CPU溫度並不高；按照前文方法關閉了睿頻，調高了顯卡的溫度閾值，但在高負載環境下依舊遭遇頻繁的降頻。以上，就是功耗牆的「功勞」。

TDP的另一層意思

還記得TDP嗎？這個名為「熱設計功耗」的參數，原本是用於輔助散熱模塊設計的參考標準。實際上，TDP還有一層意思。

以英特爾處理器為例，其對TDP的定義就是：以瓦特為單位，表示所有活動內核在英特爾定義的高複雜性工作負載下，以「基本頻率」運行時消耗的平均功率，請注意「基本頻率」（又稱默認主頻）這個關鍵詞哦（圖16）。

每一款英特爾處理器的TDP都是可配置的。以最新的七代酷睿i5-7200U為例，它的標準TDP為15W，可配置的TDP-up為25W，而可配置的TDP-down則為7.5W（圖17）。這意味著，筆記本廠商可以根據實際需要（主要體現在散熱模塊的設計，以及針對續航時間的預期），對酷睿i5-7200U在7.5W～25W之間指定一個數值作為功耗上限，而這個數值，就是所謂的「功耗牆」了。

如果筆記本廠商將功耗牆設定在最高的25W，那麼恭喜這顆i5-7200U，它的性能已經超越了更高端的酷睿i7-7500U（功耗牆為默認的15W時）了。只是，此時需要給i5-7200U準備用料更紮實的散熱模塊，否則會因CPU過熱而直接裝上「溫度牆」而降頻。

如果筆記本廠商將功耗牆設定在最低的7.5W，那麼也恭喜你，你「免費」得到了一款更低端的酷睿M3-7Y30，此時i5-7200U的性能也不會超過真正的酷睿M3-7Y30太多。

這就是功耗牆的妙用。更高的功耗牆，可以提升CPU的基礎頻率，並可更長時間地運行在睿頻加速的最高頻率上，以增加功耗（和耗電量）換取猶如打了雞血般的性能；更低的功耗牆，則是以降低基礎頻率，犧牲睿頻加速功能為代價，換取了更低的發熱量，有利於筆記本瘦身並延長續航時間。

用事實做個例證

為了讓大家可以更清醒地甚至到功耗牆的威力，我們不妨看看notebookcheck.net網站對聯想MIIX4（酷睿M5-6Y54）和微軟Surface Pro 4低配版（酷睿M3-6Y30）的對比評測。從理論上看，MIIX4的處理器秒殺Surface Pro 4，但實際的跑分情況卻是，兩款產品的CPU性能幾乎一樣，但GPU性能反而是Surface Pro 4遙遙領先（圖18）。

究其原因，則是因為聯想MIIX4給酷睿M5-6Y54設定的功耗牆為默認的4.5W，而微軟Surface Pro 4低配版則給酷睿M3-6Y30設定在了誇張的9W（甚至超過了酷睿M的TDP-up最大值）。這就好像兩部跑車，雖然聯想的跑車規格更高，但它卻只能跑在國道上，微軟跑車規格隨低但卻可以上高速，二者在單位時間裡跑出去的里程，自然是高速上的車輛為尊了。

那麼，為啥聯想不能為MIIX4設定更高的功耗牆呢？除了出於續航時間的考慮，再有就是MIIX4內部的散熱設計「太簡陋」，完全依靠石墨貼紙將CPU表面溫度傳遞到金屬后蓋散熱（圖19）。而微軟Surface Pro 4之所以可以突破酷睿M的TDP極限，則是它內置2根加粗加長的熱管，再結合金屬后蓋，散熱效率自然更佳（圖20）。

本圖來自百度貼吧網友

功耗牆的現狀

以遊戲本為代表的產品（圖21），它們對續航時間不太敏感，所以大都採用以溫度牆為主，功耗牆為輔的定義，所以當它們出現驟然降頻時，普遍是因為散熱不佳引起。此外，由於遊戲本處理器多為45W TDP的H系列，而顯卡也多是GTX960M或更高級別，全速運行時的功耗極高，以至於超過了內置鋰電池所能提供的上限。所以，在使用電池供電時，哪怕你將電源選項設定在「高性能」模式，無論是CPU還是GPU也都無法發揮全力，所以性能肯定不如外接電源時的表現。

以平板二合一為代表的超輕薄設備（圖22），則普遍採用以功耗牆為主，溫度牆為輔的定義。因為它們所用的超薄風扇所能提供的散熱效率有限，而且選擇此類產品的用戶也大都重續航而輕性能。所以通過降低功耗牆改善發熱和續航，就成為了市場的主流。

如何翻越功耗牆

和溫度牆相比，翻越功耗牆的方法和可行性都有了明顯的提升。下面我們就從NVIDIA獨顯和英特爾處理器兩個層面，簡單介紹一下「翻牆」的方法。

請注意，以下方法存在一定的危險係數，修改與功耗牆相關的參數時一定要遵守循序漸進的原則，切忌大幅調整電壓等參數！由於版面有限，本文只提供了大致的思路，更具體的方法大家可以在網上搜索更詳細的相關教程。

NVIDIA獨顯翻牆

首先我們需要用NVFlash軟體提取出顯卡的VBIOS文件，然後再通過VBIOS編輯工具對其進行修改。如果你的筆記本顯卡是開普勒架構，就請下載Kepler BIOS Tweaker，如果是麥克斯韋架構就下載Maxwell BIOS Tweaker。

以GTX960M獨顯（GM107）為例，用編輯工具打開VBIOS文件，切換到PowerTable選項卡，其中第一項對應的就是GTX960M的核心TDP（其餘兩項對應桌面顯卡，這裡可以無視）。在修改時我們只需修改Def對應的數值即可，比如GTX960M默認的TDP為43500mW（45W）適當拉大TDP就等於提升了功耗牆的閾值（圖23）。修改完VBISO保存，最後再用NVFlash將修改的VBISO刷回去即可。

需要注意的是，提高筆記本顯卡的功耗牆並不能明顯提升顯卡的性能。它的意義在於當給顯卡加壓超頻后提供足夠高的功耗冗餘量。如果你發現給顯卡超頻后性能提升不明顯甚至不升反降，此時再增加功耗牆的閾值也許就能取得意想不到的功效。

英特爾處理器翻牆

英特爾近幾年開放了旗下移動處理器的「自主權」，用戶可以藉助官方提供的Intel Extreme Tuning Utility（下文簡稱XTU）工具，對四第六代酷睿Haswell或更新的處理器進行參數微調。好消息是，功耗強恰好就在可以自定義的範圍內。

和功耗強有關的設定在「Advanced Tuning」選項卡內（圖24），其中「Turbo Boost Power Max」對應的是默認TDP，「Turbo Boost Short Power Max」的意思是短時間內可將TDP提升到的最大值（越高代表睿頻加速的幅度越高），「Turbo Boost Power Time Window」代表能以最大TDP運行幾秒（越高代表持續睿頻加速的時間越久）。比如圖中的酷睿M就不太給力，默認和最大TDP都是4.5W，哪怕它又32秒的「雞血」時間，依舊翻不起什麼風浪。考慮到調高功耗牆會對散熱產生更大壓力，所以我們建議大家只需修改「Turbo Boost Short Power Max」一項即可，其中酷睿M不要超過7W，U系列處理器不要超過28W，H系列不要超過57W，讓CPU能自動超頻到更高頻率運行。

小提示：

調高TDP時，可能還需要增加Core Voltage Offset（加壓）的參數才能成功。但給CPU加壓存在一定的風險，大家要多加註意。

擴展閱讀：功耗牆的妙用

提起功耗牆，可能很多玩家的第一感覺就是應該「打破它」，「翻過它」。實際上，合理利用功耗牆，可以最大限度實現綠色環保的夢想。假設酷睿i5-7200U對應的默認TDP、最高TDP和持續時間分別為15W、15W、28s（圖25），我們只需將它們改為15W、28W、64s（圖26），那它就是能在64秒內扮演酷睿i7-7500U，好似雞血模式；如果將它們改為4.5W、4.5W、1s（圖27），那它就是一顆酷睿M3-7Y30，耗電量立刻減少50%，好似省電模式。此時，玩遊戲時選雞血模式，上網看視頻時選擇省電模式，這種方式絕對要比直接修改電源選項效果更好。

小結

溫度牆，是對筆記本晶元的一種保護手段；功耗牆，則是對筆記本資源調度的一種分配態度。它們是否合理，從表面來看取決於廠商的態度，而從深度探究，則受限於筆記本散熱模塊的用料和效果。如果散熱一流，合理的溫度牆和功耗牆可以讓筆記本性能領先其他配置類似的競品；如果散熱不佳，就只能通過降低這兩堵牆的閾值，以犧牲性能為代價彌補。當然，後面這種情況也能以最大限度延長續航時間為借口解釋。只是，你願意看到這種情況嗎？