科技往事：探讨笔记本电脑的散热设计

　　前言：近日什么话题最热门？显然还是苹果。苹果在前段时间正式发布了新MacBook无风扇笔记本电脑，而且就在前两天5月19日悄悄更新了MacBook Pro Retina 15（处理器没有太大变化而显卡方面则由NVIDIA转向了AMD阵营）。

　　前者属于轻薄型笔记本产品中的一类，而后者则是高性能独显本的一款，无论是轻薄型笔记本还是高性能独显本，与其息息相关的除了性能以外，散热也是消费者的重点关注对象。因此，今天我们来讲散热。

　　温度是决定笔记本电脑厚度至关重要的因素，经过多年发展，核心硬件的发热量降低以及散热模组的效率提升使得笔记本电脑型态由厚重向轻薄发展，如今我们可以看到无风扇设计的产品，同时也能找到机型厚重以强散热为目的高性能产品。

无风扇设计使得笔记本的外型更加完整且不易在内部堆积灰尘

　　当然，无风扇设计笔记本产品将逐渐成为轻薄本市场的主流，但碍于性能与功耗之间的妥协关系，无风扇产品相比传统笔记本在性能方面有所保留，而发热问题却依旧存在，这种发热量类似于手机或平板的情况。因此，无论是传统笔记本还是无风扇设计的产品都需要做相应的散热设计。

　　那么散热应该怎么设计？

　　怎样才能将笔记本电脑的散热做到合理？需要具备以下三个条件：第一、拥有足够大的散热空间；第二、散热风道设计必须合理；第三、高发热量元件不能过于集中。就这三个看似简单的散热需求，对于笔记本电脑来说想要做好确实不易。

　　说说散热空间问题，笔记本电脑相比传统台式机的优势和特点就是轻薄，由于笔记本机体内部空间狭窄，其散热能力也就受到一定限制，即使是如今的轻薄本配备了低功耗处理器，散热也不会有太好的表现。那么，笔记本散热空间被限制了，散热风道设计就成为其散热性能的关键。

良好的散热风道设计是十分重要的

　　拥有良好的散热风道设计也就是对机体内部空间的合理利用，出风口以及进风口位置显得非常重要，如果这两者的位置安排不当，或紧密或堵塞，那势必造成散热不佳等问题，严重还可能导致电子元件过热而损坏。因此高发热量原件不能过于集中，分散布局能有效的防止机体内高温淤积，造成硬件故障。

垫脚除了稳定机身以外还有增强机身底部空气流通的作用

　　笔记本电脑机身底部一般都配备有垫脚，或高或低，它们的作用就是保证机身底部留有空间用于空气流通，不至于大量的热聚集于此。虽然笔记本电脑都有这样的设计，也确实起到了一定的散热作用，但是就那么一点的高度在某时候并不那么管用，许多用户便想到了使用散热底座来增强散热效果

　　实际上散热底座的最基本原理其实就是增大笔记本电脑底部的空气流通量，因此基本上所有的散热底座贴合笔记本底部一面都是透风设计。有些产品没有风扇，靠自然风带动空气流动；大多数产品都配备风扇送风，有一个、两个或者多个。因为大多数笔记本电脑的机身底部都会设计有通风窗，垫高或者组合散热底座确实能够为机身内部散热风扇送去更多的冷风，以达到提升散热效率的目的。

机身底部设计有散热窗是为了能够有更好的散热效果

　　笔记本电脑除了底部需要散热以外，机身的键盘面同样是散热的主要部位。众所周知，热空气是向上运动的，笔记本电脑内部硬件产生的热量是可以通过键盘面散发出去。因此，笔记本键盘并非完全紧密的设计，许多产品的键盘都有类似通风窗的网格设计，这是为了能将内部热量通过键盘面向上排放，这往往是作为主动散热以外的被动散热补偿。

除了主动散热以外还有通过键盘面的被动散热方式

　　毕竟自然散热的效率并不快，有时候我们在使用笔记本电脑会发现掌托或键盘位置的热量特别高，某些时候甚至热得离谱，这跟发热源位置与内部散热风扇的排风能力有关。出厂就已经如此设定，我们无法去改变其本质，那么给予其外力来改善散热是可行的。

　　既然提到了发热源位置的问题，那么就必须谈一谈合理的散热布局。目前市面上我们能够买到的笔记本电脑产品大致采用三种散热布局设计：左置散热、右置散热、后置散热。这三种散热布局的区别在于散热出风口的位置不同，其中左置与后置散热是目前产品中最为常见的设计，而后置散热根据风道设计又可分为两种情况：显示屏导流方式与后置通畅方式。

　　首先要说的是左置散热，这是长期以来笔记本电脑产品最为常用的设计，也是最为常见的。无论是注重轻薄设计的商务本亦或是追求高性能的游戏本均有采用该设计的产品，也都能满足一定量的散热需求。不过这样设计会存在一个瓶颈，那就是单风扇设计提供不了太强的散热能力，并且居左的高热量聚集点容易造成左侧键盘温度过高，影响游戏体验，因此我们可以看到有不少产品在左侧键盘位置做一些优化，将AWSD按键位置下方开口设计成进风口来达到降温的目的，但这改变不了根本问题。

左置散热设计参考图

左置散热设计散热表现参考图

　　于是，右置散热这一让不少网友吐槽的设计出现了。在那个电池成本较高且锂聚合物电池不流行的年代，后置电池设计是绝大多数达到一定轻薄程度的笔记本电脑最为常用的，这也使得机身只有左右两侧可以安置散热出风口，除了左边就是右边。右置散热设计的诞生是为了解决高负荷状态下左置散热的键盘温度过高的问题，实际上也确实在一定程度上解决了左区键盘的高温问题，然而却带来了另外一个问题：你考虑过右手的感受吗？

右置散热设计参考图

右置散热设计散热表现参考图

　　经过多年的发展之后，同时缓解左右手的散热问题的设计出现了，那就是后置散热，这里特别提醒的是缓解问题而并不是解决，因为高温始终离不开。屏幕下方的电池模组被拿掉之后，这个区域顺理成章被散热模组取代，将所有的高发热量元件都设计在键盘偏上屏幕下方的位置，使得掌托以及大部分键盘的温度下降，这是逐渐流行且会成为主流的合理散热设计。

后置显示屏导流散热设计参考图

后置显示屏导流散热设计散热表现参考图

　　前面提到过，后置散热分为两种设计：显示屏导流方式与后置通畅方式。先看显示屏导流方式的散热设计，这类设计常见于轻薄型笔记本产品且采用下沉式转轴设计，热量由散热风扇吹出，一部分热量通过屏幕表面从上方离去，另外一部分则从转轴下方开口位置散去。这样的设计会使风扇直吹屏幕转轴或是屏幕高压板位置，因此并不太适合高性能游戏本，低功耗的轻薄本采用该设计自然是合理选择。

后置通常散热设计参考图

后置通畅散热设计散热表现参考图

　　另外一种后置通畅方式则是目前高性能游戏本喜爱采用的设计。这类游戏本不会过分考虑机身厚度，没了厚度限制之后可以选用更加利于散热的大铜管大风扇，机身后侧开口也显得毫无违和感。实际上，如果你现在选购一台高性能游戏本，如果它还是左置散热就基本上可以淘汰了，后置散热才是高性能游戏本最佳设计。

　　最后总结一下笔记本电脑的主要发热源是什么？答案就是处理器，还有就是显卡、内存以及机械硬盘，只要通电的设备就会有不同程度的发热现象。CPU发展至今已经数十年，芯片厂商节能功耗与环保这方面也是有相关的考虑，所以在处理器中会设计有一些节能功能，从而降低功耗和发热量。

软件上对功耗的优化也是十分重要的

　　但这并非光靠硬件就能解决的问题，同时需要软件来进行配合。笔记本电脑预装的操作系统中有个很重要的功能，那就是电源管理，Windows、Linux、OS X等等系统都配备有电源管理功能，其最大作用就是根据用户使用情况来调整硬件运行状态，从而达到降低功耗与发热量的目的。因此，在系统中安装正确的电源管理驱动或软件，是可以改善笔记本电脑发热情况以及延长电池续航的。

　　看到这里大家是否了解了笔记本电脑的散热设计之重要性，在你们看来怎样的散热设计是合理的呢？

阅读：以下内容属于延伸阅读，摘自《科技往事：为什么笔记本电脑要有键盘》

　　许多人说未来的电脑形态就是取消键盘而采用触屏或者更高级的体感操作，很显然这类说法就目前而言属于无稽之谈，这或许是个人的观点看法，可其目的大多是在指责现如今笔记本电脑配备的笨重身躯以及夸耀某些移动设备在交互上的一些特色，然而他们忘了根本，键盘是为了什么而存在的。

　　为什么笔记本电脑要配有键盘？当谈论起笔记本电脑配备键盘这个问题时，我们得了解笔记本电脑用途以及键盘设计由来，大部分情况下，笔记本电脑是作为生产力工具以及娱乐游戏设备存在的，而这两者存在的必备条件即是配备有键盘。这或许与笔记本电脑这个名词有些联系，而实际上关系并不大，因为“Laptop”的正确翻译是便携式电脑。

　　也正是因为此类便携式电脑的打开方式像极了笔记本，才得名为笔记本电脑（实际上NoteBook Computer是这类便携式电脑的代名词，于此同时还有NetBook上网本、UltraBook超极本等衍生说法），在此不深度谈论命名方式，在国内“笔记本电脑”是这类“Laptop”的统称，细节不究。

在世界上第一台便携式电脑身上看到熟悉的键盘身影（图片来自维基百科）

　　想要明白笔记本电脑键盘的设计由来，首先需要知道的是电脑（包括个人电脑、工作站等在内）键盘是如何诞生的。实际上输入型键盘要比电脑出现的时间更早，早在打字机时代就已经有输入型键盘的存在，作为电脑主要的信息输入设备，电脑键盘则成了必备附属品，而电脑键盘则是由英文打字机演变而来的（存在一定差异，如果真正追溯起来，电脑键盘的出现时间要比打字机更早）。

常见的键盘布局（图片来自维基百科）

　　最早的电脑键盘仅是单一的输入功能，如今的键盘功能已经非常丰富了，包括键位设计标准、组合键键位设计等，至于为什么每台电脑都配备近乎相同设计的键盘，主要原因来自于操作系统（软件）对硬件需求的统一性（比如Windows、OS X等采用不同的键盘设计）。便携式电脑（Laptop）也不例外，作为电脑的衍生产品，沿用其键盘设计是理所当然。

　　因此回答为什么笔记本电脑配有键盘这个问题，简而言之原因有二：首先是长久以来的使用习惯难以改变；而更为主要的是软硬件开发环境的统一标准使得键盘难以割舍，作为生产力工具的必备附属品沿用到今天。