NVMe固态硬盘进入更高速率的PCIe 4.0与PCIe 5.0时代后,也面临着许多高性能硬件的通病,那就是更高的发热量。
据了解,从PCIe 3.0进化至PCIe 4.0,在通道和性能获得喜人提升的同时,NVMe固态硬盘的功耗从6W提升至9W上下,也增长了近50%,最新的PCIe 5.0固态硬盘则将功耗数字提升至10W以上。
更高的功耗、更巨量的读写操作使得高端NVMe固态硬盘需要更高效的散热,以此保障其性能稳定与数据安全。
(相关资料图)
此前,我们看到各品牌主要采用以金属材质箔片为形式的散热标签,将其覆盖至主控、缓存、颗粒一侧,或是粘贴在没有元件的盘身背面,用于平均和分散热量。此外在硬盘固件中也普遍存在温控策略,在传感器发现盘身温度过高时通过降频等方式控制性能,减少发热。
当然,不同硬盘的性能与发热水平不尽相同,具体的温控策略也各有不同,由此会产生我们在测试中发现的一部分性能波动、降速等现象。
外部的散热解决方案在我们的DIY中同样常见。将固态硬盘安装在主板上,自然就能借助机箱风道带走表面热量,更进一步的做法则是一部分主板配备的固态硬盘散热装甲,更大面积的金属片通过导热垫与固态硬盘表面贴合,能够有效提升均热与散热效果。
PCIe 4.0固态硬盘诞生以来,一部分旗舰产品推出的散热片版也同理,用更大的体积实现均热,更大的表面积促进散热。不过受限于高度为主的尺寸,这类带“马甲”的固态硬盘并不总是能适配所有设备,没有配备散热装甲的主板,或是PS5游戏主机会是它最主要的表现舞台。
在纯被动的散热方法以外,类似CPU风扇+塔式散热器的主动散热组合也很快出现在市面上。其优势在于能够带走更多表面热量,缺点则同样集中在尺寸,以及风扇所需的额外接口上。
最近笔者就自购了其中一款利民HR-10 PRO进行体验,通过实测验证这类散热器是否能解决一部分高性能固态硬盘的过热、降速问题。
简单看看包装,利民HR-10 PRO采用简单的侧抽浅色外包装包裹浅黄色牛皮纸盒,包装表面多处印有利民Logo、产品图与名称。
打开纸盒取出由白色保护袋包裹的散热器本体,包装内另附一支小十字螺丝刀,用于拆卸、安装散热器底板。
这款针对SSD设计的主动散热器采用30mm*30mm,厚度为10mm的风扇,据电商详情页显示,转速可在3500-6500转/分钟之间调整,风扇下缘的线材长约50cm,接口为标准4PIN PWM。
散热配置方面,除风扇与体积庞大的鳍片外,利民HR-10 PRO也配备4根5mm热管,连通接触固态硬盘表面的底座与鳍片中央区域,并用上了看家本领逆重力热管技术,优化立式安装性能。
拧下散热底座两侧的4颗固定螺丝,即可取下用于安装固定SSD的底板,图中可见的黑色泡棉处即为SSD安装区域。
散热底座上下两面均配备了条形导热垫,使用蓝色塑料片贴合保护,安装使用时需要揭下,支持双面颗粒SSD。上表面导热垫厚度为1mm,下表面导热垫为0.5mm,更厚的导热垫用于适配不同厚度的主控、DRAM、颗粒等元件。值得一提的是电商详情页显示这两块导热垫就是利民单独在售的ODYSSEY II导热垫,导热系数为14.8W/m·K。
这样的散热配置对SSD而言是相当豪华的,它能够有效帮助一些高性能SSD充分发挥性能吗?下面我们通过两次测试来了解一下。
测试对象上,笔者选择先前评测过的Solidigm P44 Pro 1TB版,作为带有独立缓存的PCIe 4.0旗舰之一,P44 Pro拥有超高性能的同时发热量也很大,且盘身并没有其它强化散热的设计,我们在之前吐槽过了。
本次我们在裸盘、安装散热器两种状态下,分别通过CrystalDiskMark等测试软件对其进行跑分,同时使用HWiNFO监控温度,综合对比其表现。测试平台使用的部分硬件配置如下:
裸盘状态下,我们首先对P44 Pro进行CrystalDiskMark跑分,采用NVMe SSD模式。
连续读写分别测得7149.39MB/s和6534.85MB/s,多线程随机4K读写达到1300K IOPS与1400K IOPS以上,其实也属于非常不错的成绩,但单线程随机4K的读取结果略低,仅达到55.93MB/s与13K IOPS。
不进行任何操作闲置一会,随后我们使用HD Tune Pro,设定100GB连续写入与读取,结果曲线如图所示。
闲置一会继续进行ATTO磁盘基准测试,此处可见在24MB大小的文件测试中就出现了一定程度降速,接下来32MB文件的写入速度不到1GB/s。
最后查看HWiNFO记录下的温度,其中驱动器温度标注为盘身温度,也可能是颗粒温度,驱动器温度2标注为主控温度。
P44 Pro在测试前的待机状态下测得最低温度为47℃与51℃,测试中最高温高达80℃与91℃,可以认为过高的温度已经使得SSD在测试中不得不降速运行。
接下来我们关机等待冷却几分钟后将P44 Pro拆下,经过一些不算太复杂的操作,将其安装在利民HR-10 Pro固态散热器上。
将SSD和散热器的组合体安装在主板上也一样简单,但仅靠NVMe M.2插槽与SSD的安装螺丝来固定这一大块比较沉重的金属,给人的信心不是那么足。随后将线材连接至主板的4PIN PWM风扇接口,50cm的线长延伸到主板背面的集线器上也绰绰有余了。
在安装了利民HR-10 Pro的条件下,我们对P44 Pro进行相同的测试流程。
连续读写分别测得7149.40MB/s和6589.91MB/s,多线程随机4K读写均达到1400K IOPS以上,结果差异不大但可见改善,而单线程随机4K的读取结果获得近50%提升,达到75.20MB/s与18K IOPS。
闲置一会后继续进行HD Tune Pro测试,同样设定100GB写入与读取,可见橙色写入曲线与蓝色读取曲线相比之前的结果平缓得多,速率上也有一定提升。
同样闲置一会,进行ATTO磁盘基准测试,这时我们没有再见到不正常的大幅降速现象,大文件的写入速度稳定维持在5.82GB/s。
在装备主动散热器的条件下,HWiNFO记录的温度表现堪称天差地别。闲置状态下最低温为41℃与38℃,经过全程测试,最高温也仅达到46℃与43℃,相当高效的散热硬件使得闲置与运行状态仅有5℃之差,相比裸盘状态下突破90℃的主控温度,这款散热器能够为高性能PCIe 4.0固态硬盘的稳定运行留出非常大的冗余。
小结
笔者进行本次测试主要是为了满足自己的好奇心,即带风扇的固态硬盘散热器,甚至已有相关信息的固态硬盘水冷散热器是否有必要?
从结果上看,不做任何额外散热措施的旗舰级PCIe 4.0固态硬盘即使在拥有机箱风道的条件下,也能轻松将主控、颗粒等元件推上80℃以上的高温,并随之产生降速。
像利民HR-10 Pro这样的散热器也许有些性能过剩,但硬盘马甲、主板散热装甲,以及最简单的导热垫这类基本散热配置,对PCIe 4.0及以上的高性能固态硬盘而言是有必要的。内部空间狭小、硬盘位缺少风道的笔记本同样需要关注这个问题。
而对于本次评测的利民HR-10 Pro散热器,笔者认为初步登场的PCIe 5.0固态硬盘将会为它提供更多发挥空间,我们也考虑未来搭配一款性能更强、发热也更高的PCIe 5.0固态硬盘进行测试,来看看怎样的散热配置才能为其带来稳定的性能表现。
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