News Aktiv gekühlte SSDs von Adata: Project NeonStorm ist ein Luft-Flüssigkeit-Kühler mit Tunnel

[MichaG]

Das Jahr 2023 ist nicht nur das Jahr der ersten PCIe-5.0-SSDs, sondern auch das Jahr der aktiv gekühlten SSDs. Adata stellt zur Computex verschiedene SSD-Kühllösungen mit kleinem Lüfter vor. Beim Project NeonStorm werden Luft- und Wasserkühlung kombiniert.

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[nighteeeeey]

Lesern mit fundiertem Thermodynamikwissen sind in den Kommentaren gerne gesehen.

Die initiale Wärmeaufnahme verlangsamt das überhitzen der SSD durch die größere Wärmekapazität. Danach ist alles gleich.

Der Usecase ist also ein einmaliger Heavy Use für (relativ) kurze Zeit und danach wieder eine lange low Load um die Wärme abzutransportieren.

Meiner Ansicht nach hat dieses System kein Vorteil für eine andauernde Nutzung mit hoher Auslastung im Vergleich zu einem reinen Metallkühlkörper. Eher noch einen Nachteil, weil die Hitze in der Kühlflüssigkeit "gefangen" bleibt und nicht so leicht radial abgestrahlt werden kann wie mit einem Metallkühlkörper und ggf. einem langsamen Lüfter.

Also eher wieder nur Gimmick und "was neues" um den Verkauf anzukurbeln als wirklich thermodynamisch sinnvolle Kühllösung.

Disclaimer: ich habe keinen Abschluss in Thermodynamik. Alle Angaben ohne Gewehr. 🔫

 

[Jan]

Hm, dann wäre es aber, wie von Huawei schon einmal bei Notebooks vorgemacht, von Vorteil, wenn auch ein Wechsel des Aggregatzustands vollzogen werden würde. Davon ist allerdings nicht die Rede.

So oder so: guter Punkt!

 

[floq0r]

Sinnvoll wäre die Flüssigkeitskühlung nur, wenn das flüssige Medium durch die höhere Wärmeaufnahmekapazität dazu genutzt würde die Wärme an einen Ort zu transportieren wo mehr Fläche für die Konvektion zur Umgebungsluft zur Verfügung steht. Entweder in Form einer klassischen Wakü mit einem aktiven Kreislauf oder in Form von Heatpipes durch Nutzung von Kapillarkräften und dem Druckgradienten.

Die Lösung von Adata ist vergleichbar mit einer Wakü mit Regenfass aber ohne Radi: Reicht für einen Arbeitstag und kühlt sich - wenn überhaupt - über Nacht wieder ab.

 

[Damien White]

Auch mit Wechsel des Aggregatzustandes bleibt die Kühlleistung begrenzt durch die Fähigkeit zur Wärmeabgabe an die Luft. Die hingegen verbessert man nur durch mehr Fläche, mehr Luft oder einer höheren Temperaturdifferenz zwischen Kühlkörper und Luft.

Dieses Kühlkonzept liefert keine Lösungen zur Erhöhung der Fläche und die Temperaturdifferenz besitzt ein hartes Maximum, ergo bleibt nur eine Möglichkeit um die reale Kühlleistung zu erhöhen und die Temperatur der SSD zu reduzieren:

maximaler Volumenstrom

Der Gesamtenergiebilanz des Kühlers ist die Verdampfung als Zwischenschritt egal, es zählen einzig Eingangs- und abgegebene Energie.

EDIT:

Was genau der Vorteil der Flüssigkeit im Reservoir gegenüber einem Pendant aus Metall mit derselben Tunnel-Lüfter-Konstruktion ist, dazu sagt Adata allerdings nichts.

Eine höhere spezifische Wärmekapazität.

Wasser ist bei ~4200 J/kgK
Stahl ist bei ~460 J/kgK

Man benötigt mehr Energie um die gleiche Masse um 1K zu erwärmen. Und ja, Stahl besitzt eine höhere Dichte als Wasser, aber "nur" 8 fach höher bei ~11% der spezifischen Wärmekapazität. Wasser ist hier leicht besser in gespeicherter Energie pro Volumen ... Aber nur marginal.

 

[DFFVB]

Ich sehe das als inside out Heatpipe?

 

[Legalev]

was kommt als nächstes?
Kompressorkühlung oder wie?

Irgendwie habe ich das Gefühl für mich, das die PCIe-5.0-SSD an mir Spurlos vorbeigehen.
Als Ottonormal Verbraucher sieht man den Unterschied zu PCIe-4 eh nicht

 

[Damien White]

Ich sehe das als inside out Heatpipe?

Ist halt nicht wirklich eine "pipe". Mehr eine "Vaporchamber" mit Kühlrippen.

Wobei eine Vaporchamber nicht die notwendige Energiemenge speichern kann, da sie zum Großteil ein Vakuum ist, aber die dauerhafte Kühlleistung durch eine Verringerung der Rippenfläche reduziert.

 

[Fonce]

Jetzt drehen sie komplett durch

 

[andi_sco]

verlangsamt das überhitzen der SSD

Da fehlt mir irgendwie auch eine Pumpe, zumindest ein Propeller zur verwirbelung der Flüssigkeit wäre doch angebracht .
Oder habe ich das einfach nur überlesen?

 

[pitu]

Braucht man sowas?

 

[FrankN84]

Die Leistung von PCIe 5.0 SSD braucht mal als Verbraucher sowieso nicht. Evtl. was für den Profibereich, aber ob man da die Leistungsunterschiede zwischen 4.0 und 5.0 braucht, ist eine andere Frage.

btw.
Demnächst hat man nen riesigen Kühlblock im Tower oder ein zweites GPU Gehäuse samt Lüfter, letzteres aber nur für die SSD

 

[Damien White]

Da fehlt mir irgendwie auch eine Pumpe, zumindest ein Propeller zur verwirbelung der Flüssigkeit wäre doch angebracht .
Oder habe ich das einfach nur überlesen?

Wenn es eine Vaporchamber ist dann entsteht durch die Verdunstung und Kondensation eine natürliche Konvektion im Hohlraum.

Wenn es nur ein Wärmespeicher ist dann ist die Masse so klein, dass es bei der guten Wärmeleitfähigkeit zu keiner nennenswerten Schichtung kommt.

So oder so benötigt man keine Pumpe, ebenso wie ein Kühler mit Heatpipes keine Pumpe besitzt.

 

[andi_sco]

nur ein Wärmespeicher

Schaut eher nach so etwas aus

 

[raychan]

Mal eine Frage an die "Experten". Warum wird PCIe 4.0/5.0 so extrem warm und DDR4/DDR5 Ram ist wesentlich schneller aber hat nicht solche Temperatur Probleme. Liegt es an der dichten Bauweise der Chips für die SSDs?

 

[Plonktroll]

2. Notice an mich
PCIe 5.0 SSD,s auslassen

 

[Damien White]

Schaut eher nach so etwas aus
Anhang anzeigen 1362461

Das ist mir schon klar.

Aber diese Version reduziert die Gesamtfläche der Lamellen im Vergleich zu nahezu allen anderen Lösungen. Dadurch wird die dauerhafte Kühlleistung signifikant reduziert. Ergo kann die "Innovation" hier praktisch nur im Abfangen von Lastspitzen liegen, was ich, denke ich, auch so dem Text entnehmen kann.

 

[Chuuei]

Warum wird PCIe 4.0/5.0 so extrem warm und DDR4/DDR5 Ram ist wesentlich schneller aber hat nicht solche Temperatur Probleme.

Das sind zwei komplett unterschiedliche Technologien. DRAM sind super vereinfacht erstmal nur die Speicherzellen (die auch anders aufgebaut ist als NAND Flash) und soviel weitere Logik ist dann da nicht drauf auf den Riegeln. Der eigentliche Controller um die anzusprechen befindet sich in der CPU.

SSDs sind wesentlich komplizierter. Da ist sowohl der Controller drauf als auf der NAND Flash drauf. Warum neuere SSDs wärmer werden als ältere Exemplare liegt an mindestens 3 Effekten.

Der Flash wird schneller. Vor noch nicht all zu langer Zeit noch mit 800, 1200 MT/s ist man mittlerweile bei Richtung 2000MT/s. Heißt die Frequenz steigt auf dem Flashbus, damit der Stromverbrauch und damit die Verlustwärme.

Ähnlich beim Interface Richtung Host. Bisher haben sich bei jeder PCIe Generation die Frequenzen verdoppelt. Gen 3 waren es noch 4 GHz, Gen 4 dann 8 GHz und Gen 5 nun 16 Ghz (Gen 6 bleibt dann bei 16 Ghz aber anders moduliert). Daher hier das selbe wie beim Flash. Allein um den elektrischen Link aufrecht zu erhalten wird im Vergleich zu früher wesentlich mehr Energie benötigt.

Und als drittes verbrauchen moderne Controller an sich mehr Strom. Wenn Flash und Hostinterface schneller werden, müssen diese erstmal die gleichen Aufgaben wie früher schneller erledigen. Ganz vereinfacht gesagt , muss nen Gen 4 Controller mit 7 GB/s halt doppelt so schnell alles machen wie nen Gen 3 Controller der "nur" 3,5 GB/s schafft. Dazu kommt, dass die Aufgaben sich geändert haben mit der Zeit und immer mehr werden, da der Flash schlechter wurde mit den neueren Technologien. Mit TLC und QLC sind viel mehr Bitfehler üblich als bei SLC und MLC und selbst schon bei den älteren Technologien gibt es einen Unterschied ob planarer NAND oder 3D NAND verwendet wird, da bei 3D NAND ganz neue Defektklassen hinzugekommen sind da Fehler im Silizium sich halt nicht nur in eine Richtung sondern mehrere auswirken. Früher haben einfache Algorithmen gereicht um die vereinzelten Bitfehler zu erkennen, heute sind interne Raids üblich mit ganzen Blöcken als Parity. Das ganze Fehlerhandling dürfte mit der Hauptverursacher beim Stromverbrauch sein. Selbst "einfache" Controller haben als Rechenwerk Mehrkern CPUs und die fetten Datacenter Controller haben mittlerweile 8 Kerne.

Mit verkleinern der Strukturbreiten der CPUs schafft man es auch bei Controllern, dass diese ihre Aufgaben effizienter erledigen. Ist komplett analog zur Entwicklung der eigentlichen CPU im PC.

 

[raychan]

Und als drittes verbrauchen moderne Controller an sich mehr Strom. Wenn Flash und Hostinterface schneller werden, müssen diese erstmal die gleichen Aufgaben wie früher schneller erledigen. Ganz vereinfacht gesagt , muss nen Gen 4 Controller mit 7 GB/s halt doppelt so schnell alles machen wie nen Gen 3 Controller der "nur" 3,5 GB/s schafft. Dazu kommt, dass die Aufgaben sich geändert haben mit der Zeit und immer mehr werden, da der Flash schlechter wurde mit den neueren Technologien. Mit TLC und QLC sind viel mehr Bitfehler üblich als bei SLC und MLC und selbst schon bei den älteren Technologien gibt es einen Unterschied ob planarer NAND oder 3D NAND verwendet wird, da bei 3D NAND ganz neue Defektklassen hinzugekommen sind da Fehler im Silizium sich halt nicht nur in eine Richtung sondern mehrere auswirken. Früher haben einfache Algorithmen gereicht um die vereinzelten Bitfehler zu erkennen, heute sind interne Raids üblich mit ganzen Blöcken als Parity. Das ganze Fehlerhandling dürfte mit der Hauptverursacher beim Stromverbrauch sein. Selbst "einfache" Controller haben als Rechenwerk Mehrkern CPUs und die fetten Datacenter Controller haben mittlerweile 8 Kerne.

Danke für die Erklärung. Wusste auch garnicht das soviel Fehlerkorrektur statt finden muss. Sehr interessant.

 

[Corpus Delicti]

Das erste was mit auffällt: Auf den Bildern sehe ich eher einen Wärmestau.

Wie soll denn die Energie vom Heatspreader an die Kühlflüssigkeit abgegeben werden? Durch den gut isolierenden Kunststoff der aufliegt?