Üst seviye SSD’ler yüksek performans sunarak biroldukca alanda ömrümüzü kolaylaştırıyor. Şu anda PCIe 4.0 teknolojisini kullanan NVMe SSD’ler piyasada ve yakında PCIe 5.0 şoförler ömrümüze girmeye başlayacak.
Çağdaş şoförler her ne kadar performanslı olsa da kıymetli ölçüde ısı üretebiliyorlar ve bu da performansı direkt etkiliyor. Hatta NAND flash yongalar bile ziyan nazaranbilir. Phison, şoförler geliştikçe daha sıcak çalıştıklarını söylüyor. Şirkete göre PCIe Gen 5 SSD’lerde fana sahip faal soğutucular kullanılması gerekecek.
Phison Teknik Sorumlusu Sebastien Jean, yakın tarihindeki bir röportajda şunları söylemiş oldu:
“SSD gücünü makul bir hudut ortasında tutmak için yaptığımız birfazlaca şey var. Fakat 1990’larda CPU ve GPU’nun ısınmasıyla tıpkı biçimde SSD’ler de daha sıcak çalışacak. Gen5 ve Gen6’ya geçerken etkin soğutmayı düşünmemiz gerekebilir.”
SSD’lerde kapasite kazanmak için katman sayısı artırılmalı yahut tek bir hücrede depolanması gereken bitlerin ağırlaşması (şarj düzeyi) gerekiyor. Katman sayısındaki artış tipik olarak bir hücrenin fizikî boyutunu azaltıyor, bu da temel olarak yükleri emniyetli bir biçimde depolama yeteneğini olumsuz etkiliyor. Buna karşılık üç düzeyli hücre mimarisinden dört düzeyli hücre mimarisine geçiş, bir hücrenin dayanabileceği program/silme (P/E) döngülerinin sayısını kökten azaltmakta. üç boyutlu NAND kayıt yoğunluğunu artırmanın her iki formülü de bir ortada bulunduğundan, sonuçta bu NAND hücrelerinin ürettiği sinyal kalitesinin bozulmasına yol açıyor. ötürüsıyla SSD’ler üzerinde bulunan denetimciler, karmaşık sinyalleri işlemek için karmaşık yanılgı düzeltme biçimlerini benimsiyor.
Karmaşık hallerin içinde düşük yoğunluklu eşlik kontrolü (LDPC) kod algoritmaları da bulunuyor. Nihayetinde son senelerda SSD denetimcileri fazlaca daha karmaşık hale geldi ve daha fazla bilgi süreç yeteneği kazandı. Algoritmalar olmadan devam etmek mümkün değil ve denetimciler bu türlü daha yetenekli.
Phison üzere denetimci geliştiricileri, en gelişmiş denetimciler için daha karmaşık süreç teknolojilerini benimsiyor. Bilgi transfer suratlarının da artmasıyla birlikte meraklı sınıf ve kurumsal/sunucu uygulamaları için üretilen SSD kontrolcülerde termal tasarım gücü (TDP) artmaya devam ediyor.
Donanım meraklıları, çağdaş CPU’ların ve GPU’ların yaklaşık 100 santigrat derece ve hatta daha yüksek sıcaklıklara dayanabileceğini (silikonda problemler çıkma ihtimali olsa bile) bilir. Birebiri SSD denetleyicileri için de geçerli. Phison’a bakılırsa TSMC üzere kontratlı üreticiler tarafınca üretilen bileşenler 120 santigrat dereceye kadar sıcaklıklarda hayatta kalabiliyor.
Sorun şu ki 120 santigrat derecede denetimci üç boyutlu NAND IC’lere hakikat ısı yayarken daha sıcak çalışmasını sağlıyor. NAND flash yongalar ise 75 santigrat derece ve üstündeki sıcaklıklarda kararlılığını yitirirken daha inançsız hale geliyor. Bu niçinle, bilgi kaybını önlemek için denetimciler ekseriyetle yüksek sıcaklıklara çıkmamak için performansı kısıtlar.
Bu konularda tecrübeli olan Sebastien Jean şunları söylüyor:
“üç boyutlu NAND bellekler, NAND’ın derecesine bağlı olarak 0ºC’den 70ºC ve 85ºC’ye kadar dataları işleyebilir. Ve ısı yükseldikçe, NAND’deki dataların tutulma oranı azalır. Bilgilerinizin birden fazla nitekim şoför sıcak çalışırken yazılmışsa ve bilgiler soğuk biçimde okunuyorsa, büyük bir çapraz sıcaklık dalgalanması yaşarsınız. SSD bunu kaldırabilir ve daha fazla yanılgı düzeltmesi yapabilir. Bu niçinle verimlilik daha düşüktür. Bir SSD’nin tatlı noktası 25ºC ile 50ºC içindedır.”
Bu ortada tüm SSD denetimcilerin güce aç olmadığını ve karmaşık yapıda olmadığını belirtelim. Ana akım SSD’ler için aygıtlar makul güç tüketimine ve sıcaklıklara sahip.
SSD’ler NAND’ın sıcaklığının 80 santigrat derecenin üzerinde olduğunu algıladıklarında kritik kapanma eğilimine girerler. Bu niçinle şoförler için soğutma çok değerlidir. M.2 form faktörü kelam konusu olduğunda iki soğutma yolu var: iletim (sürücü üstündeki bakır/altın kontaklar ve onları konumda sabitleyen vida aracılığıyla) ve konveksiyon (ısıyı havaya dağıtma).
Öte yandan yüksek performanslı SSD’leri soğutmak pek kolay değil. Bu niçinle PCB üzerinde büyük ısı dağıtıcılar kullanılıyor ve birtakım fana sahip faal soğutmalı sistemler görmüştük.
Jean, üst seviye şoförler konusunda “Gen5 için soğutucular görmeyi bekliyorum. Ancak eninde sonunda havayı soğutucunun üzerine de iten bir fana muhtaçlığımız olacak.” diyor.
Enteresan bir biçimde, 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, kimi vakit gereç maliyetleri güvenilirlik ve performans hususlarından daha değerli olabiliyor.
Bildiğiniz üzere tüm SSD’ler soğutucuya sahip değil. tıpkı vakitte dizüstü bilgisayarlarda (PC satışlarının yaklaşık %75’ini temsil ediyor) soğutma sistemleri daha zayıf. Ayrıyeten SSD’lerin boyutu değişirken bunları masaüstü bilgisayarlara ve dizüstü bilgisayarlara takmak biraz farklı olabiliyor. Bu niçinle Phison üzere SSD geliştiricilerinin farklı stratejiler benimsemesi gerekiyor.
Bunlardan biri daha ince proses teknolojisi kullanmak. 7nm sınıfı bir çip, 16nm sınıfı bir teknoloji kullanılarak yapılan benzeri bir çipten daha az güç tüketecek ve daha az serin çalışacaktır. beraberinde bu yongaların daha küçük bulunmasına ve kimi durumlarda daha ucuza üretilmesine yardımcı olur. Lakin olağan olarak bu her vakit geçerli değil.
Küçük bir yonga ayrıyeten fizikî arabirimler için daha az alan manasına geliyor, bu niçinle dizayncılar istemci sürücülerindeki NAND kanallarının sayısını azaltma eğiliminde. Günün sonunda maliyetler düşerken güç tüketimi azalmakta.
Sonuç
SSD’ler kapasite ve performans kazandıkça denetimcilerin yetenekleri, bilgi süreç yetenekleri ve karmaşası artıyor. Nihayetinde ise güç tüketiminde artışlar yaşanıyor. Denetimci üreticileri ise daha küçük süreç teknolojileri kullanarak, ayrıyeten NAND kanallarının ve PCIe şeritlerinin sayısını azaltarak bilgi süreç yeteneklerine yönelik artan muhtaçlıkları hafifçeletiyor.
En azından Phison’a nazaran akım SSD’ler dizüstü bilgisayarlara sığacak kadar küçük ve serin kalacak. Yüksek performanslı SSD’lerde ise daha kuvvetli soğutma tahlilleri ve ekran kartlarındaki üzere fanlar nazaranbiliriz. Daha evvel belirttiğimiz üzere, PCIe 5.0 teknolojisine dayanan eserler 2022 ortasında piyasada yerini almaya başlayacak.
Çağdaş şoförler her ne kadar performanslı olsa da kıymetli ölçüde ısı üretebiliyorlar ve bu da performansı direkt etkiliyor. Hatta NAND flash yongalar bile ziyan nazaranbilir. Phison, şoförler geliştikçe daha sıcak çalıştıklarını söylüyor. Şirkete göre PCIe Gen 5 SSD’lerde fana sahip faal soğutucular kullanılması gerekecek.
Phison Teknik Sorumlusu Sebastien Jean, yakın tarihindeki bir röportajda şunları söylemiş oldu:
“SSD gücünü makul bir hudut ortasında tutmak için yaptığımız birfazlaca şey var. Fakat 1990’larda CPU ve GPU’nun ısınmasıyla tıpkı biçimde SSD’ler de daha sıcak çalışacak. Gen5 ve Gen6’ya geçerken etkin soğutmayı düşünmemiz gerekebilir.”
SSD’lerde kapasite kazanmak için katman sayısı artırılmalı yahut tek bir hücrede depolanması gereken bitlerin ağırlaşması (şarj düzeyi) gerekiyor. Katman sayısındaki artış tipik olarak bir hücrenin fizikî boyutunu azaltıyor, bu da temel olarak yükleri emniyetli bir biçimde depolama yeteneğini olumsuz etkiliyor. Buna karşılık üç düzeyli hücre mimarisinden dört düzeyli hücre mimarisine geçiş, bir hücrenin dayanabileceği program/silme (P/E) döngülerinin sayısını kökten azaltmakta. üç boyutlu NAND kayıt yoğunluğunu artırmanın her iki formülü de bir ortada bulunduğundan, sonuçta bu NAND hücrelerinin ürettiği sinyal kalitesinin bozulmasına yol açıyor. ötürüsıyla SSD’ler üzerinde bulunan denetimciler, karmaşık sinyalleri işlemek için karmaşık yanılgı düzeltme biçimlerini benimsiyor.
Karmaşık hallerin içinde düşük yoğunluklu eşlik kontrolü (LDPC) kod algoritmaları da bulunuyor. Nihayetinde son senelerda SSD denetimcileri fazlaca daha karmaşık hale geldi ve daha fazla bilgi süreç yeteneği kazandı. Algoritmalar olmadan devam etmek mümkün değil ve denetimciler bu türlü daha yetenekli.
Phison üzere denetimci geliştiricileri, en gelişmiş denetimciler için daha karmaşık süreç teknolojilerini benimsiyor. Bilgi transfer suratlarının da artmasıyla birlikte meraklı sınıf ve kurumsal/sunucu uygulamaları için üretilen SSD kontrolcülerde termal tasarım gücü (TDP) artmaya devam ediyor.
Donanım meraklıları, çağdaş CPU’ların ve GPU’ların yaklaşık 100 santigrat derece ve hatta daha yüksek sıcaklıklara dayanabileceğini (silikonda problemler çıkma ihtimali olsa bile) bilir. Birebiri SSD denetleyicileri için de geçerli. Phison’a bakılırsa TSMC üzere kontratlı üreticiler tarafınca üretilen bileşenler 120 santigrat dereceye kadar sıcaklıklarda hayatta kalabiliyor.
Sorun şu ki 120 santigrat derecede denetimci üç boyutlu NAND IC’lere hakikat ısı yayarken daha sıcak çalışmasını sağlıyor. NAND flash yongalar ise 75 santigrat derece ve üstündeki sıcaklıklarda kararlılığını yitirirken daha inançsız hale geliyor. Bu niçinle, bilgi kaybını önlemek için denetimciler ekseriyetle yüksek sıcaklıklara çıkmamak için performansı kısıtlar.
Bu konularda tecrübeli olan Sebastien Jean şunları söylüyor:
“üç boyutlu NAND bellekler, NAND’ın derecesine bağlı olarak 0ºC’den 70ºC ve 85ºC’ye kadar dataları işleyebilir. Ve ısı yükseldikçe, NAND’deki dataların tutulma oranı azalır. Bilgilerinizin birden fazla nitekim şoför sıcak çalışırken yazılmışsa ve bilgiler soğuk biçimde okunuyorsa, büyük bir çapraz sıcaklık dalgalanması yaşarsınız. SSD bunu kaldırabilir ve daha fazla yanılgı düzeltmesi yapabilir. Bu niçinle verimlilik daha düşüktür. Bir SSD’nin tatlı noktası 25ºC ile 50ºC içindedır.”
Bu ortada tüm SSD denetimcilerin güce aç olmadığını ve karmaşık yapıda olmadığını belirtelim. Ana akım SSD’ler için aygıtlar makul güç tüketimine ve sıcaklıklara sahip.
SSD’ler NAND’ın sıcaklığının 80 santigrat derecenin üzerinde olduğunu algıladıklarında kritik kapanma eğilimine girerler. Bu niçinle şoförler için soğutma çok değerlidir. M.2 form faktörü kelam konusu olduğunda iki soğutma yolu var: iletim (sürücü üstündeki bakır/altın kontaklar ve onları konumda sabitleyen vida aracılığıyla) ve konveksiyon (ısıyı havaya dağıtma).
Öte yandan yüksek performanslı SSD’leri soğutmak pek kolay değil. Bu niçinle PCB üzerinde büyük ısı dağıtıcılar kullanılıyor ve birtakım fana sahip faal soğutmalı sistemler görmüştük.
Jean, üst seviye şoförler konusunda “Gen5 için soğutucular görmeyi bekliyorum. Ancak eninde sonunda havayı soğutucunun üzerine de iten bir fana muhtaçlığımız olacak.” diyor.
Enteresan bir biçimde, 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, kimi vakit gereç maliyetleri güvenilirlik ve performans hususlarından daha değerli olabiliyor.
Bildiğiniz üzere tüm SSD’ler soğutucuya sahip değil. tıpkı vakitte dizüstü bilgisayarlarda (PC satışlarının yaklaşık %75’ini temsil ediyor) soğutma sistemleri daha zayıf. Ayrıyeten SSD’lerin boyutu değişirken bunları masaüstü bilgisayarlara ve dizüstü bilgisayarlara takmak biraz farklı olabiliyor. Bu niçinle Phison üzere SSD geliştiricilerinin farklı stratejiler benimsemesi gerekiyor.
Bunlardan biri daha ince proses teknolojisi kullanmak. 7nm sınıfı bir çip, 16nm sınıfı bir teknoloji kullanılarak yapılan benzeri bir çipten daha az güç tüketecek ve daha az serin çalışacaktır. beraberinde bu yongaların daha küçük bulunmasına ve kimi durumlarda daha ucuza üretilmesine yardımcı olur. Lakin olağan olarak bu her vakit geçerli değil.
Küçük bir yonga ayrıyeten fizikî arabirimler için daha az alan manasına geliyor, bu niçinle dizayncılar istemci sürücülerindeki NAND kanallarının sayısını azaltma eğiliminde. Günün sonunda maliyetler düşerken güç tüketimi azalmakta.
Sonuç
SSD’ler kapasite ve performans kazandıkça denetimcilerin yetenekleri, bilgi süreç yetenekleri ve karmaşası artıyor. Nihayetinde ise güç tüketiminde artışlar yaşanıyor. Denetimci üreticileri ise daha küçük süreç teknolojileri kullanarak, ayrıyeten NAND kanallarının ve PCIe şeritlerinin sayısını azaltarak bilgi süreç yeteneklerine yönelik artan muhtaçlıkları hafifçeletiyor.
En azından Phison’a nazaran akım SSD’ler dizüstü bilgisayarlara sığacak kadar küçük ve serin kalacak. Yüksek performanslı SSD’lerde ise daha kuvvetli soğutma tahlilleri ve ekran kartlarındaki üzere fanlar nazaranbiliriz. Daha evvel belirttiğimiz üzere, PCIe 5.0 teknolojisine dayanan eserler 2022 ortasında piyasada yerini almaya başlayacak.