Macbook Pro 16(含MBP 15) 发热严重 散热问题 绝对有效 终极解决方案

2021-11-26 16:28:33 17点赞 17收藏 6评论

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本文从理论到实际讲解了Macbook Pro 16(下文检测MBP16)的热设计原理,发热影响,如果有效解决解决发热的多种解决方案,所述方案皆亲自验证。本文涉及CPU基础频率调整机制,散热工程,制冷工程等多学科知识,阅读时间9分钟。已经帮助几百位MBP用户解决了降频问题,噪音问题,过热问题。

因为MacbookPro是很多人的生厂力工具,所以本文从原理到结论进行了一步一步的论述和验证,以方便大家发挥好MBP16的性能。

本文共有8个章节

热了以后CPU怎么变卡的?

  • 热了以后CPU怎么变卡的?

  • VRM加散热可行不?

  • 另辟蹊径,内部加装导热硅胶片有没有用?

  • 极简的底壳的被动散热为什么有用。

  • 风扇散热为什么无效!

  • 30块钱的水冷让你的MBP16透心凉

  • 水冷换水问题升级版-半导体制冷

  • 1 制冷功率

  • 2 制冷效率

  • 3 真正静音--为什么水冷噪音低

  • 4 自动防冷凝水有没有办法?

  • 实际效果

很多人买到MBP16后发现热量比之前的机型热多了,一度怀疑是不是自己买的是次品。但是等你上网一搜发现这个居然是普遍现象。尤其是外接显示器的时候,那风扇就开始起飞了。CPU平均温度就大于90了。那就立马开始降频,运行速度还不如i5的CPU。

1.热了以后CPU怎么变卡的?

很多人都很费解为什么现在都i9了,但性能居然比以前差了。其实这个最重要的原因在于MBP为了优化内部空间,散热管还是用的单管散热+两个业界最薄的风扇。单管散热虽然可以减少内部空间,但是会带来的问题是单管的散热面积小了,散热总量也会减小。

面对这么小的散热面积,增加散热量的方法最好的办法就是加快风扇速度。所以当CPU温度越高,风扇转速就会越快。

但最致命的问题就是,当风扇速度到达满速速5800rpm以后,热量还散发不出去,那CPU为了保护自身安全,会自动降频,降频后CPU的温度就慢慢减少,当减速到慢速的风扇刚好能维持CPU温度不继续向上升的时候,频率就维持在这个频率。

所以,要让CPU风扇速度不飙升,CPU的主频不下降。增加的散热是最佳的解决方案。

2.VRM加散热可行不?

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可能很多人会在网上搜帖子如何解决MBP散热问题,有些帖子会提到,VRM传感器会因为过热后限制电源输出功率。进而限制CPU性能。那就出现了很多人开始暴力的加装导热硅胶到VRM上,并且对比加装前后确实高热时候性能限制会少一些。

但是,很多人忽略了苹果为什么这里会做VRM保护。众所周知MaBook的携带性最重要的指标就是他的电池壳续航很久,普通的笔记电池用不了半年,容量就衰减很多,用过一两年可能续航时间就会衰减到一半。这其实最重要的原因就是大部分笔记本厂商没有对电池过热进行保护。

电池的容量衰减有两个因素:1.长期高热 2.频发充放电。而这两个因素里面最重要的影响是长期高热。所以如果VRM贴导热硅胶片到底壳后,VRM的温度是底壳的温度了,这样VRM就会以为现在温度并不高,所以不会做电源输出限制。那这个情况下,底部的主板和电池都是非常热的,非常热的情况下CPU也就是降频来应对,但是电池只能快速衰减寿命。

所以单独对VRM散热是解除了苹果电池过热管理的保护,带来了一点点性能释放,此方法并不划算。

3.另辟蹊径,内部加装导热硅胶片有没有用?

既然不能再VRM上贴硅胶片 ,那么再铜管上贴导热硅胶片有没有用呢?

当你再网上搜索这个答案时候,你会发现有两个阵营,一个说有用,一个说没用。其实两个都说对了,要想知道原因,我们看一下加装导热硅胶片是什么原理。

导热硅胶片是一种柔性的硅土材料,形状可以捏成软泥,一般制作成1mm厚度的片状售卖。导热硅胶片一般是含银等纳米导热材料,如图贴在黑色铜管上以后,合上后盖,压合导热硅胶片以后,导热硅胶片会成为导热桥梁,把铜管的热量传递到底壳。

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这样加装了导热硅胶片的MBP的散热就从单管(铜管传导热量)+风扇(主动散热) 变成了 多管(铜管和底壳共同导热)+风扇(主动散热)。导热面积从单管瞬间变成超大管了,自然导热效果会提升。所以你可以看到B站很多朋友说加了导热硅胶片以后,cpu性能上来了。

但是,散热是靠两个环节共同作用1.热量传导 2.热量散热到空气中。我们加导热硅胶片提升了导热速度,但是散热速度并没有提升。底壳就成了一个热量缓冲池,当短时间高任务运行时候,热量传导到底壳,那么主频是不受影响的,但是长时间运行时,底壳这个热量缓冲池满了,CPU还是会降频。原因就是整体散热速度并没有提升。只是提升了导热速度。所以B站的另外一个阵营就说加了也没用原因就在于此。

4.极简的底壳的被动散热为什么有用。

那到底要怎么才能快速散热呢?那还是要回到本质,MBP的散热我们前面说的是单管(导热)+双风扇(主动散热),其实还说漏了一个,那就是Mac的全铝机身(被动散热)。如果对机身散热用得好,效果就会有明显提升

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Mac的铝合金机身在风扇下发会有两个4cm左右的空间和铜管接触压合。那么Mac的热量在CPU和GPU产生以后就会传递到到他那个铜管,铜管两端贴合散热量鳞片和风扇,散热鳞片上方就压合的到了D壳。所以你会发现,当你满负荷运行任务时候,底壳也会非常烫。

明确了MBP的散热是单管(导热)+双风扇(主动散热)+底壳(被动散热)以后,我们就可以在这三者做文章。

首先我们看底壳的散热,你可以淘宝看到这样的垫高底壳的散热器

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别笑,这个散热器真的有用,因为当没有垫高时候底部和桌面只有2mm左右的空气层,这么薄的空气层几乎是等同于保温层,无法有效散热。所以加了这个垫高会提升是散热。不信你可以立刻用两个瓶盖来做对比(不能跑超大型任务,超大型任务发热绝大,这点散热还是扛不住的,对比就不明显了)。

这种散热方法适合于平时低任务的散热。

5.风扇散热为什么无效!

那么有人就会说,既然底壳散热有效那么我们可以底部再用一个风扇来吹底壳,那效果是不是好很多?

答案是否定的。底壳散热只有0和1的区别,没有0.5到1的区别,因为底壳是非常光滑的面,通常风扇吹风散热的场景是用于这种鳞片状的散热形状。所以你看淘宝的风扇散热器是没针对Macbook的型号,因为这个方法和垫瓶盖一个效果,那么没必要生产这种散热器。除非苹果的底壳开个洞,让风可以吹进去,或者底壳设计成这样

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6.30块钱的水冷让你的MBP16透心凉

既然我们看底壳被动散热有限,那么我们可以主动散热不?底壳直接加装水冷。

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水可以快速把笔记本底壳热量吸收,但是有个问题这个水袋只能吸收热量,不能散热,大概10多分钟整体水袋热量就上去了。所以最好的办法就是买多个,一个用,另外放冷藏循环使用。

特别需要注意的是千万不能放冷冻,因为放冷冻可能把水温弄得很低。当水温比常温低10度以后使用的话,笔记本如果不是高热,很容易产生冷凝水,原因学过物理的都知道,水蒸气遇冷就会变成小水珠。物理上说遇到比环境温度低5度就会产生冷凝水,实际上和空气湿度有关。还有底壳的发热量有关。

我这里的建议是低任务运行MBP时水温不要低于常温3度。高热任务时候不要低于12度。如果你的地区湿度比较大可以随时摸底壳看看有没有水珠产生。

所以到这里,应对高热任务,真实有效的方法就是水冷!效果碾压风扇,贴硅胶片等常规操作

7.水冷换水问题升级版-半导体制冷

虽然水冷不错,但是这个水冷会带来一个问题就是需要经常换水比较麻烦。有没有比较方便的东西可以一直产生冷呢?答案是有的,当你在淘宝Macbook pro散热器会出来一种叫做半导体散热器的玩意儿,这个玩意是上面愿意呢?简单的说就是把电转化成温度差。什么意思呢?请看这个图

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这个就是半导体制冷片,他输入直流电以后,把正面变成低温,反面变成高温,两面恒定会有一个温度差。这种产品最早是用在宇航类密闭空间的CPU温度控制的,后面民用就是饮水机。这种产品可以利用其正面的冷来对冲macbook底壳的热量。

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产生冷的面用一张导热的铝或者铜来传递冷,去对抗Macbook的热量。另外一面是半导体自己产生的热量,就靠我们前面说的铝合金翅片来散热

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所以淘宝就有了这种标品的半导体散热器

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比如图片这个 他的上面就是制冷面,紧密贴合macbook底壳,下面就是散热面,把半导体工作的热量排出来,当然图片画的蓝色的冷风是画错了,正常是吹的热风出来。

那么问题来了这种半导体淘宝非常多,到底哪种效果好呢?是买销量最高的产品还是看评价最好的产品。实际上淘宝的运营现在非常厉害了。普通人几乎无法分辨真实销量和真实评价,这个相信上过当的都知道。那么这里就跟大家科普下半导体怎么选购

7.1、制冷功率

第一肯定要选制冷功率大的半导体产品。制冷功率越大那么效果就会越好。但是制冷功率不等于输入功率,输入功率高的不一定制冷功率高。制冷功率是是输入功率乘以COP效率。

比如常规半导体COP效率是40%(大部分都是这个效率),那么输入100w,制冷功率就是40w。不要觉得少,因为半导体工作时候一面产生热量,剩余的60%产生热量去了。所以输入功率COP效率都很高的产品制冷量才大。

但是淘宝商家几乎不会标注COP效率,只会标注输入功率。而且标注输入功率时候还会虚标,比如60w的输入功率广告写成120w。这种最简单的办法就是让商家演示用电流电压表测试工作时的电流电压值,得出输入功率。不过需要提醒的是,半导体制冷片有个特点就是前几分钟输入功率和制冷效率都非常高,工作时间超过10分钟后效率就会降低,所以最好测试工作十分钟后的状态。

这里可以给大家一个简单结论。淘宝199一个的产品输入功率不到10w,压macbookair都压不住,所以这种产品智商税产品可以直接忽略,不要去看上千销量,淘宝的搜索权重和销量挂钩,所以运营厉害的商家都会做销量数据。

建议可以看400以上的产品,400以上的商品我曾经买过三家来测试MacbookPro 13 的i5处理器,再win系统下办公软件比正常温度会低10-15度,但是如果打游戏就只能低5度,风扇速度和没用散热器一个速度。所以400-600左右的产品基本只能压住MacbookAir或者Macbook pro 13轻中度使用。

7.2、制冷效率

半导体的制冷效率越高,工作时候电冷转换比也就越高。制冷效率的曲线和很多参数相关,这涉及到制冷领域的生产工艺相关参数。简单来说就是PN结电压,工作电压,基材纯度等多种参数的共同调整。

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一般的工业级半导体都可以做到40%的电冷转换效率,但是一些航空等级的半导体可以提升到60%以上。但是针对笔记本制冷领域,60%其实并不是特别理想,因为剩下40%的会产生热量,这个热量会带来较多的电能浪费,所以如果还要提升系统COP那就需要让半导体制冷片的背面散热速度足够快。

那么半导体再用水冷进行降温,那就可以把系统整体COP提升到极限,同时由于水冷散热总量相对同体积的铝合金翅片散热总量要高3倍左右,所以水冷系统的半导体制冷片可以安装超大功率的半导体,这样不仅输入功率提升COP能效也提升制冷总量自然提升

所以带水冷的半导体制冷系统基本可以看做半导体制冷领域的高端产品,而且就像普通PC机的DIY装机一样,高端的电脑主机基本都会考虑水冷系统,一方面是水冷系统可以加RGB闪光灯,打游戏时候的背光有种酷炫的感觉,还有一个重要的原因水冷的散热性能三倍于铝或者铜的翅片吹风散热。

一旦攒积攒过水冷的玩家,基本就停不下来,而且水冷系统的门槛也相当大,整套配件没有大1K是拿不下来的,而普通的铜翅片风扇也就是一两百。

所以半导体制冷领域的散热带了水冷价格也就突突上去了

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MacbookPro的水冷半导体淘宝大概有3家在做,其中只有两家是一体机设计,还有分离式的DIY产品暂时不做评测。这两款产品都制冷能力都不错,基本上MBP16机器用带水冷的半导体就可以压下来。

7.3.真正静音--为什么水冷噪音低

半导体散热器制冷时候是没有噪音的,但是实际工作时候却有声音,声音来源于半导体自己热量散发出去需要散热结构。第一种办法是铜管铝合金鳞片贴合热面,然后用风扇吹铝合金,第二种办法就是水冷系统的冷头去贴合半导体的热面,然后热量置换到水冷系统的水箱在吹风。两种方法最终都是吹风,但是后者的效果是前者的三部!

所以在散热同样的热量时候,后者的风速可以是前者的1/3即可。所以水冷系统的另外优秀点就表现出来了,噪音极低! 尤其是上图的第二散热器,噪音可以控制到8分贝以内,要知道夜晚的环境噪音都是20分分贝。8分贝真的是恐怖像夜晚花儿慢慢开放的声音。

7.4.不得不防---半导体制冷需要杜绝冷凝水产生

半导体水冷既然这么好,那有么有缺点呢?有,那就是半导体制冷系统的通病,主动制冷会产生冷凝水的。就是我们最开始提到的当底壳温度过低时候会产生冷凝水。

上面的的两家都具有温度锁定技术,可以把温度固定在环境温度,这样就可以永不起水

但是实际上如果只是把温度锁定在常温或则比常温低5度以内的话,MBP16低任务是可以压住,但是高任务的时候,热量还是无法快速对冲掉,也压不住MBP16,面对这个问题有两个解决方案。

1.MBP16内部加导热硅胶片,增大导热面积。由于导热速度加快,热量可以快速到达底壳,所以设置比常温低个3-5度的温度也能压住高热的MBP,同时也不会产生冷凝水。

2.MBP16高热时候温度设定比常温低10-15度,因为底壳快速发热所以不会产生冷凝水。当MBP16高热任务处理完了以后低热状况调回比长常温低2-3度。这样低热也不起水。

两种方法都可以实现既能压住MBP16,同时也不会产生冷凝水。但是两个方法都有问题需要处理。

方法1需要动手拆底壳加导热硅胶片,方法2需要时刻关注CPU的情况(否则低热时候还是非常低温度那就会起水)。

我自己是个比较懒的人,所有我采用了方法二,高热调高温降,低热调低温降。但是即使我很小心,仍然出现过忘记切换档位,电脑产生了大量冷凝水,最后画了1k多送修了。

7.4.自动防冷凝水有没有办法?

有没有更好的办法,当然聪明的你想到了自动检测MBP16的CPU温度来调节温度下降。

因为底壳温度会因为产生的冷而无法真实检测电脑热量。只有检测CPU的温度才能根据CPU的温度来设定底壳温度,这样才能最安全的防止起水。做法也非常简单,电脑上运行一个温度检测软件,检测cpu的状态,实时把CPU的温度通过USB或者蓝牙的方式发送给散热器。散热根据接收的CPU温度值来决定用多低的温度来制冷底壳。如果CPU很都90+了,可以把底壳调整到比环境温度低10-15度,如果60+可以调整到比环境温度低6-7度,如果50+,那就低2-3度,如果30度或者电脑都关机了就停止制冷。

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这款产品就完美的实现了监控CPU温度来控制制冷器的温度

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横坐标是CPU温度 纵坐标是底壳设定温度,方块里是可以自己定义设置温度比环境温度低多少度。这里的设置很奇怪的是并不是直接设置底壳温度,而是设置的是比环境温度低多少度,这个是为什么呢?

可能大家都比较清楚我们一天24小时的温度都是变化的晚上比白天更冷一些,如果晚上设置温度是室温18度,到了白天中午都30度了,底壳仍然保持18度的设置,那肯定会起水的。所以温度的设定还要动态参考环境温度。

很多人好奇这款散热器是怎么检测CPU温度的呢?答案其实很简单,蓝牙BLE技术。macbook上可以运行温度检测软件,实时检测cpu温度,然后通过蓝牙传输给散热器。这样散热器就能根据cpu温度进行制冷调控。这就大大解决了高热需要高温降,低热时候低温降的温度。

当然这种高科技产品价格比前面两种都要贵些

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售价高达1800,1800基本等于 1/10个 M1Max了。但是花1.8w买个M1max还要去吃各种兼容性的问题,还不如花1.8k把MBP16的性能完全释放,寿命再延长5年。等5年Arm的兼容性也好了以后靠考虑换M1。榨干MBP16上花的每一分钱。 购买可以TB搜索"冰暴龙王散热器"。坛友购买可以暗号张大妈,晒单会有你懂得福利赠送。

实际上不仅仅MBP16 需要散热。MBP15 MBP13都可以用这个散热器来进行散热。目前已经帮助近200多位高配MBP16用户实现降频,每个用户用上以后都激动的晒单了。

8.实际效果

如果你的电脑不是成天100%满负荷跑渲染或者其他高负载任务,那么用上这个散热器以后,原来的降频问题就会一扫而空,风扇速度也会从慢速降低到3000转一下。CPU高负载的时候的温度基本会从90+降低到75+左右。低负载的时候cpu会从70+降低到40+。

但是实际会有部分人高负载时候只时达到不降频的状态,风扇还是会转的很大声,原因就在于这些人的电脑长期跑高热任务,CPU的硅脂已经耗尽,因为硅脂是有使用寿命的,高热情况下硅脂会慢慢挥发。硅脂少了以后CPU的热量就无法很快传导出来,所以要么换新的硅脂要么换硅脂同时再加贴导热硅胶片让传导面积加大。这样保证可以把MBP16压倒高负荷100%运行电脑的风扇也几乎听不见。

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