Vấn Đề Quá Nhiệt Của Ổ Đĩa SSD Cách Khắc Phục

Dễ dàng để ổ đĩa SSD quá nhiệt, nhưng có nhiều phương pháp để làm mát nó xuống. Giữ cho SSD mát mẻ và tránh hư hại đến tính toàn vẹn và lưu trữ dữ liệu của SSD.

Dù các nhà cung cấp lưu trữ thường đặt sản phẩm của họ là “mát mẻ”, nhưng sự thật là phần cứng lưu trữ tạo ra nhiệt – và nhiều nhiệt. Quá nhiều nhiệt trong ổ đĩa SSD có thể làm giảm hiệu suất và độ bền của nó.

Có nhiều lý do tại sao một ổ đĩa SSD quá nhiệt. Tấm tản nhiệt chỉ là một trong số các cách giảm bớt vấn đề này.

Tại sao nhiều ổ đĩa SSD quá nhiệt và tại sao đó là một vấn đề

Hầu hết các ổ đĩa SSD thông dụng được sử dụng trong ứng dụng thương mại và người dùng cuối đều có nguy cơ quá nhiệt. SSD có thể trở nên nóng vì nhiều lý do khác nhau. Vấn đề gốc rễ là đặc tính của trở kháng điện, một vấn đề phổ biến trong tất cả các thiết bị điện tử. SSD không phải là một ngoại lệ.

Nhiệt độ trước đây không phải là vấn đề cho ổ đĩa SSD. Các thế hệ trước của công nghệ này, chẳng hạn như ổ đĩa SSD SATA đơn giản, hiệu suất thấp, không gặp nhiều vấn đề về nhiệt độ. Ngày nay, khi mọi người nói về ổ đĩa SSD quá nhiệt, họ hầu như luôn đề cập đến ổ đĩa SSD hiệu suất cao sử dụng thông số kỹ thuật giao diện NVMe. Các ổ đĩa SSD NVMe hiệu suất cao hiện tại cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn so với các thế hệ trước. Chúng có khả năng xử lý nhiều hơn so với những gì đã xuất hiện trước đây. Tất cả những phần cứng mật độ cao và tốc độ hoạt động lưu trữ cao dẫn đến sự sinh ra của nhiệt.

Nhiệt độ nóng là bao nhiêu?

Một chip bộ nhớ NAND dành cho người dùng thông thường hoạt động ở nhiệt độ dao động từ 0 đến khoảng 70 đến 85 độ C (158 đến 185 độ F). Một SSD Gen3x4 sẽ đạt nhiệt độ 70 độ C trong vòng ba phút, giả định nhiệt độ môi trường là 25 độ C. Một SSD Gen4x4 sẽ đạt nhiệt độ 70 độ C trong 40 giây. Khi chip đạt đến 70 độ C, những vấn đề bắt đầu xảy ra.

Vấn đề này trở nên nghiêm trọng hơn khi SSD tăng tốc với sự tiến hóa của công nghệ PCIe, hiện đang tiến về Gen5. Thách thức đối với các nhà sản xuất SSD là tiếp tục tăng hiệu suất, đồng thời đối phó với nhiệt sinh ra từ bộ điều khiển SSD và các thành phần khác.

Nguyên nhân gây quá nhiệt là gì?

Điện Trở là nguyên nhân chính gây quá nhiệt cho SSD. Những yếu tố khác có thể làm gia tăng đáng kể hiện tượng này. Một ổ SSD M.2 NVMe có thể thực hiện hàng triệu quy trình đồng thời. Số lượng này tăng lên theo từng thế hệ SSD.

Ngoài ra, bộ nhớ NAND flash không hoạt động độc lập. Ổ đĩa thường được đặt trong một bộ phận cứng chứa mạch tích hợp bộ điều khiển và các linh kiện điện tử sinh nhiệt khác được đóng gói trên một mạch in giới hạn (PCB). SSD có thể được thiết kế với nhiều chip xếp chồng lên nhau. Trong một số trường hợp, thiết kế là hai mặt, giúp tiết kiệm không gian nhưng lại làm như một lớp cách nhiệt trên bảng mạch PCB bằng đồng bên trong.

Nếu SSD được đặt trong một vỏ kín không có hoặc có ít luồng khí tuần hoàn, vấn đề về nhiệt độ sẽ trở nên nghiêm trọng hơn. Nếu hệ thống không có quạt làm mát, điều này càng làm gia tăng khó khăn về mặt làm mát. Nhiệt độ môi trường của thiết bị chứa SSD, cùng với nhiệt độ của phòng nơi nó đặt cũng đóng góp vào vấn đề về nhiệt độ của SSD.

Mặc dù điều này có thể ít phải quan tâm hơn ở một trung tâm dữ liệu được làm mát tốt, nhưng nếu SSD đang hoạt động trong một máy tính cá nhân tốc độ cao với các thiết bị khác trên bo mạch chủ sinh nhiệt, môi trường xung quanh có thể dễ dàng đạt đến 50 độ C. Ổ đĩa trong tình trạng chờ đợi cũng có nguy cơ vượt quá giới hạn nhiệt độ hoạt động của nó.

Ảnh hưởng của quá nhiệt

Quá nhiệt làm tệ hơn hiệu suất của ổ đĩa SSD M.2 NVMe và gây hư hại cho khả năng giữ dữ liệu và tuổi thọ của nó. SSD lưu trữ dữ liệu bằng cách giữ lại các electron trong cổng bán dẫn. Bằng cách phát hiện số lượng electron, SSD phân biệt giữa các số không và số một trong dữ liệu kỹ thuật số.

Nhiệt độ quá cao làm tăng năng lượng của các electron trong cổng bán dẫn của ổ đĩa, làm cho chúng dễ dàng thoát ra hơn, đồng nghĩa với việc tăng số lỗi bit. Nếu có quá nhiều lỗi bit, các lỗi không thể khắc phục xảy ra.

Ngoài ra, sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình hoạt động của thiết bị SSD cũng có thể dẫn đến hiệu ứng “nhiệt độ chéo”, trong đó ổ đĩa ghi dữ liệu ở nhiệt độ thấp nhưng đọc dữ liệu ở nhiệt độ cao. Khi nhiệt độ chuyển đổi từ thấp sang cao hoặc cao sang thấp, điện áp ngưỡng thay đổi đáng kể, dẫn đến việc xảy ra các lỗi bit hỏng.

Giới hạn nhiệt và tác động của nó đối với SSD

Để bảo vệ SSD khỏi vấn đề giữ dữ liệu kém do quá nhiệt, cơ chế giới hạn nhiệt đã được thiết kế và áp dụng rộng rãi trong firmware của bộ điều khiển. Khi chip đạt nhiệt độ 70 độ C, SSD sẽ kích hoạt cơ chế giới hạn nhiệt, giảm hiệu suất để cho phép các chip nguội lại. Điều này có thể cải thiện khả năng giữ dữ liệu và tuổi thọ, nhưng trải nghiệm người dùng sẽ bị ảnh hưởng do giảm tốc độ hiệu suất.

Tuy nhiên, một thiết kế giới hạn nhiệt tốt có thể dẫn đến SSD có mức giảm hiệu suất thấp nhất đổi lại cho khả năng làm mát tối đa.

Cách làm mát cho SSD

Với nhiệt độ tối đa cho SSD là 80 độ C, các nhà sản xuất cần cung cấp cơ chế làm mát cho SSD. Nếu không có cơ chế này, ổ đĩa sẽ nhanh chóng nóng quá 70 độ C, gây giảm tính toàn vẹn dữ liệu và tuổi thọ. Có nhiều lựa chọn để làm mát SSD.

Trong một số trường hợp, chẳng hạn như sử dụng với cường độ thấp, dòng không khí trong case máy tính hoặc xung quanh bo mạch chủ là đủ để duy trì nhiệt độ chấp nhận được cho ổ đĩa. Đối với các hoạt động có tốc độ cao hơn, một tấm làm mát (heat sink) được sử dụng để tiêu thụ nhiệt từ ổ đĩa.

Có hai loại tấm làm mát chủ yếu là active heat sink và passive heat sink. Tấm làm mát hoạt động (active heat sink) được gắn trực tiếp lên SSD và sử dụng quạt để làm mát.

Tấm làm mát hoạt động passive heat sink

Trái lại, tấm làm mát bị động (passive heat sink) làm mát SSD thông qua chuyển nhiệt, chẳng hạn thông qua một tấm kim loại dẫn nhiệt gắn trên SSD. Thiết lập này liên tục hút nhiệt sinh ra và tiêu thụ nó vào không khí. Đôi khi nó được gọi là tấm lan truyền nhiệt (heat spreader).

Tấm làm mát bị động có một số lợi điểm so với phiên bản hoạt động. Chúng không gây ra tiếng ồn, không cồng kềnh và giá thành thường rẻ hơn. Hạn chế của tấm làm mát bị động là không thể chuyển đổi sang chế độ làm mát tốc độ cao hơn nếu SSD chuyển sang chế độ hoạt động tốc độ cao. Khả năng làm mát của nó là cố định.

Tấm làm mát hoạt động (active heat sink)

Một cơ chế làm mát khác không được quan tâm nhiều là một nhãn kim loại, giúp tiêu thụ nhiệt từ chip. Đồng được ưu tiên hơn nhôm.

Kết hợp giữa luồng không khí đủ đủ và đồng thời là bộ tản nhiệt là phương pháp tốt nhất. Tất nhiên, điều này giả định rằng nhiệt độ không khí đầu vào đủ thấp để làm giảm nhiệt độ trên SSD.

Một số nhà sản xuất bo mạch chủ cung cấp bộ tản nhiệt tích hợp từ khối nhôm đặc cho SSD M.2 NVMe. Chúng hoạt điikộng như một bộ đệm nhiệt thay vì là bộ tản nhiệt, vì lượng vật liệu đó có thể hấp thụ nhiệt mà không có đủ diện tích bề mặt để phân tán nó. Thiết kế này giúp ổ đĩa hoạt động lâu hơn trước khi cần giảm tốc độ.

Các nhà sản xuất bo mạch chủ đã đóng vai trò hàng đầu ngay từ nhà máy với khả năng làm mát passsive tăng cao và thậm chí cả tản nhiệt chủ động tùy chỉnh cao cấp. Hiện nay, nhiều bo mạch chủ giá rẻ thường được trang bị tản nhiệt passsive, nhưng các nhà sản xuất bo mạch chủ cũng cung cấp lựa chọn nâng cấp lên tản nhiệt chủ động để đảm bảo khả năng hoạt động liên tục ở tốc độ cao mà không bị giảm tốc độ.

Ưu điểm và nhược điểm của tản nhiệt

Với những rủi ro của việc quá nóng của SSD, việc làm mát sẽ trở thành biện pháp ngăn chặn tự nhiên. Tuy nhiên, làm mát cũng đi kèm với nhược điểm riêng của nó.

Về mặt tích cực, việc làm mát loại bỏ hiện tượng giảm tốc nhiệt để cho phép tốc độ ghi và đọc liên tục, cũng như kéo dài tuổi thọ ổ đĩa và cải thiện khả năng giữ dữ liệu. Điều này vẫn đúng ngay cả trong những thời gian sử dụng lâu dài.

Nhược điểm bao gồm chi phí và không gian mà các sản phẩm làm mát này có thể chiếm giữ.

Kết Luận

Trong bài viết trên mình đã giới thiệu vấn đề quá nhiệt của ổ đĩa SSD và làm gì để khắc phục ỗ đĩa 

Hiện tại ở máy chủ vina đang cung cấp các dòng ổ đĩa enterprise chính hãng SamSung gồm có SSD PM893 , PM1643a , các dòng ổ đĩa này chuyên dụng chạy cho máy chủ bởi vi có thể hoạt động 24/7 .