Охлаждение для SSD-накопителей форм-фактора M.2

Если вы любите свой ПК, то наверняка оснастите его твердотельным накопителем стандарта NVMe. Но во время работы такие диски очень быстро нагреваются, из-за чего сбрасывают скорость. Проблему решат специальные системы охлаждения.

Изобретение твердотельных накопителей произвело настоящую революцию на рынке памяти. С тех пор жесткие диски перестали быть узким местом, тормозящим вычислительную мощность современного аппаратного обеспечения ПК.

Вторая волна этой революции началась два года назад, когда на рынке появились первые накопители, работающие на базе спецификации NVMe, скорость которых во много раз превышает скорость SSD, подключаемых по интерфейсу SATA.

Скорость последовательного чтения современного диска NVMe (например, Samsung 960 EVO) составляет примерно 3 Гбайт/с, последовательная запись того же диска достигает 1,7 Гбайт/с. А ведь предел скорости самых лучших твердотельных накопителей SATA составляет 600 Мбайт/с, что определяется пропускной способностью SATA-интерфейса. Одним словом, диски стандарта NVMe — это самое верное решение для всех высокопроизводительных ПК.

Но подобные накопители являются «горячей штучкой», причем в самом прямом смысле. Высокие скорости передачи данных по время чтения и записи требуют больше энергозатрат, чем у твердотельных накопителей SATA, в результате чего диски NVMe быстро нагреваются. Так, при тестировании накопителя Corsair MP500, он нагревался до 90 °C во время передачи больших объемов данных.

SSD-накопители NVMe и проблема теплоотвода

Существуют твердотельные диски NVMe, которые во избежание перегрева в процессе записи сбрасывают скорость уже через 20 с. За это время наш тестовый SSD успел записать примерно 30 Гбайт данных. Вроде как и много, но ведь 30 Гбайт может занимать всего один фильм в 4K или одна современная компьютерная игра.

5 признаков того, что ваш старый ноутбук пора менять Тест видеокарты Radeon Pro Duo: сила двух графических сердец

• Цена: 9.26 USD

Сейчас многие пользователи используют SSD формата M.2 в своих системах. Эти накопители, благодаря высоким скоростям передачи данных, особенно с интерфейсом NVMe (PCI-E), подвержены перегреву. Перегрев, в свою очередь, приводит к температурному троттлингу и ограничению производительности устройства. Температурный режим ухудшается также благодаря тому, что разъемы M.2 часто располагаются не в самых лучших для охлаждения местах (у меня например, между видеокартой и сокетом процессора). Некоторые производители сразу комплектуют свои материнские платы радиаторами для охлаждения M.2 накопителей (но это не на бюджетных моделях). Аналогично, некоторые производители SSD снабжают свои устройства теплорассеивающими элементами. Моя система бюджетная и о дополнительных плюшках речи не идет. Материнская плата: GIGABYTE B450M S2H Накопитель: AMD Radeon R5 NVMe 240 Gb SSD M.2 [R5MP240G8] Процессор: AMD Ryzen 5 2600 Видеокарта: PowerColor AMD Radeon RX 570 4 Gb Память: AMD Radeon R7 Performance 2*8 Gb Кулер: Be Quiet Pure Rock БП: Be Quiet Pure Power 11 500W Корпус: Fractal Design Define Mini C Сам по себе накопитель звезд с неба не хватает, контроллер SM2263XT, чипы памяти маркированы как AMD 29F64B2AMCTH2. В покое его температура отмечалась в районе 50-55С, при нагрузке (например, копировании больших файлов) достигала 80С и скорость падала до совсем неприличных значений. Диск используется в качестве системного.

Заказ

Уже не помню где, но видел, что по результатам тестирования нескольких радиаторов конкретно такой вариант продемонстрировал лучшие показатели, поэтому выбрал его. Покупать именно в Banggood может быть невыгодно (но у меня были пойнты), можно приобрести, например, в магазине Jeyi Aliexpress. Заказ дошел где-то за три недели, с трек номером.

Товар

Простая картонная коробочка. Алюминиевые детали радиатора лежат в отдельном желтом пакете. В комплекте, собственно, две детали радиатора, отвертка, семь винтов, три термопрокладки. Красная прокладка более тонкая и имеет клейкую основу только с одной стороны. Назначение второй синей прокладки мне неясно, так как она короче и шире, чем нужно, но пусть будет. Радиатор собирается по принципу бутерброда, SSD располагается между термопрокладками, верхней, более массивной частью радиатора с ребрами охлаждения и нижней, тонкой частью. Верхняя пластина прижимается к нижней и фиксируется шестью боковыми винтами. Благодаря тому, что на тонкой части под винты имеются вертикальные прорези, а не отверстия, можно устанавливать радиатор на накопители разной толщины.

Установка на материнскую плату никаких проблем не доставила, накопитель точно так же вставляется в разъем и зажимается штатным винтом. Цвет, конечно, не очень-то гармонирует с остальными комплектующими, но меня это не тревожит. Да, я знаю, что кулер процессора у меня установлен неправильно, он должен стоять вертикально. Но другой возможности установить этот кулер на сокет AM4 нет, поскольку это, так называемая, «старая версия» Pure Rock, и у нее нет креплений, которые дают возможность его развернуть. Я даже уже не раз писал в поддержку Be Quiet, чтобы они позволили приобрести новые крепления, но они сначала обещали «выяснить возможность», а теперь отмораживаются.

Немного тестов

CrystalDiskMark и температура SSD (HWIhfo) до установки радиатора, температура доходит до 80С. CrystalDiskMark и температура SSD (HWIhfo) после установки радиатора, максимальная температура 60С. И здесь уже заметна разница в скорости. Кстати говоря, сразу после установки этот SSD выдавал лучшие показатели, точных цифр, правда, не помню, наверное, это связано с его заполнением. HD Tune File Benchmark и температура SSD (HWIhfo) до установки радиатора, температура так же колеблется от 75 до 80С. HD Tune File Benchmark и температура SSD (HWIhfo) после установки радиатора, температура не превышает 60С. И здесь уже существенного прироста производительности не наблюдается. По видимому, в этом виновато уже несовершенство самого SSD.

Выводы

В простое температура SSD снизилась на 5-10С. Здесь надо учесть, что он неудачно расположен рядом с бэкплейтом горячей видеокарты и циркуляция воздуха в корпусе, благодаря кулеру Be Quiet, далека от оптимальной. Под нагрузкой выигрыш в температуре 15-20С, накопитель не разогревается выше 60С. Все это дает некий прирост производительности, защищает накопитель от перегрева и преждевременного выхода из строя. Вещь, определенно, полезная. Возможно, те же самые результаты можно получить и за меньшие деньги, просто купив алюминиевый радиатор, который крепится поверх SSD на резинках, но мне вариант Jeyi нравится больше. Спасибо за внимание.

Автор: Андрей · 30.01.2018

Не секрет, что скоростные NVMe модели класса Samsung 960 Evo(Pro), Plextor M8SeGN и иже с ними подвержены перегреву. Причем часть моделей выпускается с предустановленным радиатором, а вот другая – без. И это может вызывать опасения, учитывая указанные в спецификации высокие значения скоростей чтения-записи. Большие цифры, к сожалению, не только греют душу и тешат самолюбие, но также греют сам девайс. Вот и попался мне на ресурсе uk.hardware.info глаза материал, где рассматривается охлаждение SSD, проводится тестирование радиаторов для накопителей M.2, с результатами которого предлагаю ознакомиться.

Суть проблемы

Вопрос нагрева и, соответственно, охлаждения не возникал, когда речь шла о накопителях на шине SATA. В них с температурным режимом работы все хорошо в любых условиях, даже при отсутствии обдува. Нагрев стал проявлять себя при переходе на гораздо более быстродействующую шину PCIe, когда скоростные показатели чтения или записи превысили отметку в 1 ГБ/с.

Обновление. 24.10.2018. Кстати, это не совсем так. Все же даже некоторые накопители на шине SATA, правда, в форм-факторе 2.5 дюйма, имеют склонность к заметному нагреву, что показывают результаты тестирования, например, Crucial BX500 или Kingston HyperX Fury RGB. Термопрокладка на контроллер и/или чипы памяти или обдув все же желателен в некоторых случаях.

И чем больше была скорость, тем горячее становился накопитель. Это вынудило выпускать модели с уже установленным теплорассеивающим радиатором. При этом та же модель накопителя могла иметь модификацию без такой термозащиты.

С возможным перегревом SSD стараются бороться сами производители материнских плат, которые снабжают свои модели (в основном среднего и высшего ценового диапазона) идущими в комплекте радиаторами. К сожалению, далеко не все «материнки» имеют такую опцию.

Проблема усугубляется еще тем, что на поверхности материнской платы M.2 разъемы располагаются не в самых оптимальных с точки зрения охлаждения местах. Так, накопитель, установленный между двумя PCI-Express разъемами, в которых стоит одна, а то и две мощных видеокарты, зажат между этими двумя «печками», которые отнюдь не улучшают условия работы.

Отсюда вывод, накопители надо охлаждать, тем более, что температуры могут быть весьма серьезными. Так, у использовавшегося в качестве подопытного Samsung 960 Pro емкостью 512 ГБ в тесте Atto Disk Benchmark контроллер нагревался до 111°C, а чипы памяти – до 71°C. Стоит ли говорить, что это многовато.

Естественно, появлялся троттлинг, а скорости чтения падали с более чем 3 ГБ/с до 2.4 ГБ/с, запись же снижалась с 2 ГБ/с до менее, чем 1.7 ГБ/с. Можно предположить, что падение не такое уж и большое, но, во-первых, зачем тогда приобретать накопитель, который нельзя использовать на полную мощность. И во-вторых, это просто опасно. Ведь случись чего, в мир иной уйдет не только железяка, но и хранящиеся на ней данные.

Справедливости ради надо сказать, что обдув приносит плоды. Установленный 92-мм вентилятор на расстоянии, соответствующем нахождению передней стенки среднего корпуса, снижает температуру контроллера до приемлемых 79°C. Проблема в том, что это в идеальных условиях. Вы сможете обеспечить накопитель постоянным потоком воздуха, которому не препятствуют никакие другие элементы, провода и т. п. конкретно в вашем компьютере? Как ни крути, а дополнительное охлаждение крайне желательно.

Участники тестирования

О подопытном уже было сказано, это Samsung 960 Pro. А вот в качестве радиаторов выступили 8 моделей, большинство из которых – это стандартные теплорассеивающие крышки с материнских плат, но был и еще один участник. Речь о совсем недавно выпущенном компанией EK радиаторе для SSD M.2.

Данный производитель хорошо известен своими системами охлаждения, в первую очередь жидкостными. Данный радиатор представляет собой довольно высокую конструкцию с глубокими ребрами, что позволяет надеяться на эффективное охлаждение.

Другие радиаторы, входящие в состав материнских плат:

• Небольшой радиатор от ASUS ROG Strix Z370-I Gaming.
• Радиатор от ASUS ROG Maximus X Hero.
• Радиатор от ASUS TUF X299 MARK 1.
• Самый большой вариант, от ASUS ROG Strix X299-XE Gaming, представляющий собой охладитель одновременно для накопителя и чипсета.
• Скромная по размерам, тонкая железочка от Gigabyte, на которой присутствуют несколько небольших ребер.
• Еще более скромный вариант M.2 Shield компании MSI.
• И более солидный вариант того же производителя, называемый «M.2 Shield Frozr».

Радиаторы EK

Сделаю небольшое отступление, чтобы познакомиться с недавно появившимися радиаторами для NVMe накопителей словенской компании EKWB. Конструкция представляет собой две алюминиевые пластины. Задняя – простой алюминиевый прямоугольник. Передняя часть, которая контактирует с чипами на накопителях, имеет основу толщиной 0.5 мм, на которой располагаются ребра высотой 3 мм и с шагом 2 мм.

Соединяются между собой эти две пластины стальными защелками. С элементами на SSD M.2 радиатор контактирует через термопрокладки, причем устанавливаются они на обе поверхности накопителя.

Результаты тестирования

Для проверки использовалась программа Atto Disk Benchmark, в которой производилась запись данных объемом 32 ГБ с очередью равной 8, чтобы добиться максимальной нагрузки. Измерялись температуры контроллера и чипов NAND. Все тесты проводились как без обдува, так и с использованием имитирующего корпусного вентилятора диаметром 92 мм.

В случае без принудительного обдува самый слабый результат показал радиатор MSI M.2 Shield, что, впрочем, не удивительно, учитывая размеры этой железочки. Серьезных возможностей от нее ждать не приходится, и все же бесполезной ее также не назвать. Более 20 «сброшенных» градусов – это в любом случае полезно.

Лучший результат ожидаемо показал самый массивный радиатор от материнской платы ASUS ROG Strix X299-XE Gaming. Все же размер имеет значение, как ни крути. Правда, тут не все так однозначно, но об этом позже. Изделие EK показывают средние результаты.

При подключении вентилятора температура заметно снижается. При этом в распределении мест существенных изменений не происходит. Самое слабое охлаждение – у M.2 Shield, ну а здоровенный радиатор от Strix X299-XE опять лучше всех. Радиатор EK остается в середняках, но проигрыш лидеру существенно уменьшается. Видимо, большие грани хорошо работают при обдуве.

Измеренная скорость чтения/записи во время тестирования показывала существенное снижение при повышении температуры в случае использования SSD без радиатора. С установленными системами охлаждения результаты весьма близки и, видимо, разница обусловливается не эффективностью охлаждения, а разбросом значений при тестированиях.

Из этого можно сделать вывод, что даже самый «хилый» радиатор позволяет использовать накопитель на полную мощность. Температура, конечно, будет выше, нежели в случае применения более эффективных решений, но, как говорится, в данном случае на скорость это не влияет, если дело не доходит до троттлинга.

Заключение. Тестирование радиаторов охлаждения для SSD – охлаждать надо

На вопрос «надо ли охлаждать высокопроизводительные NVMe SSD M.2» можно с уверенностью дать утвердительный ответ. Даже самый простой радиатор позволяет существенно снизить температуру, удерживая ее в допустимых пределах. Естественно, разные модели этих охладителей имеют разную эффективность.

При этом разница между ними только в фактических значениях нагрева элементов на накопителе. Скорость работы при использовании всех протестированных моделей оказывается одинаковая. Естественно, если расположение накопителя на материнской плате не очень удачное в плане охлаждения, да еще и с «подогревом» расположенной в непосредственной близости мощной видеокарты (или двух), то имеется смысл в использовании более эффективного радиатора.

Единственно, о чем следует сказать, это о не совсем справедливых результатах самого большого радиатора материнской платы Strix X299-XE Gaming. С одной стороны, габариты существенно отличаются от конкурентов, с другой – в тесте он использовался только с накопителем, хотя в обычной жизни он охлаждает еще и чипсет, т. е. наверняка реальная температура накопителя окажется выше. И все же это никак не противоречит выводам.

Владельцам материнских плат, на которых такие радиаторы уже установлены изначально, смысла менять их на что-то иное нет, как и отказываться от их использования. Тем же, у кого не предусмотрено никакое охлаждение, или если плата старой модели, все же желательно приобрести радиатор для SSD.

Используемые источники:

• https://ichip.ru/obzory/komplektuyushchie/okhlazhdenie-dlya-ssd-nakopitelejj-form-faktora-m-2-122647
• https://mysku.ru/blog/china-stores/75907.html
• https://andiriney.ru/ohlazhdenie-ssd/