树莓派 Pico 2 搭载的 RP2350 双核微控制器，自发布以来就以其灵活的时钟管理与可调电压特性吸引着硬件极客社区的目光。官方标称主频为 133MHz，但早在树莓派官方博客中，就曾展示过将初代 RP2040 超频至 1GHz 的极限尝试。进入 2025 年，社区进一步将极限推向新高：通过 3.05V 核心超压与干冰冷却，Pico 2 短暂达到了 873.5MHz 的惊人频率。这一实验不仅刷新了 RP2350 的性能上限，更揭示了芯片在极端电压与温度条件下的行为特性，为后续工程实践提供了宝贵的参考数据。
官方规格与电压调节机制
RP2350 相比前代 RP2040 最重要的改进之一，是其内置可编程电压调节器不再被严格限制在 1.3V 以下。通过固件配置，开发者可以请求更高的核心电压，从而为更高频率的稳定运行创造条件。官方数据手册指出，RP2350 的电压调节器支持 0.05V 或 0.1V 的精细步进，最高可请求至 2.35V。然而，由于板载调节器的电流输出能力有限，实际可达到的电压会因负载情况而有所下降。
值得注意的是，Pico 2 背面预留了测试点 7（Test Point 7），该测试点直接连接到 RP2350 的核心电源轨。这一设计原本用于工厂测试，但在极限超频实验中，它成为了绕过板载调节器、直接由外部稳压电源供电的关键接入点。通过禁用内部调节器并从测试点 7 注入电压，实验者能够突破 2.35V 的限制，将核心电压推高至 3V 以上。
3.05V 超压与 873.5MHz 极限实验
2025 年圣诞节期间，Mikael Bell 在 Pimoroni 总部开展了为期数天的极限超频实验。实验分为两个阶段：第一阶段使用板载电压调节器与风冷散热，探索空气冷却条件下的稳定频率上限；第二阶段则采用干冰冷却与外部电源供电，冲击 RP2350 的理论极限。
在第一阶段，研究者首先测量了不同电压下的最大稳定频率。实验使用 MicroPython 性能基准测试作为验证工具，逐步提升时钟频率直至计算结果出现错误。结果显示，在 1.1V 核心电压下，RP2350 可稳定运行于 312MHz；提升至 1.3V 时频率增至 420MHz；1.5V 对应 512MHz；1.7V 则可达到 570MHz。随着电压升高，芯片温度也显著上升，1.7V 状态下芯片表面温度已达 53.7°C，接近裸手可触的耐热极限。
为进一步提升频率上限，实验引入了小型散热片与 PC 风扇进行主动散热。在此条件下，1.7V 可稳定运行于 576MHz，1.9V 达到 636MHz，2.0V 提升至 654MHz。当电压请求提升至 2.35V 时，意外发现板载调节器实际输出并未超过约 2.2V，表明其电流输出能力已成为瓶颈。
进入第二阶段，实验者将 Pico 2 置于干冰环境中（环境温度约 -80°C），并从测试点 7 直接注入可变电压。首先使用内部调节器在干冰环境中测试，轻松实现了 700MHz 的稳定运行。随后禁用内部调节器，使用外接稳压电源逐步提升电压。在 2.8V 与干冰冷却条件下，达到了 800MHz 的稳定运行。进一步将电压推高至 3.3V，频率接近 840MHz，但由于芯片在约 1A 核心电流下快速升温，稳定性迅速恶化。
最终，研究者更换了多块 Pico 2 进行筛选测试，发现其中一块体制较佳的芯片在 3.05V 核心电压与干冰冷却条件下，能够短暂运行于 873.5MHz 的请求频率（实测约 861.6MHz）。这一频率已接近 1GHz 大关，刷新了 RP2350 的公开最高频率记录。然而，当尝试重复该实验时，该 Pico 2 在 3.05V 电压下已无法正常启动，表明过高的核心电压已对芯片造成不可逆的损伤。
实用超频参数与安全边界
基于上述实验数据，可以提炼出不同应用场景下的推荐参数。安全运行区间定义为连续工作不会显著缩短芯片寿命的电压与频率组合；激进运行区间适用于需要短时峰值性能的场景，但需接受更高的故障风险；极限实验区间则仅适合一次性验证，不建议重复尝试。
在安全运行区间，1.1V 至 1.3V 核心电压可支持 300MHz 至 420MHz 的稳定运行，此时芯片温度在 25°C 至 34°C 之间，仅依靠芯片自身的热散发即可维持正常工况，无需额外散热措施。若辅以小型散热片与被动散热，1.5V 可提升至 512MHz，1.6V 至 1.7V 可达到 560MHz 至 580MHz，温度控制在 45°C 至 55°C 范围内，适合长时间运行的嵌入式应用。
激进运行区间需要主动散热措施。1.9V 至 2.0V 可支持 630MHz 至 655MHz 运行，此时核心电流已显著增加，建议使用散热片配合风扇进行强制风冷，温度可维持在 40°C 至 50°C。在该区间内，频率提升的边际收益开始递减，电压每提升 0.1V 只能带来约 10MHz 至 20MHz 的频率增长。若使用干冰或液氮等更强的冷却方案，可进一步将频率推高至 700MHz 至 840MHz，但需要持续补充冷却介质，且芯片温度需保持在 0°C 以下才能避免快速升温导致的崩溃。
极限实验区间的典型参数为 3.0V 至 3.05V 核心电压，频率可达 840MHz 至 873.5MHz。此类运行方式的电流可达 1A，芯片内部电场强度已超出长期可靠性的安全裕度。实验结果表明，3.05V 电压会导致芯片出现永久性损伤，即使在实验后能够继续运行，其启动可靠性和长期稳定性也会显著下降。
功耗、散热与可靠性考量
RP2350 在高频运行时的功耗遵循近似线性的增长规律。在 1.1V 标准电压下，芯片功耗通常低于 100mW；提升至 1.7V 时功耗约增至 200mW 至 300mW；当电压推高至 2.8V 以上、频率超过 800MHz 时，核心电流可达到 800mA 至 1A，整体功耗轻松突破 2W 大关。这一功耗水平对于一块仅 5 美元的开发板而言已相当惊人，必须配备有效的散热方案才能维持运行。
从可靠性角度分析，核心电压是影响晶体管栅极电场强度的关键因素。RP2350 采用的 40nm 制程工艺在官方设计中留有充足的电压裕度，但当核心电压超过约 2.0V 时，长期运行的可靠性会逐步下降。3.05V 的极端电压更是远超设计安全窗口，虽然芯片在短时间内能够承受并完成计算任务，但其内部氧化层与晶体管结构已受到微观损伤的累积。实验者在 3.05V 实验后观察到芯片启动失败的现象，正是这种损伤的具体表现。
另一个值得关注的因素是高频下的计算正确性。实验中使用 CoreMark 基准测试进行验证，发现在 840MHz 以上的某些频率点，虽然芯片能够完成计算并输出结果，但结果中存在错误。这表明在极端频率与电压组合下，指令执行过程中出现了位翻转或时序违规，导致计算结果不可靠。因此，对于需要高可靠性保证的应用场景，即使芯片表面温度与运行频率看起来正常，也应通过软件层面的校验机制（如重复计算与结果比对）来检测潜在的计算错误。
工程实践建议与监控阈值
对于希望在项目中适度提升 Pico 2 性能的开发者，建议采用相对保守的超频策略。在无需额外散热的情况下，1.6V 核心电压可将频率提升至约 500MHz，相比官方 133MHz 基准提升了近四倍，同时芯片温度仍在安全范围内。这一配置适合大多数嵌入式项目，既能获得显著的性能提升，又无需担心散热方案的复杂性。
如果项目对性能有更高要求，可将电压提升至 1.8V 至 1.9V，频率可达 600MHz 至 630MHz。此时建议添加小型散热片（推荐尺寸不小于 10mm × 10mm × 5mm）并保持良好的空气流通。监控方面，可利用 RP2350 内置的温度传感器实时读取芯片温度，设定 70°C 为告警阈值，超过 80°C 应立即降低频率或电压。
对于短时峰值性能需求场景（如基准测试或一次性演示），可以将电压提升至 2.2V 至 2.5V，频率可达 680MHz 至 750MHz。此类配置必须配合主动散热措施，建议使用 5V 风扇进行持续吹风，同时在实验前后监测温度变化趋势。实验结束后应将参数恢复至安全区间，避免芯片长时间处于高应力状态。
至于 3.0V 以上的极端超压实验，仅适合作为技术验证或极限探索，不应被视为可靠的工作配置。实验者若要尝试，应准备多块 Pico 2 作为备件，并严格控制单次实验时长（建议不超过 1 分钟），同时记录电压、频率、温度等关键参数以便后续分析。
综上所述，树莓派 Pico 2 的 RP2350 芯片在电压与散热方面的可调空间远超官方规格所暗示的范围。通过合理的外围电路设计与散热方案，开发者可以在性能与可靠性之间找到适合自身应用的平衡点。873.5MHz 的极限记录虽然令人印象深刻，但它更多地展示了芯片的物理极限潜力，而非日常使用的推荐配置。
资料来源：Pimoroni Learn - Overclocking Raspberry Pi Pico 2