SSD ระดับเมนสตรีม มีความทันสมัยและให้ประสิทธิภาพที่เหนือชั้น ถึงกระนั้นก็มีแนวโน้มที่จะสร้างความร้อนจำนวนมาก ซึ่งอาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพและเป็นอันตรายต่อข้อมูลบนชิปแฟลช NAND. Phison กล่าวว่าเมื่อไดรฟ์มีการพัฒนามากขึ้น ไดรฟ์เหล่านั้นก็ร้อนขึ้นเช่นกัน ดังนั้นคาดว่า PCIe Gen 5 SSD ระดับไฮเอนด์จะต้องใช้การระบายความร้อนแบบแอคทีฟโดยใช้พัดลม (เหมือนภาพด้านบน ) ในขณะเดียวกัน บริษัทกล่าวว่ากำลังดำเนินการลดความร้อนของคอนโทรลเลอร์ เนื่องจากแอพพลิเคชันต่างๆ เช่น โน้ตบุ๊กหรือเดสก์ท็อปขนาดกะทัดรัดไม่สามารถรองรับเครื่องทำความเย็นขนาดใหญ่ได้
Sebastien Jean หัวหน้าเจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคของ Phison กล่าวว่า “มีหลายสิ่งที่เราทำเพื่อรักษาพลังของ SSD ไว้ในขอบเขตที่เหมาะสม” ในการ สัมภาษณ์ล่าสุด กับ MSI Insider และ StorageReview “แต่แน่นอนว่า SSD จะร้อนขึ้น เช่นเดียวกับที่ CPU และ GPU จะร้อนขึ้นในปี 1990 เมื่อเราเปลี่ยนไปใช้ PCIE Gen5 และ PCIE Gen6 เราอาจต้องพิจารณาการระบายความร้อนแบบแอ็คทีฟ”
ความจุที่สูงขึ้นนำไป Controllers ที่ซับซ้อน
เพื่อเพิ่มความจุ หน่วยความจำแฟลช 3D NAND จะเพิ่มจำนวนเลเยอร์หรือเพิ่มจำนวนระดับการชาร์จที่สามารถเก็บไว้ในเซลล์เดียว อย่างไรก็ตาม การเพิ่มจำนวนชั้นโดยทั่วไปจะลดขนาดทางกายภาพของเซลล์ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วส่งผลกระทบต่อความสามารถในการเก็บประจุได้อย่างน่าเชื่อถือ (ลดลงบ้างด้วยการนำวัสดุใหม่มาใช้) ในทางตรงกันข้าม การเปลี่ยนจากสถาปัตยกรรมเซลล์ระดับสามระดับเป็นสี่ระดับจะลดจำนวนรอบของโปรแกรม/การลบ (P/E) ที่เซลล์สามารถทนทานได้อย่างมาก เนื่องจากทั้งสองวิธีในการเพิ่มความหนาแน่นของการบันทึก 3D NAND มีอยู่ร่วมกัน ในที่สุดสิ่งนี้ก็นำไปสู่การลดคุณภาพของสัญญาณที่เซลล์ NAND สร้างขึ้น ดังนั้น Controllers SSD จึงต้องใช้วิธีแก้ไขข้อผิดพลาดที่ซับซ้อนมากขึ้นเพื่อประมวลผลสัญญาณเหล่านั้น
วิธีการที่ซับซ้อนเหล่านี้มีอัลกอริธึมรหัสตรวจสอบความเท่าเทียมกันความหนาแน่นต่ำ (LDPC) สิ่งเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะใช้การประมวลผลสูง ดังนั้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ตัวควบคุม SSD มีความซับซ้อนและมีความสามารถในการประมวลผล เนื่องจากเราจะไม่ไปไหนโดยไม่มีอัลกอริธึมเหล่านั้น คอนโทรลเลอร์จึงมีความสามารถและร้อนแรงขึ้นเรื่อยๆ
ผู้พัฒนาตัวควบคุม SSD เช่น Phison ใช้เทคโนโลยีกระบวนการที่ซับซ้อนมากขึ้นสำหรับตัวควบคุมที่ล้ำหน้าที่สุด ดูเหมือนว่าอัตราการนำไปใช้จะค่อนข้างช้ากว่าการเพิ่มความซับซ้อน ซึ่งเป็นสาเหตุให้ตอนนี้ ตัวควบคุม SSD สำหรับผู้ใช้งานระดับผู้ที่ชื่นชอบและระดับองค์กร/เซิร์ฟเวอร์ยังคงได้รับพลังการออกแบบระบายความร้อน (TDP)
อุณหภูมิ: 120ºC สำหรับคอนโทรลเลอร์ แต่ 70ºC สำหรับ NAND ICs
นักอ่านตัวยงรู้ดีว่าซีพียูและ GPU สมัยใหม่สามารถรักษาอุณหภูมิที่ค่อนข้างสูงได้ถึง 100 องศาเซลเซียสและสูงกว่านั้นอีก เช่นเดียวกับตัวควบคุม SSD ผลิตโดยผู้ผลิตตามสัญญาเช่น TSMC ชิปเหล่านี้สามารถอยู่รอดได้ในอุณหภูมิที่สูงถึง 120 องศาเซลเซียสตามข้อมูลของ Phison
แต่ปัญหาคือที่อุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียส คอนโทรลเลอร์จะทำความร้อน 3D NAND IC และมีความน่าเชื่อถือน้อยกว่ามาก ที่อุณหภูมิ 75 องศาเซลเซียสขึ้นไป ดังนั้น เพื่อป้องกันข้อมูลสูญหาย ตัวควบคุมมักจะเริ่มควบคุมปริมาณที่อุณหภูมิสูง ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน
“หน่วยความจำ 3D NAND สามารถรองรับได้ตั้งแต่ 0ºC (32ºF) ไปจนถึงที่ใดก็ได้ระหว่าง 70ºC ถึง 85ºC (158ºF ถึง 185ºF) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระดับของ NAND” Jean กล่าว “และเมื่อความร้อนสูงขึ้น การเก็บรักษาข้อมูลใน NAND ก็ลดลง […] หากข้อมูลส่วนใหญ่ของคุณถูกเขียนขึ้นอย่างร้อนแรงและอ่านแบบเย็น แสดงว่ามีการแกว่งของอุณหภูมิครั้งใหญ่ที่ SSD สามารถจัดการกับมันได้ แปลเป็นการแก้ไขข้อผิดพลาดที่มากขึ้น ปริมาณงานสูงสุดจะต่ำลง ดังนั้นจุดที่น่าสนใจสำหรับ SSD ควรอยู่ระหว่าง 25ºC ถึง 50ºC (77ºF ถึง 122ºF)”
ในขณะเดียวกัน คอนโทรลเลอร์ SSD บางตัวก็ไม่ได้ซับซ้อนและต้องการพลังงานสูง อุปกรณ์สำหรับ SSD เมนสตรีมหลักมีการใช้พลังงานและอุณหภูมิที่เหมาะสม พอดีกับแล็ปท็อป
ระบบระบายความ: มีหลายวิธี
SSD มักจะปิดตัวลงอย่างวิกฤติเมื่อตรวจพบว่าอุณหภูมิของ NAND สูงกว่า 80 องศาเซลเซียส ดังนั้นการระบายความร้อนจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับไดรฟ์เหล่านี้ ในกรณีของฟอร์มแฟกเตอร์ M.2 SSD มีวิธีระบายความร้อนตามธรรมชาติสองวิธี: การนำไฟฟ้า (ผ่านหน้าสัมผัสทองแดง/ทองบนไดรฟ์และสกรูที่ยึดเข้ากับตำแหน่ง) และการพาความร้อน (กระจายความร้อนไปในอากาศ ). อย่างไรก็ตาม การทำให้ SSD ประสิทธิภาพสูงเย็นลง นั้นไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงติดตั้งตัวฮีทซิ้งระบายความร้อนขนาดใหญ่อยู่ และจะต้องมีการระบายความร้อนแบบแอคทีฟด้วยพัดลม
“ฉันคาดหวังว่าจะได้เห็นฮีทซิงค์สำหรับ PCIE Gen5” Jean กล่าวในบริบทของไดรฟ์ระดับไฮเอนด์ “แต่ในที่สุด เราก็จะต้องมีพัดลมที่ดันลมเหนือฮีทซิงค์ด้วย”
ที่น่าสนใจคือ ผู้ผลิต SSD ราคาถูกมักจะใช้สกรูพลาสติก ตามหลักแล้วจะปล่อยทิ้งไว้โดยไม่มีการระบายความร้อน ที่สำคัญ Phison แนะนำให้ใช้สกรูที่เหมาะสมซึ่งทำจากอะลูมิเนียม แต่ในบางครั้ง ต้นทุนรายการวัสดุก็สูงกว่าเรื่องความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพ
SSD รูปแบบต่างๆ
แต่ไม่ใช่ว่า SSD ทุกตัวจะสามารถรองรับการระบายความร้อนแบบแอคทีฟหรือแม้แต่ฮีทซิงค์ขนาดใหญ่ได้ ตัวอย่างเช่น แล็ปท็อป (ซึ่งคิดเป็น 75% ของยอดขายพีซี) ไม่สามารถทำได้ ดังนั้นนักพัฒนา SSD อย่าง Phison จึงต้องใช้กลยุทธ์ที่แตกต่างกัน
หนึ่งในนั้นคือการใช้เทคโนโลยีกระบวนการผลิตที่บางลง เมื่อนับจำนวนทรานซิสเตอร์ที่แน่นอน ชิประดับ 7 นาโนเมตรจะใช้พลังงานน้อยกว่าและจะปล่อยพลังงานความร้อนน้อยกว่าชิปที่คล้ายกันซึ่งผลิตโดยใช้โหนดระดับ 16 นาโนเมตร นอกจากนี้ยังช่วยทำให้ชิปเหล่านี้มีขนาดเล็กลงและราคาถูกกว่าในการผลิตในบางกรณี (N7 ของ TSMC มีราคาแพงกว่า N16 ของ TSMC อย่างมาก ดังนั้นการเปลี่ยนไปใช้โหนดที่บางกว่าไม่ได้หมายความว่าต้นทุนการผลิตจะต่ำลงเสมอไป)โฆษณา
ชิปขนาดเล็กยังหมายถึงพื้นที่น้อยลงสำหรับอินเทอร์เฟซทางกายภาพ ดังนั้นนักออกแบบจึงมักจะลดจำนวนช่อง NAND ในไดรฟ์ไคลเอ็นต์ ซึ่งช่วยให้มีค่าใช้จ่ายและลดการใช้พลังงาน ในที่สุด อัตราข้อมูลสูงจากอุปกรณ์ NAND สมัยใหม่ก็รองรับในทุกวันนี้ (เรากำลังพูดถึงอินเทอร์เฟซ 1200 MT/s ที่นี่ และสำหรับรุ่นต่อๆ มา อัตราการถ่ายโอนเหล่านี้จะสูงขึ้น) แต่อิ่มตัวอินเทอร์เฟซ PCIe Gen4 x2 ในปัจจุบัน PC OEM ก็เพียงพอแล้วสำหรับระบบเมนสตรีม แม้ว่า Tom’s Hardware เรียกร้องประสิทธิภาพสูงสุดเท่าที่เป็นไปได้ เราเข้าใจดีว่าแอปพลิเคชั่นจำนวนมากได้ประโยชน์จากขนาดที่กะทัดรัด
สรุป
เนื่องจาก SSD ได้รับความจุและประสิทธิภาพ คอนโทรลเลอร์จึงจำเป็นต้องได้รับความสามารถในการประมวลผลและความซับซ้อน ซึ่งในหลายๆ กรณีหมายถึงการใช้พลังงานเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ผู้พัฒนาคอนโทรลเลอร์ SSD เช่น Phison กำลังบรรเทาความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับความสามารถในการประมวลผลโดยใช้เทคโนโลยีกระบวนการที่บางลง และลดจำนวนช่อง NAND และช่อง PCIe
ในขณะที่เรา Phison คาดว่า SSD เมนสตรีมจะยังคงเย็นพอที่จะใส่ในแล็ปท็อปได้ แต่ก็นึกภาพว่า SSD ประสิทธิภาพสูงนั้นต้องการระบบระบายความร้อนที่ดีพร้อมพัดลม
บทความจาก : tomshardware
