Måste man installera radiators på NVMe-enheter?

Under de senaste åren har kostnaden för 2,5-tums SSD-enheter minskat nästan till nivån av hårddiskar. Nu ersätts SATA-lösningar av NVMe-enheter som använder PCI Express-bussen. Under perioden 2019-2020 har vi också sett en minskning av priserna på dessa enheter, så just nu är de endast något dyrare än sina SATA-syskon.

Deras främsta fördel ligger i att dessa datalagringslösningar är mycket kompaktare (vanligtvis i formfaktorn 2280 — 8×2,2 cm) och snabbare än traditionella SATA-SSD. Det finns dock en detalj: med ökad bandbredd och hastighet för dataöverföring ökar även värmeutvecklingen hos komponenterna i NVMe-enheterna. Särskilt är situationen med hög värmeutveckling och efterföljande throttling typisk för enheter från budgetmärken, som väcker större intresse hos användarna på grund av deras prissättning. Dessutom tillkommer huvudvärk kring att organisera lämplig kylning i systemlådan: extra fläktar och till och med speciella radiators används för att avleda värme från M.2-enheterna.

I kommentarerna frågar användarna upprepade gånger om temperaturparametrarna för Kingston-enheterna: behöver man installera radiators på dem eller behöver man tänka ut ett annat kylsystem? Vi beslutade oss för att undersöka frågan: faktiskt — Kingston NVMe-enheterna (t.ex., A2000, KC2000, KC2500) erbjuds utan radiators i paketet. Behöver de extra kylning? Är dessa enheters arbete tillräckligt optimerat för att man inte ska behöva oroa sig för att köpa en radiator? Låt oss ta reda på det.

I vilka fall överhettas NVMe-enheterna kraftigt och vilka konsekvenser kan det få?

Som…, som vi redan har nämnt ovan, leder enorm kapacitet ofta till att kontroller och NVMe-minneschip blir starkt uppvärmda vid långvarig och aktiv belastning (till exempel vid skrivning av stora datamängder). Dessutom drar NVMe SSD:er ganska mycket energi för drift, och ju mer energi de kräver, desto mer värme genereras. Det är dock viktigt att förstå att de ovan nämnda skrivoperationerna kräver mer energi än läsoperationer. Därför, till exempel, vid läsning av data från en installerad spelfil — blir lagringsenheten mindre varm än vid skrivning av stora mängder information till den.

Vanligtvis börjar termisk drosselering i intervallet 80 °C till 105 °C, och detta uppnås oftast vid långvarig skriving av filer till NVMe-lagringsenheten. Om du inte utför skrivning under 30 minuter, kommer du troligen inte att märka någon prestandanedsättning, även utan att använda kylfläns.

Men anta att lagringsenheten verkligen riskerar att överstiga normala temperaturer. Vad kan detta innebära för användaren? Kanske en minskning av överföringshastigheten, eftersom NVMe SSD:er aktiverar lägen för att hoppa över skrivköer för att avlasta kontrollern vid hög värme. Prestanda minskar, men SSD:n överhettas inte. Detsamma gäller processorer, där CPU hoppar över cykler vid överdriven värme. Men i fallet med processorn kommer dessa förluster inte vara lika märkbara för användaren som med SSD. När lagringsenheten når en temperatur över den som ingenjörerna har förutsett, börjar den hoppa över för många cykler och orsakar "fryst" prestanda i operativsystemet. Men kan man verkligen skapa sådana "problem" för sin enhet i praktiska användningsscenarier?

Hur står det till med uppvärmning i verkliga användningsscenarier?

Anta att vi har bestämt oss för att skriva 100 eller 200 GB data till NVMe-lagringsenheten. Och vi valde för detta förfarande Kingston KC2500, den genomsnittliga skrivhastigheten är 2500 MB/s (enligt våra tester). Vid hantering av filer på 200 GB tar det i genomsnitt 81 sekunder, medan 100 GB endast tar 40 sekunder. Under denna tid kommer enheten att värmas upp inom acceptabla gränser (detta kommer vi att diskutera längre fram) och kommer inte att uppvisa kritiska temperaturer eller prestandaförluster. Dessutom, kommer du sannolikt inte att arbeta med sådana stora datamängder i det dagliga livet.

Oavsett hur man vrider och vänder på det, så överväger läsoperationer vid hemmabruk av NVMe-lösningar betydligt mer än skrivoperationer. Och, som vi tidigare nämnt, belastar just skrivningen minnen och kontroller mer än något annat. Detta förklarar frånvaron av stränga kylkrav. Dessutom, när det gäller Kingston KC2500, bör det påpekas att denna modell är konstruerad för att fungera under maximal belastning utan ytterligare aktiv eller passiv kylning. Tillräcklig ventilation inuti chassit är en förutsättning för att undvika throttling, vilket våra mätningar och tester av branschmedia gång på gång bekräftar.

Vad är den tillåtna uppvärmningen av Kingston NVMe-enheter?

Det finns många studier och publikationer på internet som informerar läsarna om att den optimala driftstemperaturen för NVMe-lösningar inte bör överstiga 50 °C. Det påstås att en enhet bara kommer att arbeta som den ska under den temperaturen. För att avfärda denna myt kontaktade vi ingenjörerna på Kingston, och fick veta följande. Den tillåtna drifts temperaturen för företagets enheter ligger mellan 0 och 70 °C.

»Det finns ingen specifik siffra där NAND ‘dör’ mindre, och källor som anger den optimala driftstemperaturen vid 50 °C är inte pålitliga, säger experterna, – Det viktigaste är att undvika långvarig överhettning över 70 °C. Och även i detta fall kan NVMe SSD själv lösa problemet med kraftig uppvärmning genom att sänka prestandan och hoppa över cykler« (vilket vi nämnde tidigare).

Överlag är Kingston SSD-enheter välutvecklade lösningar som genomgår många tillförlitlighetstester i praktiken. I våra mätningar visade de att de håller sig inom det angivna temperaturintervallet, vilket gör det möjligt att använda dem utan kylfläktar. De kan överhettas endast i mycket speciella situationer: till exempel om din kylning i datorlådan är dåligt utformad. Men i detta fall behöver du inte en kylfläkt, utan en genomtänkt strategi för att leda bort varm luft från systemlådan som helhet.

Temperaturparametrar för Kingston KC2500

Vid långvarig sekventiell skrivning av data till en tom enhet Kingston KC2500 (1 TB), installerad på moderkortet ASUS ROG Maximus XI Hero, når enheten utan kylfläkt 68-72 °C (i viloläge är det 47 °C). Att installera kylfläkten som följer med moderkortet gör det möjligt att kraftigt sänka temperaturen till 53-55 °C. Men det är värt att notera att i detta test var enheten inte särskilt optimalt placerad: i nära anslutning till grafikkortet, så kylfläkten kom väl till pass.

Temperaturparametrar för Kingston A2000

För SSD-enheten Kingston A2000 (1 TB) är temperaturerna i viloläge 35 °C (i en sluten stand utan kylfläkt, men med bra luftflöde från fyra fläktar). Temperaturen vid test med benchmarker under simulering av sekventiell läsning och skrivning översteg inte 59 °C. Förresten testade vi den på moderkortet ASUS TUF B450-M Plus, som inte har någon medföljande kylfläkt för NVMe-lösningar. Även under dessa omständigheter hade enheten inga problem med att fungera och nådde inte kritiska temperaturer som skulle kunna påverka den prestandan negativt. Som ni ser, i detta fall finns det helt enkelt ingen anledning att använda en kylfläkt.

Temperaturparametrar för Kingston KC2000

En annan enhet vi testade är Kingston KC2000 (1 TB). Vid full belastning i ett slutet chassi utan kylfläkt, värms enheten upp till 74 °C (i viloläge – 38 °C). Men till skillnad från testscenariot för A2000-modellen, var chassit för testgruppen för att mäta egenskaperna KC2000 var inte utrustad med en extra uppsättning chassikylare. I detta fall var det en teststation med en standard chassifläkt, en CPU-kylare och ett grafikkorts kylsystem. Och självklart måste man ta hänsyn till att benchmarktestning innebär långvarig belastning på lagringsenheten, vilket sällan sker i vardagliga användningsscenarier.

Om du verkligen vill veta: hur installerar man en kylfläns på en NVMe-lagringsenhet utan att bryta garantin?

Vi har redan bekräftat att Kingston-lagringsenheter klarar sig med naturlig ventilation inuti chassit för stabil drift utan överhettning. Det finns dock användare som installerar kylflänsar för modding eller bara vill vara försiktiga och sänka värmen. Här stöter de på en intressant situation.

Som du kanske har märkt är lagringsenheterna från Kingston (och andra märken också) utrustade med en informationsetikett som är placerad precis ovanför minneschipen. Frågan uppstår: hur installerar man termiska plattor på en sådan konstruktion? Kommer etiketten att försämra värmeavledningen?

Det finns mycket råd på internet om att man bör ta bort etiketten (vilket skulle göra att du förlorar garantin på lagringsenheten, som hos Kingston kan vara upp till 5 år, för att vara tydlig) och sätta en termisk gränssnitt istället. Det finns till och med råd om "Hur man tar bort etiketten med en värmepistol", om den inte vill lossna från lagringsenheten.

Vi varnar direkt: så bör man inte göra! Etiketter på lagringsenheter fungerar i sig som termiska gränssnitt (och vissa har till och med en kopparfoliebas), så du kan lugnt installera termisk pad ovanpå. När det gäller Kingston KC2500 gjorde vi inte mycket annat än att använda den termiska pad som följde med moderkortets kylfläns från ASUS ROG Maximus XI Hero. Detsamma kan göras om man har en anpassad kylfläns.

Behöver NVMe SSD-enheter kylflänsar?

Behöver NVMe-lagringsenheter kylflänsar? När det gäller Kingston-lagringsenheter — nej! Våra tester har visat att NVMe SSD Kingston inte uppvisar kritiska temperaturer vid vardagligt användande.

Om du vill använda en kylare som en extra dekoration för ditt systemchassi, kan du använda de medföljande värmeavledarna från moderkorten eller leta efter stiliga alternativ från tredjepartsleverantörer.

Å andra sidan, om du redan vet att temperaturen inuti ditt PC-chassi alltid är hög (nära 70 °C), så kommer kylaren att fungera som mer än bara en dekoration. I detta fall rekommenderar vi att du arbetar på chassikylsystemet som helhet, istället för att enbart förlita dig på kylarna.

För mer information om produkter från Kingston Technology, vänligen besök den officiella webbplatsen för företaget.

Källa: habr.com