Перегрев m.2 накопителя (смотрим как меняются характеристики от разного охлаждения)

Несмотря на то, что техпроцессы уменьшаются, уменьшаются потери в нагрев и по идее железо должно быть всё холоднее — на практике мы видим ситуацию совершенно противоположную.

В погоне за производительностью компании «выжимают» из своих решений все соки, доводя до режимов работы близких к предельным. Это можно даже видеть в разгонных потенциалах современного железа. Его почти нет. И с развитием техники всё больше компонентов стали нуждаться в активном охлаждении.

И требования к качеству охлаждения только растёт. Но помимо этих компонентов — продвинутое охлаждение стали требовать и SSD накопители старших линеек. При длительных постоянных нагрузках они начинают сбрасывать скорость работы для защиты от перегрева. При этом многие m.2 накопители радиаторами не комплектуются. И причина того, что радиаторов нет — это не желание сэкономить у производителей, хотя и это отчасти тоже верно. Причина заключается в том, что m.2 — это такой форм фактор, которых не позволяет устанавливать серьёзные системы отвода тепла, так как стандарта на габариты радиаторов и систем охлаждения m.2 накопителей нет в ATX стандартах. Это очень важные стандарты, следование им и позволяет сделать, например, так чтобы крепления кулеров не задевали за конденсаторы VRM или радиаторы VRM, и так как для m.2 накопителей таких стандартов нет, то и производители накопителей не могут выделить место для систем охлаждения, так как с ними накопители будут несовместимым с какими-то из материнских плат, и это проблема для продажи таких устройств: куча возвратов и недовольных клиентов. Некоторые производители комплектуют свои накопители съёмными радиаторами, а некоторые просто используют наклейки один из слоёв которых — медная фольга, которая равномернее распределяет тепло от самых горячих элементов накопителя.

Ну и я предлагаю посмотреть на то как перегрев влияет на производительность на примере накопителя ADATA SX8200 Pro на терабайт, который я не так давно купил на CU.

И тут чтобы задать правильные условия нагрузки стоит в целом представлять какие режимы работы наиболее критичны. В силу конструктивных особенностей ячеек памяти чтение создаёт существенно меньшее тепловыделение, тогда как перезапись блоков памяти — большее.

Поэтому для исследований температур стоит главным образом смотреть на то как накопитель работает в условиях непрерывной записи данных.

В реальности — тесты провести оказалось не так просто как хотелось бы. Накопитель не показывал постоянно идентичные результаты, наибольшая повторяемость была достигнута путём двойного полного заполнения накопителя, где между первым и вторым заполнением активировалась функция TRIM, и в зачёт шло только второе тестирование. Тем не менее полное заполнение всё равно разнилось в идентичных условиях до полуминуты. Вторая сложность заключалась в том, что накопитель показывал свои температуры ниже, чем они были на самом деле, более того — с интервалом обновления данных порядка 5 секунд.

При этом максимум он показывал 70 градусов, тогда как замерами я получал максимум 79 градусов на чипах памяти (запечатлел я температуру чуть нижу).

Теперь поговорим про само тестирование.

Было проведено тестирование в трёх конфигурациях накопителя.

Первый — накопитель без радиатора

Второй — со штатным радиатором

Третий — со специальным адаптером в котором есть крупный радиатор.

Ещё стоит отметить, что все тесты проведены вне корпуса, правда в довольно тёплой комнате с температурой 25-26 градусов Цельсия.

В качестве штатного радиатора применяется, предположительно, алюминиевая тонкая пластина которая крепиться на накопитель при помощи двустороннего скотча. Отмечу, что не термопрокладок, а именно скотча на защитной плёнке которой сохранилось наименование — 3M 467MP.

Из плюсов данного решения стоит отметить — малую толщину, что хорошо для теплоотвода, из минусов стоит отметить — то что это двусторонний скотч, а не термопрокладка. Второй минус — это то, что данный радиатор условно не съёмный. Отрывая его было впечатление, что я вырву контроллер накопителя, потому что скотч прилип за несколько часов очень сильно.

Что касается специального адаптера — то он комплектуется относительно крупным радиатором, а так же набором термопрокладок, которые на удивление оказались высокого качества, то есть это не кусок силикона, а отформованная в пластинку термопаста.

Недостаток таких прокладок в том, что они одноразовые и могут порваться при попытке демонтажа, но зато обладают неплохими свойствами теплопроводности, а так же под давлением они несколько размазываются и прилипают к поверхностям, и способны держаться даже без постоянного прижима. И в целом — качество данного адаптера довольно высоко, особенно по алиэкспрессным меркам. Справедливости ради стоит сказать, что и цена тоже не маленькая.

Нагружал я накопители используя тест дисков в AIDA 64. В режиме последовательной записи всего накопителя стоит обращать внимание на общее время или на среднюю скорость.

По падениям скорости стоит сказать, что накопитель вначале записывает весь свободный объём в SLC режиме, потом уплотняет до MLC и далее ещё раз уплотняет до TLC режима. Обзора на накопитель на канале не будет, так что — пока можете посмотреть на циферки. Данные значения не отражают случайные чтения, что важно, например для работы с базами данных или кешированием данных не входящих в оперативную память для расчётов, но, допустим, для использования накопителя для видеомонтажа в высоких разрешениях — процесс сбора всех исходников на одном накопителе — это тоже один из процессов требующих значительного времени.

Я записал и температурные режимы работы накопителя.

Без радиатора он почти сразу прогрелся до 70 градусов, это, скорее всего температура замеряемая в районе контроллера. И по данным накопителя — она не увеличивалась. На деле же она достигала практически 80 градусов на чипах памяти.

Если сравнивать с радиатором в адаптере — то есть разница и по температурам. А так же, хоть и не очень большая, но есть разница и по скорости заполнения, хотя разница не огромная, менее двух минут, или менее 10% и то при максимально длительном заполнении.

Если говорить про штатный радиатор, то по температурам чипов памяти я разницу пирометром нащупать не смог в сравнении с накопителем без радиатора. Что с одной стороны плохо, так как толку от радиатора мало, но с другой стороны — это говорит о том, что двусторонний скотч хотя бы не вредит теплоотводу, так как радиатор всё же нагревался. А если судить по датчику температур, то они были чуть ниже, доходя до 70 градусов меньшее количество времени.

По длительности заполнения — результат со штатным радиатором поучился средним между двумя остальными, но сделав несколько тестов я могу сказать, что результат этот в целом близкий к погрешностям тестирования и мало отличим от результатов с заполнением накопителя в специальном адаптере.

И это был так скажем — стресс тест для чипов памяти.

Второй тест был направлен больше на контроллер накопителя. Для этого я использовал ATTO Disk Benchmark. Он даёт нагрузку файлами разных размеров постепенно увеличивая размер файлов, делает это попеременно на запись и чтение с очередями команд чтобы не так жёстко упираться в тайминги чипов памяти, но при этом, естественно, требуя большей стабильности контроллера.

При этом тест довольно короткий и занимает всего несколько минут. Но даже этого было достаточно чтобы без радиатора увидеть серьёзное падение производительности по мере прохождения теста.

Чтобы исключить вероятность завершения однобитного режима записи, я сразу после прохождения первого теста запускал усечённый тест с большими объёмами данных не давая начать накопителю чистку, и видно, что несколько секунд простоя дали восстановление производительности, то есть дело именно в нагреве, а не в том, что накопитель переходил на уплотённую запись. Это так же подтверждается тестами с радиатором, в котором падение тоже есть, но его величина в разы ниже, чем без радиатора.

И несколько секунд простоя так же даёт полное восстановление скорости.

Со штатным радиатором опять выходит падение среднее между двумя остальными тестами. Но видно, что оно есть.

Из этого можно сделать вывод о том, что и память и контроллер в производительных накопителях без охлаждения — перегреваются. Во многом всё зависит от конкретной модели, есть даже слабые SSD которые сильно греются, но производительные греются все, может быть за редкими исключениями.

Насколько это критично — решать каждому. В целом — каких-то огромных температур, которые разрушат ячейки памяти или приведёт к быстрой деградации — нет. Но только за счёт снижения производительности в длительных нагрузках. Если длительные нагрузки есть — я бы рекомендовал всё же задуматься об охлаждении если на вашей материснкйо плате нет штатных радиаторов для накопителей. Если же накопители вы испольуюете в рабочих высокопроизводительных задачах, особенно когда нет возможности уложиться в объём оперативной памяти, или желая использовать данные на энергонезависимых накопителях — то стоит смотреть уже на карты расширения. На старших платформах как раз большое количество линий PCI-e и слотов расширения как раз и нужны для того чтобы ставить и такие накопители в том числе и в рейды. Для рейдов, кстати, x16 расширители на 4 накопителя уже как правило идут с активным охлаждением.

В целом, можно сказать, что накопители работают удовлетворительно для обычных задач, а для не обычных есть заводские методы полностью решающие проблемы.