SSD PCIe 5.0 con dissipatore attivo per combattere il calore, poi addio a M.2? Il futuro secondo Phison

SSD PCIe 5.0 con dissipatore attivo per combattere il calore, poi addio a M.2? Il futuro secondo Phison

Il progettista di controller per SSD Phison parla degli SSD di prossima generazione e della sfida rappresentata dalla dissipazione del calore a fronte delle alte velocità. Non si esclude il ricorso a sistemi di raffreddamento attivi e, in futuro più lontano, il passaggio a nuovi connettori.

di pubblicata il , alle 09:31 nel canale Storage
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Gli SSD M.2 sono estremamente compatti e veloci, quindi è naturale che tendano a produrre molto calore ponendo nuove sfide per i produttori che devono assicurarne le alte prestazioni in una molteplicità di casi e, soprattutto, l'integrità dei dati a bordo.

Qualche mese fa il produttore di controller Phison, tracciando la via verso gli SSD con interfaccia PCIe 7.0, disse che le future unità di fascia alta avrebbero potuto richiedere sistemi di raffreddamento attivi. Quel concetto è stato ribadito nei giorni scorsi in un post sul blog aziendale, anche se l'obiettivo finale è quello di eliminare fino all'ultimo il ricorso a ventole dedicate.

Quando il calore prende il sopravvento, le prestazioni dell'SSD crollano per il throttling termico che induce a un calo netto della frequenza operativa, una misura di salvaguardia per evitare che il prodotto possa dare problemi di vario genere, fino ad arrivare a rompersi definitivamente.

"Stiamo provando a mantenere più o meno lo stesso livello di potenza di un SSD da 7 GB/s mentre scaliamo fino a 14 GB/s apportando molte altre modifiche", ha affermato Sebastien Jean, Chief Technical Officer di Phison. Quali sono le carte che l'azienda può usare per limitare consumi e produzione di calore?

La prima è realizzare controller e memorie con processi produttivi più avanzati. "I processi più piccoli possono operare a frequenze maggiori con una tensione minore. Inoltre, meno energia è necessaria per attivare i transistor, cosa che a sua volta riduce la potenza usata. Usare meno energia fa sì che l'SSD generi meno calore".

L'altra soluzione è quella di ridurre il numero di canali NAND usati dall'SSD. "Si tratta di qualcosa che è già possibile grazie a una migliorata velocità del bus ONFI, ovvero la velocità alla quale i dati sono spostati dalla NAND al controller dell'SSD. "In termini reali, non sono più necessari otto canali per saturare l'interfaccia PCIe Gen4 e persino quella Gen5. È possibile potenzialmente saturare l'interfaccia host con quattro canali NAND e ridurre il numero di canali back-end riducendo la potenza totale dell'SSD in genere dal 20 al 30 percento", ha aggiunto Phison.

Insomma, "ci sono molte cose che stiamo facendo per mantenere la potenza dell'SSD entro un limite ragionevole", ha dichiarato Jean, "ma di sicuro, gli SSD saranno più caldi, allo stesso modo in cui CPU e GPU sono diventate più calde negli anni '90. Mentre passiamo alla Gen5 e alla Gen6, potrebbe essere necessario considerare il raffreddamento attivo".

Il CTO di Phison sottolinea l'importanza di dotare gli SSD PCIe Gen4 di un heatsink in certi casi, ma soprattutto di assicurarsi che nel case vi sia un ricircolo d'aria adeguato. L'allontanamento del calore non avviene solo per convenzione ma anche tramite le connessioni fisiche dell'SSD alla motherboard, ovvero il connettore M.2 e la piccola vita che fa da fermo.

"La conducibilità termica si basa sul materiale e sul volume. La piccola vite di metallo ha una massa termica significativamente maggiore rispetto ai contatti metallici sul connettore M.2. La vite rappresenta il 70% del percorso di conduzione termica dall'SSD alla scheda madre", ha affermato Jean sottolineando che la scelta di alcuni produttori di motherboard di usare una vite di nylon per risparmiare denaro elimina "il percorso di conduzione più importante".

"Mi aspetto di vedere heatsink per gli SSD Gen5, ma alla fine dovremo avere una ventola che spinga l'aria anche sopra l'heatsink", ha aggiunto il CTO, aggiungendo che sul fronte dei server basteranno un buon flusso d'aria insieme a dissipatori di dimensioni maggiori per tenere a bada il calore.

La domanda però sorge spontanea: quindi il calore diventa eccessivo? "La NAND per il settore consumer opera da 0 °C a un valore tra 70 e 85 °C, a seconda del grado", ha affermato Jean. "Con l'aumento del calore la capacità di conservazione dei dati nella NAND diminuisce".

Quando un SSD si riempie, diventa molto più sensibile al calore. Jean consiglia di mantenere gli SSD sotto i 50 °C. "Il controller e tutti gli altri componenti... possono sopportare fino a 125 gradi °C, ma la NAND no e l'SSD andrà in spegnimento critico se rileva che la temperatura della NAND è superiore a 80 °C o giù di lì".

Ma se il calore può diventare deleterio, anche il troppo freddo è un toccasana. "Se la maggior parte dei tuoi dati è stata scritta a caldo e li leggi a freddo, hai un'enorme oscillazione di temperatura. L'SSD è progettato per gestirlo, ma si traduce in più correzioni di errori. Quindi in una riduzione del throughput massimo. La temperatura ideale per un SSD è compresa tra 25 e 50 °C".

Il CTO di Phison ritiene che alla fine i produttori di SSD e i loro partner svilupperanno soluzioni di raffreddamento sempre migliori, rendendo il calore un elemento meno preoccupante per gli utenti finali. Tra le opzioni c'è l'addio al formato M.2 dopo gli SSD PCI Express 5.0. "Il connettore diventerà un collo di bottiglia per futuri aumenti di velocità", ha affermato Jean. "Quindi nuovi connettori sono in fase di sviluppo e saranno disponibili nei prossimi anni. Aumenteranno notevolmente sia l'integrità del segnale che la capacità di dissipazione del calore tramite la conduzione alla scheda madre. Questi nuovi connettori potrebbero permetterci di evitare di inserire le ventole sugli SSD".
30 Commenti
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DevilsAdvocate28 Marzo 2022, 09:42 #1
Il problema è che non abbiamo così tanto bisogno di incrementare la velocità.
Già oggi, tutto il resto del sistema è lento rispetto agli SSD gen4 che non rappresentano più il collo di bottiglia. Questo significa che raddoppiarne la velocità porta un vantaggio in termini di sistema che non raggiunge il 15-20%.

Se per questo incremento minimo dobbiamo aggiungere ventole, non ha più così tanto senso.

Invece ci serve più capienza.
Cappej28 Marzo 2022, 10:06 #2
Originariamente inviato da: DevilsAdvocate
Il problema è che non abbiamo così tanto bisogno di incrementare la velocità.
Già oggi, tutto il resto del sistema è lento rispetto agli SSD gen4 che non rappresentano più il collo di bottiglia. Questo significa che raddoppiarne la velocità porta un vantaggio in termini di sistema che non raggiunge il 15-20%.

Se per questo incremento minimo dobbiamo aggiungere ventole, non ha più così tanto senso.

Invece ci serve più capienza.


in effetti.. concordo
senza considerare quell'abominio di dissipatore in foto....
inited28 Marzo 2022, 10:12 #3
Chiarite il paragrafo su caldo e freddo perché è scritto in mabiera un po' confusa.
Opteranium28 Marzo 2022, 10:15 #4
"Ma se il calore può diventare deleterio, anche il troppo freddo è un toccasana. "Se la maggior parte dei tuoi dati è stata scritta a caldo e li leggi a freddo, hai un'enorme oscillazione di temperatura. L'SSD è progettato per gestirlo, ma si traduce in più correzioni di errori. Quindi in una riduzione del throughput massimo. Il punto debole per un SSD è compreso tra 25 e 50 °C"."

Redazione, vi rendete conto che questo paragrafo non ha senso compiuto?
nickname8828 Marzo 2022, 10:19 #5
Originariamente inviato da: DevilsAdvocate
Il problema è che non abbiamo così tanto bisogno di incrementare la velocità.
Già oggi, tutto il resto del sistema è lento rispetto agli SSD gen4 che non rappresentano più il collo di bottiglia. Questo significa che raddoppiarne la velocità porta un vantaggio in termini di sistema che non raggiunge il 15-20%.

Se per questo incremento minimo dobbiamo aggiungere ventole, non ha più così tanto senso.

Invece ci serve più capienza.
Non ne hai bisogno perchè non la usi.
Con i nuovi giochi con il Direct Storage la velocità servirà eccome e non solo per i caricamenti principali ma anche per evitare lo stuttering.

Si parla anche di sfruttare la velocità attuale che a causa del trottling frequente non riesci a sfruttare, specialmente in tutti quei modelli che sono totalmente sprovvisti di dissipatore.

E' poi abbastanza aberrante dire certe cose quando è da decenni che si cerca di avvicinare gli indici di performance dell'HDD a quello della RAM.
io78bis28 Marzo 2022, 10:20 #6
Per una volta 4 commenti e tutti sensati :-)
nickname8828 Marzo 2022, 10:21 #7
Realizzarne su scheda PCI no ?
A modi VGA, single slot, con ventolina che spinge fuori l'aria calda all'esterno.

Visto che oramai i PCI ex delle ATX sono sempre meno usati.
io78bis28 Marzo 2022, 10:25 #8
Originariamente inviato da: nickname88
Non ne hai bisogno perchè non la usi.
Con i nuovi giochi con il Direct Storage la velocità servirà eccome e non solo per i caricamenti principali ma anche per evitare lo stuttering.

E' poi abbastanza aberrante dire certe cose quando è da decenni che si cerca di avvicinare gli indici di performance dell'HDD a quello della RAM.


È chiaro che ci on scenari dove incremento di velocità potrebbe avere un senso ma direi che ora siam9 arrivati a livelli di performance più che adeguati.
Se per i giochi si arrivasse ad aver bisogno di 14Gb saremm9 messi male
nickname8828 Marzo 2022, 10:31 #9
Originariamente inviato da: io78bis
È chiaro che ci on scenari dove incremento di velocità potrebbe avere un senso ma direi che ora siam9 arrivati a livelli di performance più che adeguati.
Se per i giochi si arrivasse ad aver bisogno di 14Gb saremm9 messi male
Fino a quando i caricamenti non saranno istantanei direi che c'è invece bisogno di potenza. E una volta che lo saranno ce ne sarà comunque bisogno per mantenere il livello perchè la dimensione dei dati aumenterà col tempo.

Quindi è un po' come per CPU e GPU, ossia non basta mai, perchè se basta oggi poi non basterà domani e così via.
demon7728 Marzo 2022, 10:34 #10
Originariamente inviato da: DevilsAdvocate
Il problema è che non abbiamo così tanto bisogno di incrementare la velocità.
Già oggi, tutto il resto del sistema è lento rispetto agli SSD gen4 che non rappresentano più il collo di bottiglia. Questo significa che raddoppiarne la velocità porta un vantaggio in termini di sistema che non raggiunge il 15-20%.

Se per questo incremento minimo dobbiamo aggiungere ventole, non ha più così tanto senso.

Invece ci serve più capienza.


Si e no.
Dire che il sistema è "LENTO" rispetto agli SSD mi pare eccessivo.
Casomai era ai tempi degli HDD che c'era una strozzatura folle, adesso direi che c'è un buon bilanciamento tra le parti e certmante è sparito quel titanico collo di bottiglia dovuto agli HDD.
Una ulteriore crescita delgi SSD da ancora comunque margine per velocizzare il sistema.

Capienze: davvero abbiamo bisogno di più capienza? (utenza in media intendo)
Perchè di media ancora oggi uin utente senza particolari pretese sta sereno con 500Gb - 1Tb di spazio. Ed oggi puoi avere a poco degli SSD con queste capienze.
Se poi invece c'è davvero bisogno di spazio allora ci sono comunque HDD di capienze importanti.
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