Mac Studio: Concept Mac Pro thùng rác đến năm 2022 mới thực sự trưởng thành

Chẳng giấu gì anh em, dạo này mình không còn mê phần cứng PC như trước nữa, mà chuyển sang làm “nhiệt thủ”, quan tâm nhiều hơn tới những giải pháp làm mát cho những linh kiện PC đang ngày một trở nên mạnh mẽ. Vấn đề muôn thuở thì vẫn còn tồn tại. Khi cấp điện cho một con chip xử lý vận hành, cộng thêm dòng electron dưới dạng những gói dữ liệu di chuyển qua những transistor với tốc độ ánh sáng, thì những con chip sẽ sản sinh ra nhiệt năng.

Trong điều kiện lý tưởng, nguồn điện năng cấp cho chip xử lý để mở hoặc đóng những tụ điện dưới dạng hàng tỷ transistor, qua đó thực hiện hàng tỷ phép tính mỗi giây sẽ được sử dụng một cách hoàn hảo, không biến điện năng thành nhiệt năng. Và cũng trong điều kiện lý tưởng thì mỗi transistor sẽ không cần điện để vận hành. Nhưng công nghệ của con người chưa chạm đến được thành tựu ấy. Chip ăn càng nhiều điện để vận hành ở xung nhịp cao, thì nhiệt năng tỏa ra càng lớn. Đấy cũng là lúc các kỹ sư phải đi tìm sự cân bằng giữa hiệu năng của chip và nhiệt năng tạo ra trong quá trình vận hành, từ đó trang bị những hệ thống tản nhiệt hiệu quả.



Từng có cái thời, Steve Jobs khi thiết kế chiếc Apple II muốn bộ nguồn của máy không có quạt tản nhiệt, để hệ thống vận hành êm ái nhất có thể. Dĩ nhiên công nghệ của thế kỷ XXI đã phần nào giải đáp bài toán ấy của Steve Jobs. Chiếc MacBook Air trang bị chip M1 chỉ có tản nhiệt thụ động, không có quạt thổi gió nóng từ bên trong chassis ra, nhưng vẫn vận hành tương đối tốt khi xét đến những tác vụ cơ bản.

Nhưng với những tác vụ chuyên nghiệp, cần sức mạnh xử lý càng mạnh càng tốt thì giải pháp fanless vẫn chưa thể thay thế được. Trước đây mình có xem vài concept case máy tính làm mát thụ động, hoàn toàn không có quạt tản nhiệt, nhưng chúng đều chưa đủ sức phục vụ nhu cầu sử dụng hiệu năng rất cao của máy tính, hoặc đơn giản là kích thước quá cồng kềnh. Vậy là chúng ta vẫn phải dùng quạt để làm mát cho máy tính.

Điều đó đưa chúng ta đến với một concept mà mình rất thích, từng xuất hiện trên chiếc Mac Pro “thùng rác” mà Apple ra mắt vào năm 2013. Ý tưởng đó là toàn bộ hệ thống linh kiện PC sẽ sử dụng chung một quạt tản nhiệt để làm mát, tạo ra dòng khí một chiều, hút khí tươi từ bên ngoài để thổi khí nóng do linh kiện tạo ra.

Không riêng gì Apple ứng dụng thiết kế tản nhiệt như thế này. Gần đây nhất chúng ta có “sọt rác” hình vuông đến từ đội Microsoft, đó chính là chiếc máy chơi game Xbox Series X. Nó cũng dùng một quạt tản nhiệt cỡ lớn hút khí từ dưới đáy thùng máy lên, làm mát cho hệ thống bo mạch chủ dạng module kẹp với nhau bên trong chassis, rồi thổi khí lên phía trên.



Tương tự như vậy, trước đây mình từng có cơ hội trải nghiệm hai thùng PC với thiết kế tương tự. Một là MSI Vortex phiên bản đầu tiên hồi năm 2016, và gần đây hơn là chiếc Mini PC ProArt PA90.



Mỗi thiết kế kể trên đều có một điểm chung về mặt phần cứng, đó là chúng đều sử dụng kiến trúc chip xử lý x86. Mỗi thiết bị đều có ưu nhược điểm khác nhau, và hiệu quả tản nhiệt cũng có những khác biệt tương đối. Cái thời kỳ chip xử lý trên PC còn phải dùng tiến trình 28 nm (không chỉ một mà tới hai chiếc GTX 980 MXM trên chiếc Vortex đời đầu của MSI), một quạt chắc chắn là không đủ để làm mát cho toàn bộ hệ thống.

Và đấy cũng chính là lợi thế của kiến trúc ARM, khi Apple có thể ứng dụng lại một trong những concept tản nhiệt đơn giản nhưng hiệu quả nhất ở thời điểm hiện tại. Bên trong chiếc máy với độ dày gấp 3 lần chiếc Mac mini, không gian của hệ thống tản nhiệt choán đúng 1 nửa. Heatsink được kẹp vào SoC M1 Ultra kích thước lớn để làm mát cho cả con chip lẫn những chip RAM Unified Memory xung quanh, nhưng cùng lúc vẫn nhờ hệ thống tản nhiệt hai quạt đặt cạnh nhau này, những linh kiện phía dưới như nguồn chuyển đổi dòng điện công suất tối đa 370W cũng sẽ được làm mát, nhờ hệ thống lỗ thông hơi hút khí tươi nhiệt độ phòng vào bên trong chassis từ phía dưới. Luồng khí nóng từ quá trình tản nhiệt sẽ được thổi ra phía sau, nơi Apple thiết kế vent thông hơi phía trên những cổng kết nối của máy.

Hồi ra mắt và những năm sau đó, Mac Pro 2013 bị chê bai ở nhiều điểm. Trong số đó phải kể đến lựa chọn GPU có phần lỗi thời của Apple khi ấy, hoặc khả năng nâng cấp gần như không có, so với Mac Pro thế hệ 2006. Máy chạy thì nóng, liên tục bị thermal shutdown.

Nhưng trong những lời chê bai từ cộng đồng người sử dụng phần cứng chuyên nghiệp của Apple, hệ thống tản nhiệt lại chịu nỗi oan, đơn giản vì tiến trình chip xử lý khi ấy chưa đủ mát mẻ để một quạt làm mát cho toàn bộ hệ thống. Bên trong cỗ máy ấy, ở tùy chọn cấu hình mạnh nhất là con chip Intel Xeon 12 nhân E5-2697v2, sản xuất trên tiến trình 22nm, và hai GPU AMD FirePro D700, tiến trình 28nm. Hệ thống tản nhiệt chiều dọc với 1 quạt hút là không đủ.



Vấn đề tản nhiệt, cộng thêm khả năng mở rộng cấu hình cũng chính là lý do Apple buộc phải chọn giải pháp thùng máy cổ điển với 3 quạt hút kích thước lớn làm mát cho toàn bộ hệ thống trên Mac Pro đời 2019. Nhưng với Mac Studio và kiến trúc ARM trên con chip M1 Ultra, trần nhiệt năng mà con chip tỏa ra cuối cùng cũng đủ thấp để Apple ứng dụng lại thiết kế tản nhiệt rất gọn gàng nhưng cũng hiệu quả này.

Từ đó, một chiếc máy bàn gọn gàng chỉ “cao” hơn so với Mac mini nhưng bên trong là sức mạnh xử lý ngang ngửa những thùng PC Windows trang bị hai linh kiện mạnh nhất hiện nay, đấy là Core i9-12900K và RTX 3090, dĩ nhiên là xét riêng với tốc độ xử lý các tác vụ chuyên nghiệp chứ không phải chơi game. Tất cả nằm gọn trong một thiết bị với diện tích còn chưa bằng một cái lót chuột.

Và nếu chọn những chiếc Mac Studio trang bị chip M1 Max, hiệu quả tản nhiệt thậm chí sẽ còn tốt hơn.

Có lẽ, toàn bộ câu chuyện cái quạt tản nhiệt của mấy đời máy tính Mac để bàn được đưa ra cũng là để chúng ta hiểu hơn về tiềm năng cũng như khả năng vận hành thực tế của kiến trúc ARM nói chung, chứ chẳng riêng gì những thành tựu Apple đã làm được với kiến trúc M1 trong gần 2 năm qua.