本文转载自电子工程专辑
基于Lunar Lake的ThinkPad X1 Carbon笔记本重量就只有984g,如果拿这台笔记本和几年前重达2kg的游戏本比玩游戏谁更强,会怎样?
笔记本PC对于iGPU集显或核显性能的追逐,是从很久以前就开始的。在笔记本处理器的发展历史中,有不少看起来奇葩又有趣的设计,用以强调iGPU性能,期望免去系统层面增加dGPU独显的需要。
比如在酷睿处理器的历史上,代号为Kaby Lake-G的产品(2018年,酷睿8代),整个芯片由3片die构成(下图):最右边的是酷睿8代处理器,左边的则分别是Radeon RX Vega GPU,以及专用的HBM2显存(4GB)——你没看错,是AMD的GPU,而且还用上了尊贵的HBM2。听闻这是彼时Intel与AMD和解后的一代产物,传言和Raja Koduri有关。
从堆料和封装手法来看,这在当时绝对算得上是集显王者。当年也有不少新闻报道说这款集显在游戏性能上超过了GeForce GTX 1060 Max-Q独显。只不过OEM厂商对此好像并不是很积极。已知面向市场、搭载Kaby Lake-G芯片的笔记本好像就只有3款——就其时PC市场的芯片集成度需求,这个结果也在意料之中。此后,Intel和AMD也再无这种程度的合作产品问世。
最近我们拿到一台采用酷睿i7-8705G(Kaby Lake-G)的戴尔XPS 15 9575笔记本。既然传说Kaby Lake-G的集显性能超越GTX 1060 Max-Q,把这款笔记本称作“游戏本”应该也不过分吧,毕竟GeForce RTX 20系显卡当时都还没有发布。加上整机2kg重量足以锻炼臂力,这绝对是名副其实的游戏本。
这两台笔记本的共同特点,大概就是都可以算指纹收集器
如果用时下Windows PC中最强核显的Lunar Lake(酷睿Ultra 200V)对战当年的Kaby Lake-G(酷睿8代),会是怎样呢?为了凸显这种冲突感,Lunar Lake阵营我们选择一款在重量上比较极致的联想ThinkPad X1 Carbon Aura AI 2025(又名ThinkPad X1 Carbon Gen 13),整机重量仅有984g,连XPS 15 9575的一半都不到。这也算是昔日游戏本和今日极致轻薄本之间的对决了吧。
昔日游戏本 vs 今日极致轻薄本
本次体验对比的双方规格参数如下——同时也拉来了前不久我们体验过的华硕灵耀14 Air笔记本做陪衬。灵耀14 Air虽说在重量方面不及ThinkPad X1 Carbon Gen 13那么极致,但它绝对可以算作是Lunar Lake解决方案OEM层面的标准答案:
我们对戴尔XPS 15 9575这台笔记本颇感意外的一点是,其整机重量竟然超过了2kg。加上130W的电源适配器,这是奔着3kg去的旅行重量,是以独显本的气势藏了一枚集显芯片。
虽然我们没有拆开XPS 15 9575细看其内部,但2kg的重量,一方面可能在于超敦实的CNC铝合金外壳——所以其质感和坚固性摸起来都有一股迎面而来的高端感;另一方面,这也是一台屏幕可360°翻转的二合一笔记本,额外的机械结构也增加了设备的重量负担;
还有一点,猜测XPS 15 9575模具可能有配更高端处理器型号的打算,比如标称TDP 100W的酷睿i7-8809G(Radeon独显部分的规格也略高),所以预留了相当的散热设计余量。最终到底有没有给配Kaby Lake-G的最高配型号,就不得而知了。
XPS 15 9575应该被称作“重薄本”
而联想ThinkPad X1 Carbon Gen 13这边,除了在轻薄本中都算是高调的售价(1.7万上下),传说中延续军工级用料,所用屏幕抗反射、抗污涂层据说比TB控制器成本都还要高,SSD少见地用上了最新的PCIe Gen 5规格之外,~984g的重量还是存在设计层面的一定妥协的。比如这台笔记本的电池容量就只有57Wh,决定了其续航不会比同期的其他Lunar Lake笔记本强。
这两台笔记本拿在手上的感知差异,可以用十分巨大来形容:无论是XPS 15 9575以相对还算薄的机身、外观上颇具欺骗性的“非游戏本”设计,却有如此意外和存在感极强的2公斤重量;还是打开包装掂在手里,都颇有一种“这机器真的不是空壳吗”质疑的ThinkPad X1 Carbon Gen 13,那的确是反差强烈。
曾经最强集显 vs 现在最强核显
Kaby Lake-G和Lunar Lake在设计上都有其独特性。
电子工程专辑已经就Lunar Lake数度撰文,也做过了详细的体验。它是目前在售Windows笔记本处理器里头,iGPU核显性能最强的产品:Xe2新架构,增配XMX矩阵扩展单元——虽说Intel可能主要想强调AI性能,但图形渲染能力也有50%的提升。前不久的体验文章里,我们就说现在的核显,应付多年前的3A老游戏全高画质完全不在话下。
Kaby Lake-G和Lunar Lake在设计上都有其独特性。
电子工程专辑已经就Lunar Lake数度撰文,也做过了详细的体验。它是目前在售Windows笔记本处理器里头,iGPU核显性能最强的产品:Xe2新架构,增配XMX矩阵扩展单元——虽说Intel可能主要想强调AI性能,但图形渲染能力也有50%的提升。前不久的体验文章里,我们就说现在的核显,应付多年前的3A老游戏全高画质完全不在话下。
Kaby Lake-G的构成及EMIB封装细节;来源:Lau, John. (2023). State-of-the-Art in Chiplets Horizontal Communications. Journal of Microelectronics and Electronic Packaging. 20.10.4071/001c.81977.
其次,封装内还有个HBM2 die stack,容量大小4GB。这在2018年算得上是非常奢侈的集显规格。而且GPU和HBM2之间采用EMIB硅桥互联,也就是Intel的2.5D先进封装方案。Kaby Lake-G极有可能是Intel首次用上EMIB技术的芯片产品。就这个角度来看,Intel的foundry业务也算是很早就经历了所谓multi-vendor chiplet-based方案。
虽然2018年有媒体报道说NV应当为此感到恐惧,但显然从上述高抽象层级来看,Kaby Lake-G虽然技术上挺有趣,但实在没有可持续的商业价值,性能收益和性价比都相当低。所以Kaby Lake-G未有相似思路的后续产品也很好理解。
这片名为Radeon RX Vega M GL/GH的GPU基于GCN 4.0架构。对现代游戏来说,挺有价值的一点是支持DirectX 12_0。从TechPowerUP的资料来看,满血版Radeon RX Vega M GH总共50亿晶体管,die尺寸208mm²,1536个shader核心;残血版的Radeon RX Vega M GL则为1280个shading单元,80个TMU, 32个ROP。
我们手上的酷睿i7-8705G搭载的正是后者,931MHz基频,boost频率1011MHz。当年的新闻报道说,Kaby Lake-G的这枚集显性能堪比GTX 1060 Max-Q,果真如此吗?
网上能找到GTX 1060 Max-Q的Time Spy跑分中位数在3400分上下(基于Notebookcheck的数据库)。Kaby Lake-G(Radeon RX Vega M GL)在上述测试中跑到2239分,与当年的甜品级笔记本独显显然还是有差距的。(所以是不是不应该叫游戏本了?…
即便满血版Radeon RX Vega M GH多出20%着色单元,就算测试得分线性增加20%,也仍旧达不到GTX 1060 Max-Q的程度。这也说明对OEM厂商而言,Kaby Lake-G当年的确算不上是个优选——尤其成本大概是Kaby Lake-G的一大弱势。
而相较当代最强核显,从3DMark的两项DirectX 12图形渲染测试结果来看,Lunar Lake相比Kaby Lake-G领先至多90%。可见即便是自2018年起唱衰摩尔定律的声音不断,集显性能的提升也依旧不是盖的。而且要考虑这是2公斤和984克笔记本的对比。
超轻薄的代价:ThinkPad性能发挥有点抽象
不过ThinkPad X1 Carbon Gen 13作为一台仅重984g的超轻薄本,在性能释放上还是存在诸多妥协的,至少相比灵耀14 Air这样的标准答案而言是如此。从AIDA64的FPU单烤压力测试来看,这台笔记本的CPU封装温度与功耗变化情况是这样的:
测试过程中,这台笔记本的CPU封装温度能在96℃坚持1分半钟,随后进入到奇怪的上下行周期:时而在70℃+,时而又回到90℃附近。相对应的,CPU封装功耗除了这前1分半钟能维持在平均34W附近(最高41.1W),后续8分多钟普遍在18-33W功耗区间内上下摆动。
在CPU的温度与功耗墙都不起作用的情况下,猜测有未记录的其他参数(如供电温度,其他组件的电流与电压,操作系统的调度策略等)存在瓶颈,影响到了Lunar Lake的性能发挥。
这也导致在绝大部分性能测试中,ThinkPad X1 Carbon Gen 13的得分都非常不稳定——有时有±60%的不稳定摆幅,相较灵耀14 Air的性能发挥有显著差异。这种差异在游戏测试里尤为突出。所以我们也做了AIDA64 FPU+FurMark双烤测试的处理器功耗与温度追踪:
在双烤压力测试中,处理器除了前1分半钟CPU封装温度摸到87-88℃,后续任何时刻CPU封装温度也都不到70℃;CPU封装功耗周期性摆动:从曲线图来看,封装内影响这种摆动的是核显,CPU核心此时分配到的功耗只有6-7W。
另外值得一提的是,ThinkPad X1 Carbon Gen 13在双烤测试中倾向于给iGPU核显分配更多的功耗资源。这和灵耀14 Air的功耗预算配给有着很大的不同。这些与OS调度策略都有更大关联。猜测这是ThinkPad X1 Carbon Gen 13在玩游戏和图形渲染测试时,性能非常不稳定的原因。
这在同样采用Lunar Lake处理器的灵耀14 Air体验中,是不曾有过的情况。另外,多轮Cinebench R23测试期间的功耗与温度数据追踪也能验证这台ThinkPad笔记本在持续性能上的不稳定:
第一轮和第二轮测试相对正常,CPU 封装温度能达到96℃,CPU封装功耗触顶42.4W,平均34W。但从第三轮开始,温度和功耗曲线都出现了塌陷:CPU封装温度降到75℃的同时,CPU封装功耗来到19W附近。只不过在后续的测试里,CPU封装功耗仍然有机会回到40W,虽然时间短了很多。
其中更深层次的原因,还需要对笔记本更多参数做更细致的深入才有机会发现了。不过到这里,基本可以总结:ThinkPad X1 Carbon Gen 13的确不适合游戏,也不适合需要长时持续性能发挥的应用。这大概就是984g的代价之一了…(虽然从后续的游戏测试会看到,其游戏性能也依旧好于2公斤重的XPS 15 9575)
当年的最强集显:偏保守的性能发挥
XPS 15 9575的性能发挥就正常不少了,毕竟是2公斤的笔记本…而且为了探究这台笔记本的性能上限,测试前通过命令行在控制面板的电源计划中手动开启高性能选项(ThinkPad X1 Carbon Gen 13采用平衡电源计划,及系统设置中的“最高性能”模式进行测试)。
似乎从观察到相对保守的性能策略来看,XPS 15 9575算得上是一台性能发挥稳如泰山的游戏本(or 全能本?)。这一点从不间断Cinebench R23循环测试结果也能看得出来:
虽然和意料中的一样,Kaby Lake-G在Cinebench R23测试中的多线程性能仅有Lunar Lake的大约40%(两者都是8线程…),但XPS 15 9575在半小时的测试里,不同轮次测试结果形成的基本就是一条直线;半小时性能稳定性大约为97.5%。
不过对于Kaby Lake-G而言,我们真正关心的还是片上的Radeon GPU能拿到多少功耗预算。基于FurMark图形渲染压力测试可见:
这项测试全程,HWInfo数据追踪给出的Radeon GPU芯片功耗(GPU chip power)都稳定在38W附近(注:该数据可能不够准确,偏离±5%)。而且这颗GPU的性能全力发挥,似乎也不怎么受到CPU负载压力的影响。从Radeon RX Vega M GL标称参考功耗来看,XPS 15 9575可能也并未发挥出这颗集显的全部实力。
且在针对CPU的单烤压力测试中,CPU封装温度最多也只在85℃附近徘徊,CPU封装功耗最高58.9W;针对CPU+GPU的双烤压力测试时,GPU在达到38W的功耗时,GPU热敏二极管(一种嵌入进GPU内部的温度传感器)测得温度只是在57℃附近。
可见这2公斤堆起来的散热方案还是给力的,同时系统整体的性能发挥偏保守。这是个明显还能塞进更多性能发挥余量的笔记本。
游戏性能对比:984g > 2kg
对双方GPU性能释放,此处基于两台笔记本在FurMark图形渲染压力测试中得到的GPU核心功耗变化曲线做个简单总结:
虽然该对比不大严谨(没有明确Kaby Lake-G处理器的“GPU核心功耗”的定义),不过很显然在双方同时进行图形渲染满负荷测试时,ThinkPad X1 Carbon Gen 13的核显(Lunar Lake)功耗是显著低于XPS 15 9575的集显(Kaby Lake G)功耗的。
Lunar Lake在ThinkPad X1 Carbon Gen 13笔记本中的GT核心稳定功耗释放在17-18W(最高21W),但同样只能坚持1分半钟,后续GT核心功耗只能在14W附近横跳。而XPS 15 9575中Kaby Lake-G的这颗Radeon GPU的核心功耗(注意是核心功耗,不是GPU芯片功耗)平均在32W左右(该数字可能不准确)。
同时考虑这两颗芯片在3DMark跑分中的性能成绩差异,还是能够看到2018-2024年的PC芯片显著进步的。再次提醒,这个对比可能是不严谨的,但可以大致说明双方GPU功耗所处的位置。
谈了这么多功耗、性能释放相关的数据,接下来就该看看实际游戏性能了。照例我们对几款DirectX 9老游戏,及现代更新的3A大作,在这两台笔记本上做了测试对比。老游戏为1080p+画质与特效全部拉满,现代游戏则基于1080p,及不同画质选项做更具参考价值的对比:
有些让人感到惊喜的是,Kaby Lake-G在绝大部分游戏中都有着超出预期的性能和体验,这可是一颗2018年的处理器。不仅以最高画质跑早些年的3A老游戏(如《蝙蝠侠:阿卡姆疯人院》)毫无压力;而且抛开现代图形特性(如XeSS超分、光线追踪支持)不谈,Kaby Lake-G(酷睿i7-8705G)的游戏性能竟然和Meteor Lake(酷睿Ultra 7 155H)差不多。
甚至以1080p中画质玩个《原神》也没有太大压力。所以要说XPS 15 9575是当年的高性能“游戏本”也是不夸张的。只不过这个规模的Radeon GPU似乎在跑基于DP4a指令的XeSS时,反而会因为算力资源问题而导致帧率降低:当然AMD FSR在现代游戏中于Kaby Lake-G而言仍旧是有效的。
只不过这个程度和Lunar Lake仍然是无法相较的——即便是Intel Arc架构传统弱势项目的《CS:GO》《半条命2》,Lunar Lake仍然能基于工艺和用料优势,保持绝对领先;而且如前所述,功耗还低不少。不过此处ThinkPad X1 Carbon Gen 13的情况有些复杂。
虽然从这张图看来,ThinkPad X1 Carbon Gen 13的游戏性能似乎和灵耀14 Air差不多;但其游戏、图形测试的不稳定性问题非常突出。比如跑3DMark Steel Nomad Light,第一次跑2026分,第二次则跑出了3311分,两次跑分相差63%;
再比如《彩虹六号:围攻》,第一次测试结果133fps,第二次122fps,第三次92fps…且这种测试结果间的高偏离,复现率还不低。所以以上所有测试结果呈现倾向于对某项测试下,最相近的2-3次成绩取平均,摒弃所有高偏离值(这也导致了如ThinkPad X1 Carbon Gen 13跑出的《蝙蝠侠:阿卡姆疯人院》性能成绩70fps与灵耀14 Air相去甚远)。
似乎大部分需要长时间稳定性能输出的应用,在ThinkPad X1 Carbon Gen 13笔记本上都会遭遇测试成绩不稳定的情况。前文对其功耗、温度的数据呈现,与这一情况是完全相吻合的。更追求突发性能,负载水平在不同时间点各异的应用(如Office、Photoshop)就不存在这个问题。具体的原因还是需要更细致的观察和分析。
但无论如何ThinkPad X1 Carbon Gen 13仍以984g之身,及显著更低的功耗,在游戏性能上打败了2kg重的XPS 15 9575。2018-2024年,酷睿8代至酷睿Ultra第2代进化的这些年,也正是相较更早3-5年PC处理器迭代幅度明显跃升的几年。从XPS 15 9575 → ThinkPad X1 Carbon Gen 13,酷睿i7-8705G → 酷睿Ultra 7 258V,就是最具体的表现了。
通用计算、AI和其他测试:GPU分量在加重
对于当代GPU而言,除了图形渲染和游戏之外,还需要具备通用计算加速、AI推理的能力。尤其AI计算,硬件之外软件也正是当代PC处理器芯片厂实力的体现。GPU通用计算加速测试借助Geekbench 6.3 GPU Compute进行,结果如下:
不同API下,Lunar Lake相比Kaby Lake-G的GPU通用计算性能高出25%-50%左右。很多读者可能仍然不清楚Geekbench GPU Compute是在测什么。这是个主要针对GPU加速机器学习、计算机视觉等应用的测试;它比现在流行的AI专项测试更古老一些;我们以前也总说AI计算实际上是GPU通用计算的一个分支。
比如PCMark 10这类更真实应用场景的生产力测试,视频会议、照片和视频编辑,甚至表格制作都可能用到GPU和OpenCL API做加速。所以这也是个同时考验芯片厂软件能力的测试项。
具体到AI专项测试,现在一般比较流行做AI计算机视觉、AI文生图、AI LLM大语言模型这三类测试。基于CNN的AI计算机视觉类测试结果如下:
ThinkPad X1 Carbon Gen 13和灵耀14 Air此处的性能差异,不仅在于双方的持续性能发挥不同,有很大一部分也来自Windows ML和OpenVINO推理中间件的版本差异。以当代AI神经网络及算法的高速发展,软件工具及中间件的版本迭代,都可能给加速器带来相当程度的性能优化。
对于Kaby Lake-G而言,受制于GPU的GCN架构较老,及AMD Ryzen AI需要至少XDNA 2 NPU支持,所以Kaby Lake-G在跑这项测试时也只能用Windows ML进行,效率自然就要差上一大截了。而且在大家都用Windows ML的情况下,Kaby Lake-G与Lunar Lake的AI CV性能差距也在2倍以上。
至于生成式AI测试,Kaby Lake-G就彻底无缘了:主要是因为4GB显存是绝对不够多模态及大语言模型去跑的。相应的,旧时代的不少笔记本独显都无法支撑起AI PC的名字。更不必说,当代AI推理引擎普遍能指挥不同的处理器单元,处理AI计算全流程的不同工作:
其他有GPU加速参与的综合系统性能测试项,还包括有生产力测试、多媒体内容创作测试等。测试结果呈现如下:
总的来说,ThinkPad X1 Carbon Gen 13的综合性能——主要是真实负载相比XPS 15 9575领先幅度在75%左右。
还有个优势项:续航与效率
更纯粹的CPU性能测试前文始终没有给出,最后做个补充——这部分我们认为不重要,是因为测试结果在意料之中:Lunar Lake相比Kaby Lake-G,单核性能领先90%;多核性能领先140%——这实际上是新架构和陈年Skylake之间的对比:
额外值得一提的是,就我们过去这段时间对不同古早笔记本及处理器的测试来看,Windows 11实在不是一个对4核心及以下处理器友好的操作系统。XPS 15 9575虽然也能升级Windows 11,但用户体验层面的响应能力、多任务并行能力都远差于Windows 10平台。
功耗预算资源经常吃紧的ThinkPad X1 Carbon Gen 13在性能颠簸时,也容易在Windows 11操作系统中于重度办公和生产力创作的大量并行任务下遭遇短时瓶颈。这一点可能有机会通过后续的BIOS及固件更新来缓解,因为灵耀14 Air显然不存在这样的问题。
有关Lunar Lake效率明显更高,在中低负载及闲置状态下可以更低的功耗工作的问题,已经在灵耀14 Air体验文章里做过探讨。
就能效或效率提升,本文再补充一个角度:Kaby Lake-G的CPU核心Skylake老架构,在4.1GHz最高频率、单核满载时CPU封装功耗可以达到25W。而灵耀14 Air的体验文章提到Lunar Lake的Lion Cove性能核于4.8GHz频率下跑相同的单线程测试,功耗在12-13W,性能却高出90%。(注意:该值为CPU封装功耗,并非单核心功耗)
其实12-13W单核满载时的CPU封装功耗在如今的笔记本PC世界里并不能算是特别拔尖的水平,但和6、7年前的PC处理器相比,绝对是颠覆性的。
最后再给个UL Procoyon Office办公的续航测试结果(续航测试基于Windows“最佳能效”模式进行)。虽然这项测试的绝对值没有什么参考价值,但横向对比是有相对参考价值的。
XPS 15 9575的续航表现在当年也算得上优秀,尤其考虑到它配了性能水平相当不错的Radeon GPU集显(为测试其续航,特别为XPS 15 9575换了全新的电池);但在新技术的碾压下,电池容量少1/4的ThinkPad X1 Carbon Gen 13续航更久,而且测试期间的性能分还更高。
从续航测试另外可知的是,虽然我们没有更系统地测试这几台笔记本离电状态下的性能成绩,但很显然ThinkPad X1 Carbon Gen 13的离电性能相较灵耀14 Air明显更保守。所以前文才说,灵耀14 Air更像是Lunar Lake的标准答案;而ThinkPad X1 Carbon Gen 13显然在984g这一命题下对性能做了一定的妥协。
最后的最后,还是要强调一句:这是984g和2kg笔记本之间的较量;恰好前者配的电源适配器输出功率65W,后者为130W;而且从测试全流程来看,XPS 15 9575在接电的情况下,有时还可能需要从电池取电作为补充…
所以2018-2024年这6、7年,在很多人说摩尔定律缓行的6、7年,对PC行业而言究竟发生了怎样的变迁呢?大概从这两台笔记本身上就能看出来。
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