问题:随着PCIe Gen4的到来,SSD变得更热了,原本只存在于数据中心的散热问题,将会在消费级产品上出现
对于NAND来说,多热算是热呢?
- 25度=舒适
- 40度=能坚持
- 80度=死给你看
随着带宽增加,功耗会增加吗?
Phison基于旗下PS5012和PS5016的比较:
- 架构,CPU,DDR,NAND完全一;
- PCIe速度,时钟和总线速度则不同;
发现功耗与性能强相关,性能提高了47%的同时,功耗增加了44%。
而工艺的提高,对整体功耗降低贡献有限,因为其只能降低主控芯片的功耗,而主控在整个SSD中的功耗占比为30%左右。
Phison认为PCIe Gen4x4的功耗将会达到M.2接口所能支持的极限
- 3.5GB/s SSD 功耗 7W
- 5GB/s SSD 功耗 4W
- 8GB/s SSD 功耗 8.25W(M.2极限)
那么环境温度对SSD的影响是什么样的?
当环境温度为0摄氏度时:
- 工作状态下的NAND通常温度会增加15度;
- PS5012吞吐量为3.5GB/s时会使NAND温度再增加50度,IOPS越高,温度越高;
- 温度通常需要200秒达到稳定状态;
当环境温度为25摄氏度时:
- NAND的最低温度随之提高,然后在此基础上再提高50度;
- Thermalthrottling开始生效,通过控制速度保证NAND不会过热;
当环境温度为40摄氏度时:
- NAND的最低温度变得更高,然后在此基础上再提高50度;
- 因为NAND的工作温度上限不变,最低温度的提高导致Thermalthrottling的触发更加频繁,单位时间内需要多次的降低SSD的读写速度;
只靠Thermal Throttling降速的SSD,不是好SSD。
那么加散热片试试:
- 以PS5012为例,室温为25度时,Gen4x4的SSD跑着跑着就只剩2GB/s的带宽了;
- 研究表明:ASIC的导热系数为1W/mK, 空气的导热系数为0.03 W/mK , 铝的导热系数为237W/mK (注:W/mK为导热系数,值越大说明导热效果越好,所以大多数散热片是铝制)
- 加上散热片能够降低ThermalThrottling的频繁,但还不够;
加个气流怎样?
- 实验表明,效果跟加散热片差不多;
- 单独加气流也不能保证SSD全速工作;
注: LFM可以理解为风速的单位,实验中施加的气流风速为300
双管齐下(散热片+主动气流)效果不错:
SSD可以全速工作;
铜的导热系数是铝的两倍,银的更高,土豪不妨考虑;
非人民币玩家可以在:气流风速,导入气流的温度,散热片材质和散热片大小上综合考虑,找出最优组合;
总结:
- 功耗(热量)与吞吐量息息相关;
- 工艺制程的提升只能降低主控的功耗 (每个工艺节点比之前能省5%)
- 环境温度对SSD的工作温度影响较大;
- 散热片和导流设计很重要;
- SSD越来越快,散热需要慎重考虑;
写在最后:感谢唐僧(黄亮熊)每年共享FMS的资料,十分敬佩这种跟冬瓜哥一样一人一号,笔耕不止的存在!