Блог

May 27, 2023

Что такое перегрев SSD и что с этим делать

Getty Images/iStockphoto Хотя производители систем хранения данных любят позиционировать свои продукты как «крутые», правда в том, что оборудование для хранения данных выделяет тепло — причем в больших количествах. Слишком сильное нагревание SSD может ослабить его

Getty Images/iStockphoto

Несмотря на то, что производители систем хранения любят позиционировать свои продукты как «крутые», правда в том, что оборудование для хранения данных выделяет тепло — причем в большом количестве. Слишком сильное нагревание твердотельного накопителя может снизить его производительность и долговечность.

Существует несколько причин, по которым SSD перегревается. Радиатор — это лишь один из способов смягчить проблему.

Большинство широко используемых твердотельных накопителей в коммерческих и потребительских приложениях подвержены риску перегрева. SSD-накопители могут нагреваться по разным причинам. Корень проблемы заключается в свойстве электрического сопротивления, повсеместной проблеме во всей электронике. SSD-накопители не являются исключением.

Перегрев не всегда был проблемой для твердотельных накопителей. Более ранние поколения этой технологии, такие как простые низкопроизводительные твердотельные накопители SATA, не имели особых проблем с температурой. Сегодня, когда люди говорят о перегреве твердотельных накопителей, они почти всегда имеют в виду высокопроизводительные твердотельные накопители, использующие спецификацию интерфейса NVMe. Современные высокопроизводительные твердотельные накопители NVMe обеспечивают более высокую скорость передачи данных, чем их предшественники. Они обладают гораздо большими вычислительными возможностями, чем те, что были раньше. Все это дополнительное, плотное оборудование и более высокая скорость хранения данных приводят к перегреву.

Насколько жарко жарко? Типичный чип памяти NAND потребительского уровня работает при температурах от 0 до 70–85 градусов Цельсия (от 158 до 185 градусов по Фаренгейту). Без радиатора твердотельный накопитель Gen3x4 достигнет температуры 70 градусов Цельсия в течение трех минут при условии, что температура окружающей среды составляет 25 градусов Цельсия. SSD Gen4x4 нагреется до 70 градусов за 40 секунд. Когда чип достигает 70 градусов по Цельсию, начинаются проблемы.

Эта проблема становится более серьезной, поскольку твердотельные накопители ускоряются с развитием технологии PCIe, которая сейчас приближается к пятому поколению. Задача производителей твердотельных накопителей состоит в том, чтобы продолжать повышать производительность, одновременно справляясь с выделением тепла контроллером твердотельных накопителей и другими компонентами.

Электрическое сопротивление является основной причиной перегрева твердотельных накопителей. Другие факторы могут усугубить этот основной физический закон. Твердотельный накопитель M.2 NVMe может выполнять миллионы процессов одновременно. Это увеличивается с каждым поколением SSD.

Кроме того, флэш-память NAND не работает изолированно. Привод обычно размещается в аппаратном обеспечении, которое также может содержать интегральную схему контроллера и другую тепловыделяющую электронику, размещенную на ограниченном пространстве печатной платы (PCB). Твердотельный накопитель может быть спроектирован с использованием нескольких кристаллов на один чип. В некоторых случаях конструкция является двусторонней, что хорошо с точки зрения экономии места, но действует как сэндвич-изолятор для внутренней медной печатной платы.

Если твердотельный накопитель размещен в корпусе, в котором отсутствует поток воздуха, проблема с нагревом усугубится. Если платформа будет безвентиляторной, это еще больше усугубит проблемы с охлаждением. Температура окружающей среды устройства, содержащего твердотельный накопитель, а также температура помещения, в котором он расположен, также способствуют возникновению проблем с перегревом твердотельного накопителя. Хотя в хорошо охлаждаемом центре обработки данных это может быть меньшей проблемой, если SSD работает на высокоскоростном ПК, а другие устройства на материнской плате выделяют тепло, температура окружающей среды может легко достигать 50 градусов Цельсия. При такой температуре привод находится на грани превышения пределов тепловыделения даже в режиме ожидания.

Перегрев ухудшает производительность твердотельного накопителя M.2 NVMe и наносит ущерб его хранению и долговечности данных. Твердотельные накопители сохраняют данные, улавливая электроны затвором транзистора. Определяя количество электронов, SSD различает нули и единицы, составляющие цифровые данные.

Чрезмерное тепло вызывает увеличение энергии электронов в ловушке заряда/плавающем затворе привода, что облегчает их выход, что означает большее количество битовых ошибок. Если битовых ошибок слишком много, возникают неисправимые ошибки.

Кроме того, изменения температуры во время работы SSD-устройства также могут привести к эффекту «перекрестной температуры», когда накопитель пишет при низкой температуре, но читает при высокой температуре. Когда температура меняется от низкой к высокой или от высокой к низкой, пороговое напряжение значительно смещается, что приводит к появлению битов сбоя.