Yüksek hızlara çıkabilen PCIe 5.0 SSD’ler yavaş da olsa piyasada yayılmaya devam ediyor. Geçtiğimiz yıl tanıtılan Corsair MP700, 10.000 MB/sn sıralı okuma hızlarına ve 9.500 MB/sn sıralı yazma hızlarına çıkabilen Gen5 modellerinden sadece bir tanesi. Son raporlar ise yeni nesil sürücülerde soğutucuların çok daha önemli olduğunu ortaya koyuyor.
Tüketiciler, Corsair’in listelediği gereksinimleri dikkate almalı ve MP700’e bir soğutucu takmalı. Peki neden? Çünkü sürücü soğutucu olmadan çok zorlanabiliyor ve termal sınırlardan dolayı kontrolsüz kapanmalar yaşanabiliyor.
Geçtiğimiz yılın başlarında henüz PCI Express 5.0 SSD’ler yaygınlaşmamışken bazı detayları ele almıştık. Şimdi tecrübe edilen problemlere biraz bakalım.
Phoronix ve TechPowerUp, tüketicilerin Corsair MP700’ü yeterince soğutmaması durumunda neler olabileceğini anlattı. Phoronix, üç dakikadan kısa bir süre içinde işletim sisteminin dosya sistemi hataları oluşturmasına neden olan ve veri bozulmasına yol açabileceğini gösteren arıza sorunlarıyla karşılaştı. TechPowerUp ise iki dakikadan kısa bir süre içinde termal sebepli kapanmalar gördü. SSD kontrolcüleri üreten Phison ile görüşen Tom’s Hardware şöyle bir yanıt aldı:
“TechPowerUp ve Phoronix’in son raporlarını dikkatle inceledikten sonra Phison, yeni Phison PS5026-E26 kontrolcüsünü kullanan ürünlerin incelemelerinde bulunan sorunu kabul etmek istiyor. Bu konuyu ciddiye alıyoruz ve derhal çözmeye kararlıyız.
Ürün yazılımı mühendislik ekiplerimiz sorunu izole etti ve rapordan sonraki saatler içinde termal gaz kelebeği eğrisinde gerekli ayarlamaları yaptı. Ancak ortaklarımızın yeni ürün yazılımını müşterilere sunmadan önce Phison’un sıkı doğrulama sürecinden geçmesi gerekiyor. Ortaklarımızın onaylanmış güncelleme hazır olur olmaz son kullanıcıları bilgilendireceğinden emin olabilirsiniz.
Soğutucu olmadan gönderilen tüm E26 SSD’lerin bir soğutucu ile kullanılmak üzere tasarlandığını unutmamak önemli. PCIe Gen5 özellikli anakartların çoğunda Gen5 SSD’ler için özel olarak tasarlanmış soğutma da bulunmakta. Müşterilerin mevcut soğutma ürünlerini kullanabilmeleri için “çıplak sürücü” seçeneğini sunuyoruz.
Müşterilerimize yüksek kaliteli ürünler ve çözümler sunma konusundaki kararlılığımızı ve memnuniyetlerini sağlamak için özenle çalışmaya devam edeceğimizi vurgulamak istiyoruz. Bu süreçteki sabrınız ve anlayışınız için teşekkür ederiz.”
Açıklama oldukça uzun, ancak çok net. Soğutma kullanılmadığında Gen5 SSD’lerin yaşayabileceği sorunlar açıkça dile getirilmiş. Ayrıca standart olarak soğutmayla gelmeyen sürücülere sonradan bir soğutma takılabileceğinden bahsediliyor.
E26 SSD kontrolcüsünü üreten Phison bile daha önce meraklı PCIe 5.0 sürücülerin aktif soğutma gerektirdiğini belirtmişti. Bu nedenle, şirketin ilk E26 destekli sürücülerle birlikte aktif bir soğutucu önermesi tesadüf değil. Birçok üretici, PCIe 5.0 SSD’lerini aktif soğutucularla ya da güçlü pasif soğutucularla piyasaya sürmekte.
PCIe 5.0 SSD’lerin yüksek performansı aynı zamanda daha yüksek güç tüketimi anlamına geliyor. MP700, 10W’a kadar tipik bir güç tüketimine sahip. Bununla birlikte, M.2 yuvası için JEDEC’in 11,55W’lık maksimum güç sınırı dahilinde performans göstermekte.
Corsair’in SSD’si, sistemin hava sirkülasyonu düşükse oldukça sıcak çalışabiliyor. Donanım üreticisi ilk tanıtımlarında Phison’ın referans tasarımına benzeyen hantal bir soğutma çözümü kullandı. Ancak Corsair nihayetinde perakende üründe soğutucuyu kaldırmaya karar verdi. Şirket bunun yerine tüketicilere anakartlarındaki entegre M.2 soğutucuları kullanmalarını ya da satış sonrası bir M.2 çözümüne yatırım yapmalarını tavsiye ediyor. Yani satın aldığınızda bir soğutucu bulamıyorsunuz, şirket harici bir çözüm bulmanızı istiyor.
Gen5 SSD’lerde Soğutucunun Önemi
Phoronix, pasif bir soğutucuya sahip olmayan MP700’ün temiz bir Ubuntu 23.04 kurulumundan sonra testleri yüklerken dosya sistemi hatalarına neden olduğunu belirtti. Linux yayını, MP700’ün kıyaslamalar sırasında üç dakikadan kısa bir sürede arızalandığını bildirdi. Bir donanım izleme programı olan HWMON aracılığıyla kaydedilen sıcaklık değerleri şaşırtıcıydı: 87 santigrat derece. Referans olarak, Corsair bu SSD’sini 70 santigrat dereceye kadar çalışma sıcaklığı ile derecelendiriyor. Sonuç olarak SSD aşırı ısındı ve kendini korumaya aldı. Hata kayıtlarına göre, PCIe 5.0 SSD kontrolcüsü bu sıcaklıkta arızalanarak dosya sistemi hatalarına neden olmakta.
Öte yandan, TechPowerUp’ın test ettiği MP700 86 saniyelik okuma işleminden sonra kapandı. Yeni nesil SSD, şaşırtıcı şekilde 55 saniyelik yazma işleminden sonra da aynı davranışı sergiledi. Okuma/yazma işlemleri sırasında sürücü Windows’taki Aygıt Yöneticisi’nden kayboldu ve haber kaynağı MP700’ü tekrar çevrimiçi hale getirmek için sistemi güç döngüsüne sokmak zorunda kaldı. Ayrıca SSD’nin herhangi bir veri kaybına uğramadığı belirtiliyor.
Sonuç olarak Phison, bunun aygıt yazılımıyla ilgili bir sorun olduğunu kabul etti. Çok sayıda ürün için denetleyici üreten şirket, muhtemelen sürücünün kontrollü bir şekilde kısıtlanmasını sağlayacak, termal kapanma noktasına ulaşmadan önce devreye girecek yeni önlemler getirecek. Phison yeni adımlar atacak olsa da bir firmware (aygıt yazılımı) güncellemesi yapmak şart olacak gibi görünüyor. Herhangi bir tarih verilmedi, ancak SSD üreticileri hazır olduğunda güncellemeleri tüketicilere ulaştıracaktır.
Daha Yüksek Kapasite ve Karmaşık Kontrolcüler
SSD’lerde kapasite kazanmak için katman sayısı artırılmalı veya tek bir hücrede depolanması gereken bitlerin yoğunlaşması (şarj düzeyi) gerekiyor. Katman sayısındaki artış tipik olarak bir hücrenin fiziksel boyutunu azaltıyor, bu da temel olarak yükleri güvenilir bir şekilde depolama yeteneğini olumsuz etkiliyor. Buna karşılık üç seviyeli hücre mimarisinden dört seviyeli hücre mimarisine geçiş, bir hücrenin dayanabileceği program/silme (P/E) döngülerinin sayısını kökten azaltmakta. 3D NAND kayıt yoğunluğunu artırmanın her iki yöntemi de bir arada bulunduğundan, sonuçta bu NAND hücrelerinin ürettiği sinyal kalitesinin bozulmasına yol açıyor. Dolayısıyla SSD’ler üzerinde bulunan kontrolcüler, karmaşık sinyalleri işlemek için karmaşık hata düzeltme yöntemlerini benimsiyor.
Karmaşık yöntemlerin arasında düşük yoğunluklu eşlik denetimi (LDPC) kod algoritmaları da bulunuyor. Nihayetinde son yıllarda SSD kontrolcüleri çok daha karmaşık hale geldi ve daha fazla bilgi işlem yeteneği kazandı. Algoritmalar olmadan devam etmek mümkün değil ve kontrolcüler bu şekilde daha yetenekli.
Phison gibi kontrolcü geliştiricileri, en gelişmiş kontrolcüler için daha karmaşık süreç teknolojilerini benimsiyor. Veri aktarım hızlarının da artmasıyla birlikte meraklı sınıf ve kurumsal/sunucu uygulamaları için üretilen SSD kontrolcülerde termal tasarım gücü (TDP) artmaya devam ediyor.
Kontrolcüler ve NAND Yongalarda Sıcaklıklar
Donanım meraklıları, modern CPU’ların ve GPU’ların yaklaşık 100 santigrat derece ve hatta daha yüksek sıcaklıklara dayanabileceğini (silikonda sorunlar çıkma ihtimali olsa bile) bilir. Aynısı SSD denetleyicileri için de geçerli. Phison’a göre TSMC gibi sözleşmeli üreticiler tarafından üretilen bileşenler 120 santigrat dereceye kadar sıcaklıklarda hayatta kalabiliyor.
Sorun şu ki 120 santigrat derecede kontrolcü 3D NAND IC’lere doğru ısı yayarken daha sıcak çalışmasını sağlıyor. NAND flash yongalar ise 75 santigrat derece ve üzerindeki sıcaklıklarda kararlılığını yitirirken daha güvensiz hale geliyor. Bu nedenle, veri kaybını önlemek için kontrolcüler genellikle yüksek sıcaklıklara çıkmamak için performansı kısıtlar.
Bu konularda deneyimli olan Sebastien Jean şunları söylemişti:
“3D NAND bellekler, NAND’ın derecesine bağlı olarak 0ºC’den 70ºC ve 85ºC’ye kadar verileri işleyebilir. Ve ısı yükseldikçe, NAND’deki verilerin tutulma oranı azalır. Verilerinizin çoğu gerçekten sürücü sıcak çalışırken yazılmışsa ve veriler soğuk halde okunuyorsa, büyük bir çapraz sıcaklık dalgalanması yaşarsınız. SSD bunu kaldırabilir ve daha fazla hata düzeltmesi yapabilir. Bu nedenle verimlilik daha düşüktür. Bir SSD’nin tatlı noktası 25ºC ile 50ºC arasındadır.”
Bu arada tüm SSD kontrolcülerin güce aç olmadığını ve karmaşık yapıda olmadığını belirtelim. Ana akım SSD’ler için cihazlar makul güç tüketimine ve sıcaklıklara sahip.
Soğutma
SSD’ler NAND’ın sıcaklığının 80 santigrat derecenin üzerinde olduğunu algıladıklarında kritik kapanma eğilimine girerler. Bu nedenle sürücüler için soğutma oldukça önemlidir. M.2 form faktörü söz konusu olduğunda iki soğutma yolu var: iletim (sürücü üzerindeki bakır/altın kontaklar ve onları pozisyonda sabitleyen vida aracılığıyla) ve konveksiyon (ısıyı havaya dağıtma).
Öte yandan yüksek performanslı SSD’leri soğutmak pek kolay değil. Bu nedenle PCB üzerinde büyük ısı dağıtıcılar kullanılıyor ve bazı fana sahip aktif soğutmalı sistemler görmüştük.
Jean, üst düzey sürücüler konusunda “Gen5 için soğutucular görmeyi bekliyorum. Ancak eninde sonunda havayı soğutucunun üzerine de iten bir fana ihtiyacımız olacak.” demişti.
İlginç bir şekilde, ucuz SSD üreticileri maliyetten kısmak için plastik vidalar kullanabiliyor ve bu da soğutma sürecini olumsuz etkiliyor. Phison alüminyumdan yapılmış uygun vidaların kullanılmasını öneriyor olsa da, bazen malzeme maliyetleri güvenilirlik ve performans konularından daha önemli olabiliyor.
Sonuç
SSD’ler kapasite ve performans kazandıkça kontrolcülerin yetenekleri, bilgi işlem yetenekleri ve karmaşası artıyor. Nihayetinde ise güç tüketiminde artışlar yaşanıyor. Kontrolcü üreticileri ise daha küçük işlem teknolojileri kullanarak, ayrıca NAND kanallarının ve PCIe şeritlerinin sayısını azaltarak bilgi işlem yeteneklerine yönelik artan ihtiyaçları hafifletiyor.
En azından Phison’a göre akım SSD’ler dizüstü bilgisayarlara sığacak kadar küçük ve serin kalacak. Yüksek performanslı SSD’lerde ise daha güçlü soğutma çözümleri ve ekran kartlarındaki gibi fanlar görebiliriz.
