次世代主机为何体积

首先让我们来看看已经公布了内部构造的 Xbox Series X （下文简称 XSX）的产品分解图，并以其作为参考来探讨这个问题。因为抛开外观上的设计和内部的构成方式的话，Playstation 5（下文简称 PS5）和 XSX 所使用到的零部件类型应该是非常接近的。

XSX 的内部分解图

而如果要先让我给出一个结论的话，那就是「按照目前的技术能力来讲，硬件性能越强，耗电量和发热量就越大，因此想要保持主机的稳定运行，就不得扩大主机的体积」。

从下文开始，我将更细致地为大家解说得出这一结论的原因。

硕大的内置电源

次世代主机之所以如此庞大，一个最简单的理由就是因为有着在物理层面上必须增大体积的部件。

根据先前贴出的 XSX 分解图我们可以看出，这一部件就是主机的电源部分。

在主机的整套硬件系统中，电源主要负责将家用插座中输出的交流电转换为直流电，以此来为主板上的电子元件提供动力，同时为电流进行降压。而电子元件想要正常工作的话，必须得维持安定的电流和电压输入，因此电源可以说是整套硬件架构中不可或缺的一部分。

Xbox 360 与 Xbox One 的初期型号所使用的电源，是简直可以用「钝器」来形容的一个硕大的 AC 适配器，而 XSX 则与其不同，采用了内置电源的方案。根据目前得到的消息，PS5 的电源也很可能会采用内置的形式。

Xbox One 硕大的 AC 适配器

究竟为什么从古至今的那么多游戏主机里，电源的尺寸都会如此巨大呢？这是因为游戏主机的核心电子元件在工作时需要消耗大量的电力。

在撰写本文时，两家次世代主机关于电源功率的相关数据还未正式公布，但我们可以进行一下大概的估算。因为两家主机都使用了由台积电生产的 7 纳米级处理器，而且负责程序运行的 CPU 和负责画面计算的 GPU 的具体参数都已经完全公开。PS5 与 XSX 所使用的 AMD CPU 如果按照同世代、同规模，以及几乎同性能的其他型号 CPU 来看，所需功率约为 65 W，同等规模和性能下的 GPU 功率则约为 200 W。除此之外，内存、硬盘等其他关键部件的总功率应该约为数十瓦。全部加起来来看的话，次世代主机的电源功率应该在 300 W 左右。

对于游戏主机来说，只要运行游戏，那么 CPU、GPU，以及其他的所有部件几乎都要以全功率进行工作，因此所需要的电力将十分接近上文所提到的 300 W。如果想要电源组件能够稳定地提供这样的电力输出，其大小就不可能缩减到手机充电器的水平。拿电脑来举个例子，如果你想要稳定运行一台功率要求超过 300 W 的电脑，那么主机电源内部的电容器等关键配件就势必得增大体积，电源本身的大小也就自然随之变大了。

不可忽视的散热问题

但相比电源体积增大所带来的影响，散热才是次世代主机更加头疼的问题。

举个例子，如果我们拆开一台高性能 PC 的机箱，会发现整个空间中有着大量空隙。而这就是为了确保有足够的空间来让空气进行流通，实现吸气和排气的功能。而控制整体尺寸的大小对于游戏主机来说又是必须完成的任务，因此其内部的发热源将会更加密集。

更要命的是，次世代主机所搭载的高性能 CPU 和 GPU 上不断散发热量的晶体管同样有着极高的排列密度。毕竟在一块边长不到 2 cm 的芯片内部，可是排列着 100 亿个以上的电子部件，其热通量*甚至可以说已经超过了太阳（笑）。

*注：热通量通常用来描述单位时间内单位面积或体积上通过的热能，一般用「W/m²」或「W/m³」来表示。目前的高端 CPU 和 GPU 已经达到了 10⁸W/m³ 左右的水平，是太阳 100W/m³ 的 100 万倍之多。

XSX 的主板示意图，可以看到正面的主要处理器周围排列着 10 个内存芯片，由此带来的发热量绝对不容小觑

因此想要降低机器内部的温度，势必就需要构建起一个巨型的热量转换系统（也就是散热系统）。

在种种散热系统中最高效的，无疑是汽车和部分高性能 PC 所采用的水冷式散热。但考虑到重量和维修的难度，采用这种方法是不太可能的。取而代之的，则是目前次世代主机所选用的被称之为液冷式的真空腔均热板散热技术（Vapor Chamber）。这种技术也被称作为不需要用到电动泵的超简易水冷，具体实现方式是通过在中空的金属管中封入极易受热的液体媒介，利用气化的方式将热量从热源处导出。随后热量将跟随气化后的气体流通到散热板上，再经由电动风扇接触到吸入的冷空气，实现强制冷却（电动风扇的体积也很大）。

在电脑的散热系统中，一般会有利用大扇叶风扇进行慢速回转来散热的方案（噪音较小）和利用小型风扇快速旋转来散热的方案（体积更小），而 XSX 就选择了前者。因为采用大扇叶风扇进行慢速回转，还有着延缓风扇部件老化速度的优势。

XSX 的垂直风筒式散热图，可以推测出机器会从底部进行吸气，气体从 SSD 开始一步步经过所有的发热部件，最后将热量通过上方的散热孔排出机器外

为什么厂商通常会在数年后推出轻薄机型？

为什么游戏主机的后续型号通常是朝着小型化的方向发展呢？因为随着半导体制造技术的不断进步，CPU、GPU、内存、硬盘等核心硬件将进一步微型化，所耗费的电量也会逐渐降低，从而减少发热量。待到那时，前文中我反复强调过的「体积变大的必然原因」自然也就不复存在了。