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PCIe Gen 5 SSD 如此之快,以至于它们自己都在熔化(Gen 6 会更糟)


固态硬盘可能不是你首先想到要液冷的组件。但你会惊讶于实际上有多少次人们被迫这样做过。

它们并不常见——但你是否应该担心它们会变得常见?

你为什么要用液冷给SSD降温?

听起来很可笑,但……






固态硬盘比以往任何时候都要快,但作为这种速度提升的一种折衷,这种带宽的大幅跃升也带来了一个显著的副产品:热量。这些高性能 NVMe 驱动器上的控制器芯片本质上是超负荷运作的小型处理器,用来管理数据流。当这些控制器以及闪存模块达到某个温度阈值时,驱动器会启动一种自我保护机制,称为热节流。这个过程会故意降低驱动器的性能以防止永久性的物理损害,从而完全抵消了你为超高速支付的高额费用。

虽然传统的被动散热器或小型主动风扇可以管理老一代硬盘产生的热量,但极高性能的固态硬盘的热输出往往会超越传统空气散热方法的能力,尤其是在气流有限的紧凑型机箱中。液冷系统可以解决这一瓶颈。通过将水冷块直接安装在固态硬盘上,或将系统已有的定制冷却循环引导经过硬盘,热量可以比单纯依靠空气更高效地从敏感组件中传导出去。这与处理器和其他芯片的原理相同,只是应用在固态硬盘上。

水的比热容明显高于空气,这意味着它可以在自身温度上升之前吸收并带走更多的热能。对于爱好者、内容创作者或将存储器在持续、高负载工作下推到极限的企业用户来说,液体冷却可以确保固态硬盘保持其理论上的最高速度,而不会触及令人畏惧的温度上限。

它会变得更糟并且更常见吗?

看起来是的

照目前的趋势,SSD 发热问题可能在稳定之前会进一步加剧,这将使高端系统中更先进的散热解决方案变得更加普遍。向 PCIe 第五代的过渡已经迫使一些主板制造商安装庞大高耸的散热器,仅仅是为了让 M.2 插槽保持在安全的工作参数范围内。我之前提到过,PCIe 第六代 SSD 很快就会问世,承诺带宽再翻一番,因此情况只会变得更糟,因为 SSD 控制器的功耗及由此产生的散热量不可避免地会增加。

通过这个微小的硅芯片处理更多数据需要更多的电流,而热力学定律规定这将产生更多的热量。因此,我们可以预期液冷固态硬盘将从一种小众的、极端爱好者的新奇产品,转变为高性能计算领域中更标准的选择。

然而,区分控制器的需求与 NAND 闪存本身的需求非常重要。虽然控制器芯片急需保持低温以防止降频,但 NAND 闪存在写入操作时稍微温暖时实际上效率更高且磨损更少。这造成了一个工程上的悖论,即对整个驱动器过度冷却可能实际上会缩短存储介质的整体寿命。当然,你不希望它热降频,但你也不希望它过热。

因此,虽然用于存储的液体冷却绝对会在企业环境、服务器农场以及顶级工作站配置中变得更加普遍,但它可能不会成为普通消费者或玩家的严格必要条件。相反,我们更可能会看到高度专业化的冷却解决方案,针对控制器进行积极冷却,同时允许内存模块在略高但最佳的温度下运行,并无缝集成到未来计算机的更广泛热管理生态系统中。

在不使用液体冷却的情况下,我如何正确地冷却SSD?

谢天谢地,目前至少还很容易

在不依赖液冷复杂技术的情况下管理现代SSD的热量输出,现在仍然相对容易。对抗热降频最直接且有效的手段是高质量的被动散热器。许多高端PCIe Gen 4和Gen 5固态硬盘都预装了散热器,其带鳍片的铝制结构旨在最大化暴露于空气的表面积。

如果你的驱动器是裸露的,购买一个售后散热片并在驱动器和金属之间使用高品质的导热垫,对于将热量从控制器转移出去至关重要。除了被动散热金属外,专门用于SSD的主动空气冷却也变得越来越可行。这些解决方案配备了传统散热片和微型风扇,风扇将空气直接吹过鳍片,从而迅速散热。虽然它们可能会给系统带来少量额外噪音,但在大量数据传输期间,它们在保持峰值性能方面非常有效。

然而,如果计算机机箱内的环境空气停滞, 无论是被动式还是主动式SSD散热器都无法正常工作。确保机箱整体气流良好至关重要。你必须有足够的进风风扇从外部吸入冷空气,以及排风风扇排出加热的空气。

此外,SSD 在主板上的物理位置在其运行温度中起着重要作用。如果可能的话,避免将主要的高性能 NVMe 驱动器安装在位于高功耗显卡正下方的 M.2 插槽中,因为 GPU 会将大量热量直接传导到存储驱动器上。


你现在不需要它们,但你不知道未来会怎样

最快的SSD是过度设计的,并且很可能会继续如此。但随着这些更快、前沿的SSD变得更加普及,发热问题不可避免。希望我们不是在面对一个这样的未来,在那个未来中,你的电脑需要一个散热器来将大部分电脑组件的热量带走,而不是仅仅一两个组件。

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