Нагрівання комплектуючих комп’ютера — вічна проблема. У той час, як ми приділяємо увагу охолодженню процесора і відеокарти, виявляється, що і твердотільні накопичувачі здатні розжарюватися до 100 °C. Це не відповідає концепції «тихо і прохолодно», якої дотримуються збирачі сучасних продуктивних систем. Чи варто хвилюватися з цього приводу і як остудити запал накопичувача підручними засобами — розбираємося.
В ігрових збірках як системні диски переважають твердотільні накопичувачі. Вони швидкі, компактні, безшумні та стійкі до зносу — SSD не мають рухомих елементів, що механічно взаємодіють між собою. Тому часто показником довголіття накопичувача стає ліміт кількості циклів перезапису.
І все ж, вичерпання ресурсу мікросхем — не єдина проблема. Користувачі часто стикаються з нагріванням — деякі дізнаються про це з оглядів, інші «обпікаються» на власному досвіді. Тепловиділенням володіє більшість комплектуючих — процесор, відеокарта, оперативна пам’ять і навіть модулі бездротового зв’язку. Але перераховані вузли працюють з активною або пасивною системою охолодження — радіатори, вентилятори і системи рідинного охолодження. У випадку з SSD не все так райдужно — вони теж гріються, але рідко комплектуються системою відведення тепла.
Гарячі штучки
У конструкції твердотільних накопичувачів є кілька елементів, що гріються, — мікросхеми пам’яті, чіп кеш-пам’яті та контролер. Причина нагріву однакова для всіх — струм, що протікає через транзистори, величина якого залежить від режиму роботи накопичувача. Найшвидше і найсильніше нагрівається контролер — мініатюрний процесор, який керує життям диска та інформацією, що потрапляє в осередки запам’ятовуючого пристрою. Половина якісних і кількісних характеристик SSD залежить від цього чіпа — накопичувачі з однаковими мікросхемами пам’яті та різними контролерами можуть показувати відмінні один від одного результати продуктивності та надійності. Водночас, заміна чіпів пам’яті на поліпшені може змусити один і той самий контролер працювати з подвоєною силою.
Вдалий приклад — Samsung 970 EVO і Samsung 970 EVO Plus. Обидва накопичувачі влаштовані на ідентичних контролерах, але комплектуються різними мікросхемами пам’яті — 970 EVO працює на 64-шаровій V-NAND зі швидкістю 800 Мбіт/с, а 970 EVO Plus отримав у розпорядження 92-шарові NAND зі швидкістю обміну даними до 1,4 Гбіт/с. З переходом на багатошарову технологію компонування транзисторів температурний режим нових чипів не змінився, оскільки вони виконуються на вдосконаленому техпроцесі і працюють на зниженій напрузі. Зате контролеру доводиться непереливки — разом зі збільшеними щільністю і швидкістю обміну даними з’явилося більше роботи. Звідси не тільки збільшена продуктивність в IOPS і мегабайтах на секунду, але також і позамежні температури.
Чи небезпечний перегрів?
У довготривалому навантаженні деякі твердотільні накопичувачі нагріваються понад 100 °C — переважно це стосується пристроїв NVMe. Відомо, що завищені температури призводять до деградації кремнієвих компонентів, тому можуть стати причиною передчасного виходу накопичувача з ладу. Переважно від перегріву страждає контролер — навіть у простої він завжди щось робить, а в сильному навантаженні може розігрітися до значень, за яких можна отримати опік. Звісно, це не йде на користь навколишнім компонентам, а також прилеглим мікр осхемам пам’яті, для яких і 60-70 °C виявляються випробуванням
Тому іноді виробники кладуть у комплект радіатор і термопрокладки, хоча це лише частково вирішує проблему із сильним нагріванням. Для правильного відведення тепла необхідно оголити мікросхеми — зняти наклейку з унікальними даними, яка заважає проводити тепло. Це автоматично позбавляє пристрій гарантії, тому тільки погіршує ситуацію з обслуговуванням несправних SSD.
Можна встановити радіатор разом з етикеткою і радіти збереженій гарантії. Звичайно, в такому разі ефективність системи охолодження виявиться зменшеною рівно до того рівня теплопровідності, яким володіє пластикова наклейка. Для кожного матеріалу це різне значення — користувачі відзначають, що прошарок із заводського «целофану» краде всього 3-4 °C.
Інша справа, якщо накопичувач цілодобово працює на знос і троттліт — скидає тактову частоту і напругу, щоб знизити нагрівання. Троттлінг — це заводська технологія захисту пристрою від перегріву і виходу з ладу. Він б’є по продуктивності, але не дає змоги накопичувачу вилетіти з системника з димом та іскрами. Тоді користувачеві доводиться йти на все, щоб утримати швидкість читання і запису на максимумі — і навіть на втрату гарантії.
Перевірка боєм
Перевіримо теорію на практиці — нагріємо твердотільний накопичувач і спробуємо довести його до троттлінгу. Інтерес даного досвіду полягає в тому, що використовуваний SSD вважається одним з найгарячіших серед однокласників і повинен розігрітися до червоного. Чи не повинен — це ми і дізнаємося.
Для тестування використовується така система:
- Материнська плата Asus Maximus VIII Hero — топова модель із чипсетом Intel Z170. Має якісну підсистему живлення процесора і непоганий каскад управління PCIe.
- Процесор Intel Core i7 9700K — восьмиядерний процесор дев’ятої серії. Нехай читача не бентежить тандем процесора і МП різних поколінь — у народі це називають «кофемодом».
- Твердотільний накопичувач Samsung 970 EVO Plus 500 ГБ — середня модель по ринку і просто гарний SSD з гарячою вдачею. Те, що потрібно для експериментів.
Працюючи системним накопичувачем, Samsung 970 EVO Plus майже завжди перебуває в безпечному температурному режимі, навіть з огляду на те, що температура впускного повітря дорівнює 29 °C — про це свідчать показання виносного датчика T_Sensor. Зазвичай у такому стані нагрівання становить 50-55 °C для мікросхем пам’яті та 65-70 °C для контролера.
Ця модель накопичувача знижує продуктивність за температури близько 80 °C. Навантажимо диск і перевіримо, як швидко нагріваються чіпи і контролер без додаткового охолодження. Для цього скористаємося вбудованим тестом дискової підсистеми AIDA64. Наприклад, увімкнемо на 10 хвилин лінійне читання:
У такому режимі пристрій нагрівся до 76°C, при цьому мікросхеми залишилися в межах 58 °C. Занадто просто для швидкісного накопичувача — приблизно 30-40 % місця на диску займають системні файли, програми та ігри. Це не дає мікросхемам розкритися, тому швидкість читання коливається на рівні 140 МБ/с, і температура рухається неохоче.
Перевіримо нагрівання під час запису 300 файлів загальним обсягом 100 ГБ:
Контролер — 77 °C, мікросхеми — 62 °C. Уже цікавіше, але все ще не дотягує до критичних значень, за яких накопичувач увімкне троттлінг. Висновок — NVMe не потребує охолодження, а накопичувачі, що зашкалюють під 100 °C, виявилися міфом? Перевіримо ще один сценарій.
Зловили — контролер нагрівся до 98 °C, а мікросхеми розжарилися до 74 °C. Але, як ми переконалися раніше, таке нагрівання — рідкість для накопичувачів, які використовуються в роботі, а не для знущань. Робота — це повсякденні завдання, а знущання — це перевірка продуктивності SSD за допомогою бенчмарків або стрес-тестів, а також невпинне читання і запис терабайтів інформації. Втім, у такому режимі диск скоріше «вб’ється» через зношення осередків пам’яті, ніж через плавлення контролера.
І все ж, багатьох користувачів дратує, якщо комплектуючі нагріваються вище 36.6 °C. Для таких випадків передбачено рішення — можна знизити температуру за допомогою комплектного або універсального радіаторів. Або що-небудь «приколхозити» — чим ми і займемося.
Kolhozim — перевіримо ефективність радіаторів
Немає спеціального радіатора, але є підручні засоби і бажання щось поліпшити — час колхозингу.
Дано: накопичувач нагрівається до 68 °C у простої, до 76 °C у режимі офісу і під 100 °C у максимальному навантаженні.
Завдання: знизити температуру контролера і мікросхем.
Використовувані засоби: те, що знайдеться під рукою — а саме, процесорний кулер у форматі вежі з тепловими трубками, блек-джеком і пряниками.
Спробуємо встановити його на гарячу частину твердотільного накопичувача через термопрокладку — застосовувати термопасту в цьому випадку немає сенсу, оскільки нормальній теплопровідності заважає гарантійна наклейка.
Звільняємо місце в системнику під імпровізовану систему охолодження і продумуємо спосіб кріплення радіатора до SSD — як тимчасове рішення можна використовувати грошові гумки або стяжки.
Наша «колгоспна» система охолодження недосконала — теплозйомна підошва має обмежену площу і не накриває собою всі елементи накопичувача. Тому доведеться обирати найгарячіше місце і ліпити цього монстра ближче до епіцентру нагрівання.
Для цього поглянемо на працюючий диск через тепловізор. Об’єкт знайдено — найгарячішим виявився контролер.
Позиціонуємо кулер відповідно до теплової карти — тобто, в районі контролера. Перед нанесенням термоінтерфейсу не забуваємо знежирити дотичні поверхні:
Радіатор встановлено, накопичувач на своєму місці — пора тестів і порівнянь.
Тестуємо
Для чесного порівняння використовуватимемо аналогічний набір тестів, а також вручну відключимо вентилятори відеокарти, які «дихають» прямо над радіатором SSD. Вмикаємо систему, користуємося 10-15 хвилин і перевіряємо температуру накопичувача:
Мікросхеми пам’яті зупинилися на 36 °C, а контролер нагрівся до 39 °C. Підозріло — раніше накопичувач в аналогічних умовах працював за 55 °C. Продовжимо — увімкнемо тест читання AIDA64 на десять хвилин:
41/45 °C — не так уже й гаряче. Минулого разу тут було 58/76 °C. Мінус 30 °C з контролера і майже 20 з мікросхем — аномалія? Поки без коментарів. Закинемо на диск 100 ГБ дрібними файлами:
Знову аномалія — 45/46 °C. До встановлення радіатора завдання на запис розігріло NAND до 62 °C, а контролер — до 77 °C. Напевно, SSD просто не встиг добре прогрітися — зараз бенчмарк DiskMark покаже справжні цифри:
49/49 °C проти 74/98 °C — імпровізована система охолодження, яка накриває підошвою тільки частину накопичувача, дала змогу скинути 50 °C з контролера. При цьому накопичувач міцно тримається на 49 °C і жодного разу не нагрівся вище цього значення.
Для зручності сприйняття інформації перенесемо результати в таблицю:
У результаті тестування саморобної системи охолодження ми дійшли висновку, що кулер, виконаний «на коліні», здатний значно знизити нагрівання твердотільного накопичувача. Зрозуміло, замість незграбного кустарного кулера можна використовувати готовий заводський радіатор, який продається в магазині.
Інші способи знизити нагрівання
У деяких сценаріях охолодити твердотільний накопичувач за допомогою радіаторів неможливо — цьому може перешкоджати характерне розташування пристрою, елементи, що виступають поруч із SSD, або банальна нестача місця в корпусі. У такому разі залишається плюнути на нагрівання і залишити все, як є або оптимізувати ситуацію на свій лад.
- Розподілити навантаження. Не завантажувати накопичувач роботою 24/7, залишати час на відпочинок. Не встановлювати на SSD програми, які посилено використовують ресурси — майнери, відеоконвертори, архіватори, бази даних.
- Вибрати «холодний» роз’єм. Якщо на материнській платі розпаяно кілька роз’ємів, то найбільш навантажений накопичувач бажано встановити в той роз’єм, поруч із яким немає додаткових джерел нагріву. Наприклад, подалі від радіатора чипсета або відеокарти.
- Знизити напругу. Якщо пристрій доводиться встановлювати поруч із гарячими компонентами, то можна знизити нагрівання комплектуючих за допомогою андервольтингу.
- Налаштувати вентилятори. Деякі користувачі забувають налаштувати швидкість обертання вентиляторів у системі. Правильне налаштування впуску і випуску допоможе скинути кілька градусів не тільки з накопичувача, але і з інших комплектуючих.
- Встановити фільтри. Пил — одна з причин перегріву техніки. Щоб унеможливити потрапляння «повсті» в систему охолодження і на поверхню компонентів, можна придбати корпус із захистом від пилу або встановити фільтри самостійно.
Гаряче чи здається?
Останнім часом нагрівання комплектуючих найбільше турбує навіть власників малопотужних збірок. Певною мірою гонка за десятими частками градусів перетворилася на моду і навіть залежність. Частково до цього причетні й самі виробники — системи охолодження стають частиною дизайну з підсвічуванням і унікальними стилями.
У більшості випадків нагрівання — це суб’єктивне відчуття. Середньостатистичний користувач вимірює температуру компонентів навпомацки, тому навіть 45 °C можуть здатися небезпечним нагріванням. На ділі, кремній, з якого виготовлені мікросхеми, витримує нагрівання до 200 °C. Звісно, це не означає, що процесор або графічний чип будуть безпечно працювати з таким нагріванням — але «страшні» для пальців 80 °C виявляються цілком прохолодними для настільного процесора, а мобільні чипи, і зовсім, живуть по десятку років, нагріваючись до 90 °C у навантаженні.