Phisonが投稿した新しいブログで、DRAMコントローラーメーカーは、PCIe Gen 5 NVMe SSDがより高い温度を特徴とし、アクティブ冷却ソリューションが必要となることを改めて説明しています。
Phisonは、PCIe Gen 5 NVMe SSDコントローラの温度制限を最大125℃に設定し、アクティブ冷却と新しいコネクタを検討中であることを明らかにしました。
昨年、PhisonはPCIe Gen 5 NVMe SSDに関するかなりの数の詳細を明らかにしました。
PhisonのCTOであるSebastien Jeanは、最初のGen 5ソリューションが今年末までに顧客向けに出荷を開始することを明らかにしました。
PCIe Gen 5 SSDがもたらすものについては、PCIe Gen 5 SSDは最大14GBpsの速度を提供し、既存のDDR4-2133メモリもチャネル当たり約14GBpsの速度を提供すると報告されています。
また、SSDがシステムメモリソリューションに取って代わるわけではありませんが、ストレージとDRAMが同じ空間で動作できるようになり、L4キャッシュというユニークな視点が提供されるようになりました。
現在のCPUアーキテクチャはL1、L2、L3キャッシュで構成されているため、4kbキャッシュを搭載する第5世代以降のSSDは、同様の設計アーキテクチャにより、CPUのLLC（L4）キャッシュとして動作するとPhison氏は考えている。
Phisonは現在、電力制限を維持するために、16nmから7nmにダウンしてワット数を減らしつつ、性能目標を達成すると述べている。
7nmと強化されたプロセスノードに依存することで、電力制限を減らすことができます。
また、SSDのNANDチャネルを減らすことも、電力を節約する方法の1つです。
Jean氏は、「現実的には、Gen4、さらにはGen5のPCIeインターフェースを飽和させるために、もはや8チャネルは必要ない」と述べています。4つのNANDチャネルでホストインターフェイスを飽和させることができる可能性があり、バックエンドチャネル数を減らすことで、SSDの総消費電力を通常20～30％削減できます “と述べています。
Phisonより
SSDの最大の懸念は、今後とも温度です。PCIe Gen 4 NVMe SSDで見られるように、SSDは前世代よりも高温になる傾向があり、そのため高額の冷却ソリューションが必要になります。
最近のほとんどのハイエンド・デバイスにはヒートシンクが装備されており、マザーボード・メーカーも、少なくともプライマリSSDについては、独自の熱ヒートシンクを使用するよう強調しています。
Phisonによると、NANDは通常摂氏70～85度まで動作し、Gen 5では、SSDコントローラの限界温度が125度まで設定されていますが、NANADの温度は80度までしか上がらず、それ以降は臨界シャットダウンに入るとのことです。
SSDの容量がいっぱいになると、熱に弱くなります。ジャンは、SSDを50℃以下に保つことを推奨しています。「コントローラとその他のコンポーネントは125℃まで大丈夫ですが、NANDはそうではなく、NANDの温度が80℃以上になるとSSDは臨界シャットダウンします。
熱もダメですが、極寒もダメなんですね。「ほとんどのデータが高温で書き込まれ、低温で読み込まれた場合、大きな温度差の揺れが生じます。「SSDはそのような状況にも対応できるように設計されていますが、エラー訂正がより多く発生することになります。そのため、最大スループットは低下します。SSDのスイートスポットは25～50℃（華氏77～122度）の間です。
Phisonより
そのため、Phisonは、Gen 4のSSDメーカーにはヒートシンクを搭載するようアドバイスしているが、Gen 5では必須であると述べている。
また、次世代SSDでは、アクティブファンベースの冷却ソリューションが登場する可能性がありますが、これは、電力要件が高くなり、より多くの熱が発生するようになるためです。
Gen 5 SSDの平均TDPは約14W、Gen 6 SSDの平均TDPは約28Wになる予定です。
さらに、熱を管理することが今後の大きな課題であると報告されています。
“Gen5 “ではヒートシンクに期待したいですね。「しかし、最終的にはヒートシンクの真上に空気を押し出すファンも必要になるだろう」と述べている。
サーバーサイドのフォームファクターに関して言えば、「主なものは、筐体自体に良好なエアフローを確保することであり、ヒートシンクは、はるかに大きな放熱面を提供するため、クレイジーで高速なファンの必要性を本質的に減少させる」とジャンは述べています。EDSFF E1およびE3仕様には、ヒートシンクを含むフォームファクタの定義があります。ハイパースケーラの中には、ヒートシンクと高速ファンの必要性を減らすために、筐体内のストレージ密度をトレードオフにすることをいとわない人もいます。
“PCがどこへ行くのかという大きな問題を見ると、例えば、現在のようなM.2 PCIe Gen5カードは、限界に達しているという理解があります。今後の高速化には、コネクタがボトルネックになる」とジャンは言う。「そこで、新しいコネクタを開発中で、今後数年のうちに登場する予定です。これらは、シグナルインテグリティと、マザーボードへの導通による放熱能力の両方を大幅に向上させるだろう。これらの新しいコネクタを使えば、SSDにファンを付けなくても済むようになるかもしれません。”
Phisonより
現在、熱の30％はM.2コネクターから、70％はM.2ネジから放熱されています。ここでも新しいインターフェイスとインターフェイススロットが大きな役割を果たすことになります。
Phisonは現在、新しいタイプのコネクタに投資しており、ファンを完全に使用できるようになるかもしれませんが、より高速を望むユーザーにとっては、より優れた冷却設計をサポートするAICやNVMe SSDがまだ存在することになるでしょうということも記載されています。
解説：
次世代のSSDはかなりホットになりそうな予感
Gen4 SSD 7W
Gen5 SSD 14W
Gen6 SSD 28W
と倍々で消費電力が増えていくようです。
現在もNVMeSSDはヒートシンクが常識になっていますが、Gen5ではPhisonがヒートシンクを装着するようにメーカーに呼びかけているようです。
さらに言えば、Gen5はファン付きのアクティブクーリングが常識になるかもしれませんね。
Phisonによるとコントローラーは125℃まで耐えられても、セルが80℃までしか耐えられないとのこと。
水冷などと言う物騒な記述もあります。
正直、次世代GPUが600Wとか800Wとか人知を超えるような消費電力になる中、NVMe SSDの排熱にまで気を遣う余裕があるのかなと思います。
将来的にはコネクタ経由で排熱する仕組みも考えられているようで、そうなるとヒートシンクだけでも当面はしのげそうです。
PCIe Gen 5 SSDでついにDRAMの速度に追いつく
私はあまり実感はないのですが、PCIe Gen 5 SSDでついにDRAMの速度に追いつくようです。
DDR42133が14Gbpsで、PCIe Gen 5 SSDも14Gbpsとなるようです。
そうなったらどうなるかと言うと、SSDをメモリのように使えるということになります。
わざわざ大容量のメモリを搭載する必要がなくなるかもしれません。
SSDから直接読みだしてしまえばほとんどタイムラグがないということになります。
あまりに凄い話過ぎて実感がわきませんが、技術の進歩とは凄いなと思います。