Modern meraklıları sınıfı katı hal sürücüleri (SSD’ler) rakipsiz performans sunar. Yine de, önemli miktarda ısı üretmeye eğilimlidirler, bu da performansa zarar verebilir ve NAND flash yongalarındaki verilere zarar verebilir. Phison, sürücüler daha gelişmiş hale geldikçe, daha da ısındıklarını söylüyor, bu nedenle üst düzey PCIe Gen 5 SSD’lerin bir fan kullanarak aktif soğutma gerektirmesini bekleyin (belki de yukarıda resmedilen gibi). Bu arada şirket, dizüstü bilgisayarlar veya kompakt masaüstü bilgisayarlar gibi uygulamalar büyük soğutucuları barındıramadığından, kontrolörlerinin ısısını azaltmak için çalıştığını söylüyor.
Phison Teknik Direktörü Sebastien Jean, “SSD gücünü makul bir zarf içinde tutmak için yaptığımız pek çok şey var” dedi. son röportaj MSI Insider ve StorageReview ile. “Ancak, 1990’larda CPU ve GPU’nun ısınmasıyla aynı şekilde SSD’ler de daha sıcak olacak. Gen5 ve Gen6’ya geçerken aktif soğutmayı düşünmemiz gerekebilir.”
Daha Yüksek Kapasite Karmaşık Kontrolörlere Yol Açıyor
3D NAND flash bellek, kapasite kazanmak için katman sayısını kazanır veya tek bir hücrede depolayabileceği şarj düzeyi sayısını artırır. Bununla birlikte, katman sayısındaki artış tipik olarak bir hücrenin fiziksel boyutunu azaltır, bu da temel olarak yükleri güvenilir bir şekilde depolama yeteneğini etkiler (yeni malzemelerin benimsenmesiyle bir miktar hafifletilir). Buna karşılık, üç seviyeli hücre mimarisinden dört seviyeli hücre mimarisine geçiş, bir hücrenin dayanabileceği program/silme (P/E) döngülerinin sayısını kökten azaltır. 3D NAND kayıt yoğunluğunu artırmanın her iki yöntemi de bir arada bulunduğundan, bu sonuçta bu NAND hücrelerinin ürettiği sinyal kalitesinin bozulmasına yol açar. Bu nedenle, SSD denetleyicileri, bu sinyalleri işlemek için daha karmaşık hata düzeltme yöntemlerini benimsemelidir.
Bu karmaşık yöntemler, düşük yoğunluklu eşlik denetimi (LDPC) kod algoritmalarına sahiptir. Bunlar bilgi işlem açısından yoğun olma eğilimindedir, bu nedenle son yıllarda SSD denetleyicileri karmaşıklık ve bilgi işlem yetenekleri kazanmıştır. Bu algoritmalar olmadan hiçbir yere gitmediğimiz için, kontrolörler daha yetenekli ve daha ateşli olmaya devam edecek.
Phison gibi SSD denetleyici geliştiricileri, en gelişmiş denetleyicileri için daha karmaşık süreç teknolojilerini benimsiyor. Yine de, benimseme hızı, karmaşıklık kazanma hızından biraz daha yavaş gibi görünüyor; bu nedenle, şimdilik, meraklı sınıf ve kurumsal/sunucu uygulamaları için SSD denetleyicileri, termal tasarım gücü (TDP) kazanmaya devam ediyor.
Sıcaklıklar: Kontrolör için 120ºC, NAND IC’ler için Sadece 70ºC
Hevesli bir okuyucu, modern CPU’ların ve GPU’ların yaklaşık 100 santigrat derece ve hatta daha yüksek aşırı sıcaklıklara dayanabileceğini bilir (belirtiler dahilinde güvenilir bir şekilde çalışan ancak hız aşırtma yeteneklerini kaybeden silikon bozulması pahasına da olsa). Aynısı SSD denetleyicileri için de geçerlidir. Phison’a göre, TSMC gibi sözleşmeli üreticiler tarafından üretilen bu adamlar 120 santigrat dereceye kadar sıcaklıklarda hayatta kalabilirler.
Ancak sorun şu ki, 120 santigrat derecede kontrolör 3D NAND IC’leri ısıtır ve 75 santigrat derece ve üzerindeki sıcaklıklarda çok daha az güvenilir hale gelir. Bu nedenle, veri kaybını önlemek için kontrolörler genellikle yüksek sıcaklıklarda kısmaya başlayarak performansı etkiler.
Jean, “3D NAND bellek, NAND’ın derecesine bağlı olarak 0ºC (32ºF) ile 70ºC ve 85ºC (158ºF – 185ºF) arasında herhangi bir yeri işleyebilir,” dedi Jean, “Ve ısı yükseldikçe, NAND’deki verilerin tutulması azalır. […] Verilerinizin çoğu gerçekten sıcak yazılmışsa ve gerçekten soğuk okuduysanız, büyük bir çapraz sıcaklık salınımına sahipsiniz. SSD bunu daha fazla hata düzeltmesine çevirerek halledebilir. Böylece maksimum verim daha düşük. Bir SSD için en uygun nokta 25ºC ile 50ºC (77ºF ile 122ºF) arasındadır.”
Bu arada, tüm SSD denetleyicileri karmaşık ve güce aç değildir; ana akım SSD’ler için cihazlar makul güç tüketimine ve sıcaklıklara sahiptir. Dizüstü bilgisayarlara sığarlar ve öngörülebilir gelecek için oraya uymaya devam edecekler. Bir bonus olarak, performansı da artıracaklar.
Soğutma: Birçok Yol
SSD’ler, NAND’ın sıcaklığının 80 santigrat derecenin üzerinde olduğunu algıladıklarında kritik kapanma eğilimine girerler, bu nedenle bu sürücüler için soğutma çok önemlidir. M.2 form faktörü söz konusu olduğunda, SSD’lerin onları soğutmanın iki doğal yolu vardır: iletim (sürücü üzerindeki bakır/altın kontaklar ve onları pozisyonda sabitleyen vida aracılığıyla) ve konveksiyon (ısıyı havaya dağıtma) ). Ancak, yüksek performanslı SSD’leri soğutmak yeterli değildir, bu nedenle zaten büyük ısı yayıcılarla donatılmıştır ve aktif soğutmaya ihtiyaç duyacaktır.
Jean, üst düzey sürücüler bağlamında “Gen5 için soğutucular görmeyi beklerdim” dedi. “Ama eninde sonunda havayı soğutucunun üzerine de iten bir fana ihtiyacımız olacak.”
İlginç bir şekilde, ucuz SSD üreticileri plastik veya naylon vidayı bir araya getirmeye meyillidir ve esasen onları önemli bir soğutma yönteminden yoksun bırakır. Phison, alüminyumdan yapılmış uygun vidaların kullanılmasını önerir, ancak bazen malzeme listesi maliyeti, güvenilirlik ve performans konularından daha önemlidir.
Farklı SSD’ler
Ancak tüm SSD’ler aktif soğutmayı ve hatta büyük boyutlu bir soğutucuyu barındıramaz. Örneğin, dizüstü bilgisayarlar (PC satışlarının yaklaşık %75’ini temsil eder) yapamaz. Bu nedenle Phison gibi SSD geliştiricilerinin farklı stratejiler benimsemesi gerekiyor.
Bunlardan biri daha ince proses teknolojisi kullanmaktır. Tam transistör sayısında, 7 nm sınıfı bir çip, 16 nm sınıfı bir düğüm kullanılarak yapılan benzer bir çipten daha az güç tüketecek ve daha az termal güç yayacaktır. Ayrıca bu yongaların daha küçük olmasına ve bazı durumlarda daha ucuza üretilmesine yardımcı olur (TSMC’nin N7’si, TSMC’nin N16’sından önemli ölçüde daha pahalıdır, bu nedenle daha ince bir düğüme geçiş, mutlaka daha düşük üretim maliyeti anlamına gelmez).
Küçük bir yonga ayrıca fiziksel arabirimler için daha az alan anlamına gelir, bu nedenle tasarımcılar istemci sürücülerindeki NAND kanallarının sayısını azaltma eğilimindedir, bu da maliyetlere yardımcı olur ve güç tüketimini azaltır. Sonuç olarak, günümüzde modern NAND cihazlarından gelen yüksek veri hızları (burada 1200 MT/sn arayüzlerinden bahsediyoruz ve sonraki nesillerde bu aktarım hızları daha da yükselecektir) bugünlerde bir PCIe Gen4 x2 arayüzünü doyuruyor.PC OEM’leri buna inanıyor. ana sistemler için yeterlidir. Tom’s Hardware, mümkün olan en yüksek performans için sürekli çalkalanırken, birçok uygulamanın kompakt boyutlardan yararlandığını anlıyoruz.
Özet
SSD’ler kapasite ve performans kazandıkça, denetleyicilerinin de çoğu durumda güç tüketiminde bir artış anlamına gelen bilgi işlem yetenekleri ve karmaşıklığı kazanması gerekir. Bununla birlikte, Phison gibi SSD denetleyicilerinin geliştiricileri, daha ince işlem teknolojileri kullanarak ve NAND kanallarının ve PCIe şeritlerinin sayısını azaltarak bilgi işlem yeteneklerine yönelik artan ihtiyaçları hafifletiyor.
Phison, ana akım SSD’lerin dizüstü bilgisayarlara sığacak kadar soğuk kalmasını beklerken, yüksek performanslı SSD’lerin fanlı sofistike soğutma sistemleri gerektirdiğini öngörüyor.
