Ultrabook技術解析

從26年前，東芝推出了全球第一臺筆記本電腦T1100，到如今，筆記本電腦市場價值已經膨脹到數百億美元。不過，在筆記本電腦未來的天際線上，正漂浮著幾朵令人不安的陰云。

2011年

高性能、超輕薄的Ultrabook開辟了移動計算的新方向。

2008年

蘋果推出Macbook Air，其輕薄和創新設計讓人側目。

2006年

東芝Portege R200成為當年的輕薄之冠，開啟超輕薄新時代。

1998年

IBM ThinkPad 600成為最受歡迎的機型，開始衍生便攜機種。

1995年

IBM ThinkPad 760CD放入光驅，掀開多媒體浪潮。

1990年

東芝Dynabook 5200C將彩色屏幕引入筆記本電腦。

1985年

東芝推出第一臺筆記本電腦T1100，開啟移動時代。

今年對于筆記本電腦來說是一個特殊的年份。26年前，東芝推出了世界上第一款筆記本電腦T1100，而迎來26周歲生日的筆記本電腦已經是擁有數十個品牌、數百個用戶定位、成千上萬個型號、擁有數百億美元市場、舉足輕重的IT產品。不過，筆記本電腦的26周歲生日注定不會順心：此前兩年，在Atom處理器出世之后，廉價的“上網本”就已經將原本利潤豐厚的超便攜型筆記本電腦擠得幾乎無法生存；而就在去年，北京時間2010年1月28日凌晨2時，蘋果總裁喬布斯正式宣布了iPad的誕生，在上網本、平板電腦乃至智能手機的威脅下，筆記本電腦做為個人辦公娛樂平臺的地位正面臨著前所未有的挑戰。

不過，筆記本電腦的前途并非一片黑暗。英特爾在年初的Computex 2011上提出了雄心勃勃的“Ultrabook”計劃，性能指標直指MacBook Air，這一計劃已經得到了華碩、惠普和索尼等行業巨頭的響應，最早一批產品將在今年9月左右上市。借助計算技術、能源技術、半導體技術的關鍵進步，筆記本電腦正逐步將便攜性、高性能和適中的價格結合得更加緊密。如今，筆記本電腦正處在一個微妙的發展時期，何去何從，這或許將決定它未來10年的命運。

筆記本電腦路在何方

筆記本電腦路在何方？這個問題不同的人將會給出不同的答案。至少從目前看來，筆記本電腦與臺式電腦、平板電腦相比仍處主流地位，它的核心價值，也就是便攜性和性能的高度統一，是指引筆記本電腦發展方向的路標。

輕薄之路——堅定不移的發展方向

如果說蘋果引導了最近幾年來個人隨身數字裝備（從MP3直到筆記本電腦）的發展潮流的話，恐怕不會有人提出異議。不過，與自家大紅大紫的iPod和iPad相比，MacBook Air的開局并不算順利，但它所代表的發展方向無疑是正確的：筆記本電腦應該是性能和便攜能力結合得最好的平臺，也就是說，輕薄化是筆記本電腦平臺的大勢所趨。

此前除了超輕薄類型產品外，筆記本電腦重量減輕的速度一直相當緩慢，以經典的ThinkPad T系列為例，T23的官方標稱重量為2.5kg，從T40到T61，整整5代產品的官方標稱重量都是2.2kg~2.3kg。此外甚至還出現過逆歷史潮流而動的情況——比如在不給力且短命的Pentium 4 M時代，幾乎所有的型號都出現了重量比上代產品增加的問題。不過，隨著各類配件技術的進步，筆記本電腦的輕薄時代即將到來，以蘋果的MacBook Air系列為代表的輕薄、高性能、超長待機時間的產品正在迅速成長，下文中筆者將針對這一技術趨勢做深入的闡述。

高性能之路——仍有生存之道

多年以來，無論是以ThinkPad系列或惠普EliteBook W系列為代表的專業型筆記本電腦，還是以Alienware M系列為代表的游戲型筆記本電腦，頭頂都閃耀著高端的光環，盡管售價已經下降了很多，但它們依然是普通用戶難以問津的產品。

另一方面，技術的進步已經使得高性能筆記本電腦不必付出太多的重量和體積代價，這方面最佳的例子就是固態硬盤的出現和逐步普及。此外，盡管高性能的獨立顯示卡和處理器依然是耗能大戶，也同樣需要更好的散熱，但新的處理器和顯示卡的性能毋庸置疑更加強悍，節能性也顯著增強。特別是以Sandy Bridge為代表的新一代處理器已經集成了性能相當不錯的GPU，同時還保持著強悍的運算能力，這也使得獨立顯示卡不必隨時運行，筆記本電腦的續航能力也能夠進一步提高。無論如何，性能始終是筆記本電腦平臺的另外一面，因此高性能之路也仍有生存之道。

廉價之路——未知的前途

不可否認的是，個人電腦的價格已經有了很大的下降，普通的筆記本電腦的價格已經下降到大約500美元，只有10年前的1/5。

價格是一把雙刃劍。一方面，低廉的價格可以讓更多用戶享受到筆記本電腦，另一方面，廉價也使得大部分筆記本電腦喪失了自己的“個性”，同質現象越來越嚴重，不同品牌的同級產品除了外觀不同外，再無自己的特色。廉價也同時犧牲了配件的品質，并對便攜性和性能造成不利的影響，如采用12mm而非9mm厚的光驅、采用較厚重的屏幕而非超薄的屏幕等等。

筆記本電腦價格繼續下降的空間已經不大，平板電腦的強勢，已經使得上網本幾乎陷入停滯之中，但筆記本電腦與平板電腦是兩類不同的平臺，與上網本的功能重疊更大。在500美元以下的市場中，筆記本電腦將如何發展，目前還有待觀察。

墨守成規之路——黯淡的結局

進入2011年以來，技術的進步可能將給筆記本電腦帶來一些革命性的變化，其中包括融合了CPU和GPU的嶄新處理器，逐漸普及、性能越來越強悍的固態硬盤，超高速的外部接口，高清晰度且省電的屏幕，能量密度更高的電池以及全新的操作系統等等。同時，光存儲系統的作用越來越小，擴展插槽也逐步淡出歷史舞臺，省去這些設備可以節約可觀的空間和一定成本。這也是英特爾開始力推輕薄、高性能并且價格在1000美元以下的“Ultrabook”的理由。

筆記本電腦平臺的發展需要設計師、配件廠商、零部件供應商、軟件和操作系統供應商的共同努力，在這個變革的時代，墨守成規就意味著滅亡之道。7月中旬，蘋果宣布了MacBook的停產，此后它的筆記本電腦產品線中將僅剩下面向輕薄的MacBook Air和面向較高性能的MacBook Pro，或許從蘋果的動態中我們可以看出一些端倪。

Ultrabook——新熱點

隨著第四代MacBook Air的推出，Ultrabook的概念也逐漸升溫。業界普遍認為，Ultrabook是PC機對抗越來越強勢的MacBook Air的必然選擇。

Ultrabook的主要特征

英特爾在Computex 2011上描繪了Ultrabook的主要特征：它是結合了筆記本電腦和平板電腦優點的輕薄型高性能產品。首先，Ultrabook是一類筆記本電腦，如同英特爾中國區總裁楊敘評價的那樣，筆記本電腦適合用于創造內容，而平板電腦則更適合享受內容，而Ultrabook顯然符合前者的定義，性能也比平板電腦高得多。其次，Ultrabook擁有平板電腦的優點，它的重量和尺寸比平板電腦稍大，但移動性同樣優秀。同時，Ultrabook也能保持一個月左右的待機時間、5~7小時的使用時間和即開即用能力。實際上，第一代Ultrabook的性能非常接近MacBook Air的特征，它們與MacBook Air屬于同一個種類，也是競爭對手。

Ultrabook的定位

Ultrabook是在IT科技發展到一定程度之后，部分主流筆記本電腦將會進化到的一種形態，甚至連MacBook Air，也不過是同樣形態的蘋果式表達而已。盡管MacBook Air非常受歡迎，但它的軟件平臺畢竟是Mac OS，對于大多數習慣于Windows的筆記本電腦用戶的吸引力還不夠強，如果能夠推動其他廠商借鑒蘋果的經驗，那么Ultrabook將會擁有更為龐大的用戶群體和良好的發展前景，做為這類筆記本電腦唯一的處理器供應商，英特爾顯然樂于見到這個結果，當然也包括蘋果MacBook Air的進一步熱銷，而ARM處理器則受限于性能而無法染指這一平臺。

對于平板電腦而言，Ultrabook的尺寸和重量都比它大，定位也明顯更高，用途更不一樣，因此二者的競爭關系并不明顯，正如同iPad和MacBook Air的區別。對于現代人士來說，同時擁有Ultrabook和平板電腦也是很平常的事情，二者一個用于創造內容，一個用于享受內容。

Ultrabook的發展

英特爾認為，Ultrabook可能經過數代發展才能夠成熟并最終為用戶所接受。英特爾把Ultrabook的發展分為3步：首先從目前開始，利用第二代超低電壓Core i系列處理器按照參考設計搭建Ultrabook。第二階段則圍繞22nm工藝的Ivy Bridge處理器和Chief River平臺展開，USB 3.0接口和Thunderbolt技術將得以應用。第三階段則將會應用英特爾的Haswell處理器，節電性更佳，性能也更強悍。

英特爾已經提供了一系列Ultrabook的參考設計，并進行了物料成本匡算，最終Ultrabook的銷售價格將被控制在1000美元之內。

即將上市的Ultrabook

目前，華碩、聯想等廠商已經開發了多款Ultrabook，預計從9月份開始逐漸上市。華碩的UX21是一款11.6英寸的Ultrabook，采用全金屬外殼，重量大約1.1kg，續航力大約6~7小時。在Computex 2011上，已經有不少媒體人士和參觀者把玩了這款產品。另一款13英寸的UX31在規格上比前者略高，并擁有讀卡器。聯想則推出了IdeaPad U300s，也是一款13英寸機型，但似乎并未如華碩那樣采用了全鋁合金機殼，而是采用了A殼和D殼為鋁合金、B殼和C殼為復合材料的材質。宏基的13英寸Ultrabook則被命名為Aspire 3951，是一款13英寸、全鋁合金外殼的產品，重約1.4kg，大部分接口和散熱口被設計在背部，它預計在今年第四季度上市。同樣準備在第四季度上市的是惠普和戴爾的Ultrabook，但目前我們還不知道它們的具體信息。

Ultrabook的關鍵技術

英特爾樂觀地預計，到2012年底，Ultrabook的銷量可以占到筆記本電腦市場的40%。那么，Ultrabook真的能夠如此成功嗎？我們來分析一下它的幾項關鍵的技術。

處理器

在處理器層面上，英特爾最新的低耗電移動處理器是所有輕薄型筆記本電腦的選擇，無論是MacBook Air還是Ultrabook莫不如此。Sandy Bridge處理器將CPU、GPU和視頻處理等功能原生集成，并保持了相當不錯的能效比，而下一代Ivy Bridge處理器則是在前者基礎上進行改進，預計于2012年上半年正式上市。

Ivy Bridge處理器達到10億個晶體管，但在內部架構上與上一代Sandy Bridge相比并不會有太大的變化，最大的改進是采用22nm工藝和三柵極晶體管，這是一個革命性的進步。同時，它的GPU部分最多可以擁有16個執行單元，并支持DirectX 11、OpenGL 3.1、OpenCL 1.1、獨立三屏幕輸出、HDMI 1.4和DisplayPort 1.1等特性。除此之外，它還支持PCI-E 3.0、低壓的DDR3L-1333內存等特性，配用的芯片組Panther Point則原生支持USB3.0。移動處理器規格方面與Sandy Bridge一致，最高性能的處理器為四核，TDP為55W，節能型低電壓版TDP則為17W，但運行頻率將更高。英特爾預計，Ivy Bridge將會帶來20%~30%的性能提升。

關于Ivy Bridge的下一代產品Haswell，目前還沒有更多的消息傳來，只知道它將支持AVX 2.0和可配置的TDP技術。我們有理由相信，移動版Haswell處理器將會更適合超輕薄和高性能的應用，這是一個利好消息。不過，對于Ultrabook和MacBookAir而言，處理器是公平的——英特爾不會對蘋果停售這些處理器，也不會特地針對Ultrabook強化。

固態硬盤

固態硬盤的成本正緩慢而不可逆轉地下降。可想而知，Ultrabook平臺將是固態硬盤下一個即將完全占領的領域。蘋果MacBook Air的固態硬盤供應商為三星和東芝兩家，持續讀寫速度可以達到200MB/s以上。其獨特的“模塊固態硬盤棒”設計比傳統的1.8英寸和2.5英寸固態硬盤重量和體積都更小。

目前我們還不知道Ultrabook的固態硬盤采用何種形態，或許這方面的規定并不嚴格，面向極致輕薄的產品可能會與MacBook Air一樣采用擴展插卡的形式，而標準的1.8英寸外形產品也會在要求不那么高的機型中應用。不過對Ultrabook來說，固態硬盤是少數可以更換的組件之一，即使是MacBook Air，也有東芝的Blade X-gale、采用SandForce主控的OWC Mercury Aura Pro Express以及銀箭PhotoFast可以選擇。如果英特爾開放固態硬盤規格，則可能成為Ultrabook的制勝殺手锏之一。

超高速接口和互聯技術

Thunderbolt接口絕對可以算做是第四代MacBook Air的一大亮點，這也是英特爾的一大勝利。2011年2月，英特爾發布了Thunderbolt接口，Thunderbolt融合了PCI-E數據傳輸技術和DisplayPort顯示技術，采用專用控制芯片驅動，通過PCI -E與DisplayPort總線與系統芯片組相連，可提供雙通道10Gb/s的傳輸速率。其中PCI-E用于數據傳輸，DisplayPort則用于顯示信號傳輸。如果采用硅光子學技術和光纖連接，可以達到最高雙路100Gb/s的傳輸速度，并將傳輸距離由目前的3m擴展到100m之內。Thunderbolt不會取代USB3.0，二者的關系是互補的。很顯然，Thunderbolt接口也將在Ultrabook上出現，并進一步擴展到所有的筆記本電腦平臺。

在遠程和近程無線連接方面，由于Wireless USB一直沒有結果，而無論WHDI和Wireless HD等技術又有一定專屬性，因此未來Ultrabook的高速無線連接技術目前還不明朗。這也將是未來數年發展的重點。

外殼和散熱技術

鋁鎂合金是Ultrabook最為理想的外殼材質，MacBook Air的鋁鎂合金一體式外殼不但外觀非常優美，還能夠為整個系統提供強固的保護。不過，由于一體式外殼的加工非常困難，只有少數廠商擁有此類精密的數控加工技術，而其產能大部分已經被蘋果所壟斷，因此第一代Ultrabook的外殼竟成為它發展的瓶頸之一。流行的外殼材質中，玻璃纖維增強樹脂材料成本較為低廉，但單位體積的強度不如鋁鎂合金，而且散熱性較差；碳纖維增強樹脂可以保證一定強度，但成本并不低，特別是在制作外殼這種較為復雜的產品時，模具的設計和加工也提高了不少成本。鈦合金的價格太高，加工比鋁鎂合金更困難，預計成本1000美元以內的Ultrabook根本無法采用。鑒于外殼的困境，第一代Ultrabook采用鋁鎂合金+增強樹脂的外殼方案較為合適，非一體成型的鋁鎂合金的頂蓋和底殼加工成本低廉，也能夠起到散熱作用，而非重點部位的樹脂基復合材料可以進一步降低成本。

想要采用高性能的處理器和顯示核心，強悍的散熱設計也必不可少。為了取得超越MacBook Air的性能，部分Ultrabook可能會犧牲一定的移動性和外觀，使用性能更強的移動版Core i7處理器，這就對散熱提出了更高的要求。不過，自從熱管散熱技術應用以來，近年來移動平臺的散熱技術并未出現革命性的變化，一些新技術，如固態風扇技術，離實用化還有一段距離。我們也期待著散熱技術的革命能夠讓Ultrabook的性能更上層樓。

擴展和附件技術

想當年，Wintel聯盟正是憑借靈活的擴展性和可選擇性用PC擊敗了蘋果的Mac，不過時過境遷，在筆記本電腦，特別是Ultrabook平臺上，可擴展性和輕薄便攜之間已經產生了相當大的矛盾。二者相權，蘋果選擇了犧牲可擴展性；而對Ultrabook陣營來說，是否保留一定的擴展性成為了兩難的問題。一方面，保留可擴展性可以吸引希望能夠升級自己電腦的用戶，采用標準零件更可以降低成本；但另一方面，便攜性也會受到損害。如何在通用性和擴展性以及便攜性之間取得平衡，將是英特爾和相關廠商今后關注的重要問題。

此外，蘋果還擁有大量的可擴展附件，而目前大部分筆記本電腦廠商的可擴展附件甚至不能相互通用，英特爾應該在規劃Ultrabook平臺的同時，進一步推進可擴展附件的標準化，如基于Thunderbolt技術的高性能擴展塢和外置存儲附件、外置式或模塊式鋰電池等等，這將為Ultrabook提供更強的競爭力。

電源和節能技術

由于傳統的18650鋰離子電池的直徑已經達到18mm，在Ultrabook中難以應用，因此Ultrabook多采用不可更換的鋰聚合物電池。從歷代MacBook Air的電池容量進步來看，目前35Wh和50Wh的電池組在重量和續航時間上已經取得了很好的平衡，500~1000次的循環次數也基本滿足電腦全壽命周期（3~5年）的需求。不過，鋰電池的正負極材料還有相當大的潛力可挖，在未來2~3年內，容量仍可望提高20%~30%，可循環次數提高到1000次以上，為Ultrabook的續航力提供更好的保障。

除了開源之外，節流更是必不可少。在處理器層面，英特爾將進一步強化節電能力，同時選擇能耗更低的液晶屏幕、固態硬盤和內存等組件。同時，Ultrabook平臺還強化了節能狀態下的客戶體驗：Smart Connect技術允許Ultrabook在休眠模式下仍可在后臺更新Web應用程序，比如email客戶端和Twitter、Facebook應用，用戶不必為了接收最新信息而使電腦保持在打開狀態。Rapid Start技術則是一種快速啟動技術，將休眠前的數據保存于閃存中，從休眠中可以即刻恢復到正常工作狀態。

軟件平臺技術

操作系統的易用性一直是蘋果系列產品的優勢，隨著第四代MacBook Air發布Mac OS X Lion操作系統則更進一步鞏固了這一優勢，令蘋果電腦的易用性如同iPad一般。比如Multi-touch多重觸感操控，MacBook Air的觸控板可以完成比普通筆記本電腦的觸控板更多的操作。此外，它還擁有Mission Control、Launchpad、AirDrop等功能，這些都令Windows 7相形見絀。此外，Mac OS X對系統資源的占用也更小。經過了不成功的Windows vista和救急的Windows 7，如果Windows 8能夠實現更多滿足移動應用的功能，Ultrabook將會由此受益。

此外，有消息稱，無論是微軟還是蘋果都在致力于將平板電腦和個人電腦的操作系統統一起來。微軟將在Windows 8中加入對ARM處理器的支持，而蘋果也在Mac OS X中加入了觸摸功能，看起來這是一件相當完美的事情，但也許需要5年以上的時間來完善，當軟件平臺大一統之后，平板電腦和Ultrabook之間恐怕將面臨更直接的競爭。

開啟新藍海

Ultrabook不僅滿足了用戶對移動能力和性能的雙重需求，并且開辟了新的筆記本電腦市場空間，讓高高在上的邊緣化產品，成為市場的主流。從這個角度上來看，Ultrabook可謂前途無量。

引領時代潮流的MacBook Air

有時候我們不得不贊嘆蘋果豐富的想象力和果斷的行動力，如今MacBook Air正沿著它同門兄弟的成功之路前進。最新的采用Sandy Bridge處理器的MacBook Air筆記本電腦已經是這一系列的第四代產品，設計上完全成熟，性能則更上一層樓，價格也更為親民。目前在Apple Store中，最便宜的11英寸型號為999美元，13英寸型號為1299美元，其他廠商在第一代MacBook Air推出3年多之后還沒有類似的產品。

MacBook Air一個重要的特征是極至輕薄，第一代產品就達到了3.0磅（約合1.36kg）的重量，11英寸產品則僅有2.3磅（約合1.04kg）。最新的MacBook Air的重量指標則是11英寸2.38磅（1.08kg），13英寸2.96磅（1.34kg）。

在輕薄之外，MacBook Air的性能也不容小覷。第二代和第三代MacBook Air（13英寸型號）分別采用了NVIDIA GeForce 9400M/320M獨立顯示卡，而第四代產品則是置于處理器中的Intel Graphics HD3000。隨著固態硬盤技術的進步，MacBook Air的磁盤性能（采用三星主控芯片）也有了較大提升，這使得它們的性能凌駕于市場大部分產品之上。更加值得一提的是Thunderbolt接口，它是一種“萬用接口”，能夠提供12倍于USB2.0的傳輸速度和10W的外設供電能力。

MacBook Air還擁有超強的待機能力。MacBook Air3/4裝備了35Wh（11英寸）和50Wh（13英寸）的鋰聚合物電池，足以保證5~7小時的使用時間和1個月的待機時間。借助快速待機恢復技術，幾乎可以與iPhone和iPad一樣做到即開即用，使用十分方便。

拆解后的MacBook Air4 13英寸筆記本電腦。