isaiah 2023-06

발열이 높아도 되니까요...
 고성능인 컨트롤러 써야 경쟁 우위가 성립하고..
 같은 시대에 타사보다 더 고성능 만들려면 전력 소비 높아지기 마련이고 그래서 폼펙터가 감당할 만한 수준 내에서 점점 발열량이 많아지는거죠...

 sata는 sata 컨트롤러 성능 한계 때문에 그 경쟁이 억제 되어 있는거구요...
 m.2 nvme는 m.2 폼펙터의 한계가 있고 거기 맞춰서 발열 제어 합니다..
 PCIE name나 iodrive 같은 친구들은 그냥 방열판이든 팬이든 달면 되니까.. 쭉쭉 가는거죠..

dateno1 2023-06

요즘은 그부분 무시인것같아요

두께 몇cm짤 방열판 + 히트파이프 + 팬까지 동원해서라도 냉각되면 제품으로 내놓더군요 (처음부터 방열판등이 일체형)

김준연 2023-06

1개의 NVMe M.2 SSD를 장착하는 구조라면 당연히 팬이나 방열판이 필수가 아닙니다. 하지만 2개 이상의 SSD가 달리는 경우라면 이야기가 달라지는데, 이 경우 추가 컨트롤러가 들어가야 하기에 그 컨트롤러의 발열도 상당합니다.

구차니 2023-06

https://en.wikipedia.org/wiki/PCI_Express
Version 1.x: 2.5 GT/s
x1: 250 MB/s
x16: 4 GB/s
Version 2.x: 5 GT/s
x1: 500 MB/s
x16: 8 GB/s
Version 3.x: 8 GT/s
x1: 985 MB/s
x16: 15.75 GB/s
Version 4.0: 16 GT/s
x1: 1.97 GB/s
x16: 31.5 GB/s
Version 5.0: 32 GT/s
x1: 3.94 GB/s
x16: 63 GB/s
Version 6.0: 64 GT/s
x1: 7.56 GB/s
x16: 121 GB/s
Version 7.0: 128 GT/s
x1: 15.13 GB/s
x16: 242 GB/s

일단 lane 당 GT를 1hz로 환산한다고 하면 2.5Ghz로 작동한다고 보면 될 것 같습니다.
그만큼 빠른 클럭으로 움직여야 하니 pcie 통신 컨트롤러도 발열이 심할 것이고

그렇게 빠른 작동을 하도록 대응해야 하니 SSD 컨트롤러 역시 발열이 심합니다.
그리고 부피가 작다보니 열을 배출할 수 있는 면적이 좁다 보니 필연적으로 체감되는 발열이 더 높아질 수 밖에 없습니다.

다만 일반적인 반도체는 65도 까지는 문제없이 작동하도록 설계되므로 설계내 온도라면 문제는 없도록 설계 합니다.

죠슈아 2023-06

일반적인 반도체는 65도 까지는 문제없이 작동하도록 설계되지 않습니다.

PVT 는 0.95 ~ 1.0v  , -40 ~ 125 동작 조건에서 동작 되도록 설계됩니다. 
양산 시에도 칩 테스트에서도 저온 및 고온 테스트 PASS 해야 합니다.

구차니 2023-06

단순하게 부품 등급을 기준으로 말씀 드린 것입니다.

Commercial: 0 ° to 70 °C
Industrial: −40 ° to 85 °C
Military: −55 ° to 125 °C
https://en.wikipedia.org/wiki/Operating_temperature

실례지만 PVT가 무엇의 약자인가요?

죠슈아 2023-06

Process Volatage Temperature 입니다,
cell  라이브러리를  Process 에 따라서 TSMC는 느림(HVT 높은threshold  전압), 보통 (RVT),  빠름 (LVT) 으로 구분,
동작 전압 , 온도 조건을 6 가지 Corener  조합으로  조건으로 STA 를 합니다.

구차니 2023-06

그럼 저 부품 등급은 cell 라이브러리와 무관하게 설정되는 건가요?

죠슈아 2023-06

Commercial: 0 ° to 70 °C
Industrial: −40 ° to 85 °C
Military: −55 ° to 125 °C
으로 부품 등급을 분류했었던 것은 20년도 더 된 아주 오래된 것 입니다. 

일반 상용 부품도  −40 ° to 125 °C 기준이 일반적 입니다.

인텔 i9 10920X CPU spec에서 Tj ( : Junction Temperature is the maximum temperature allowed at the processor die.) 가
94 °C 인 것을 확인 하실 수 있습니다.
부품에 따라서  Tj 가 99°C  넘는 것들이 많이 있습니다.
위 기준으로 분류하면 인텔 i9 10920X CPU가 Military 부품 등급 인가요?

발열이 심하지 않은 일반적인 반도체 설계 조건이 125 °C 이지만 
동작중 발열이 매우 심한 CPU인 경우에는 125 °C 보다 더 높은 온도에서 PASS 하도록 할 것 입니다.
그래서 인텔에서 CPU는 설계, 테스트 조건은 125°C  이상일 것 입니다. 
보증 할 수 있는 온도 범위를 위해서  동작 조건이 94 °C 이라는 것은 보수적인 숫자 이지요.
 
질문하신 셀 라이브러와 부품등급은 무관 합니다.
위에서 cell 라이브러리에 대한 언급은 Process 차이가 아니고 cell 설계가 다른 것이므로 설명이 부분적으로 틀린 내용 입니다.

하지만 칩 설계에 사용된 셀이 어떤 것 인가와 무관하게 아래 온도, 전압 조건 조합에서 STA에서 PASS 해야 합니다.

Nominal Voltage : 28nm 공정 기준으로 1.0v
Fast Voltage      : Nominal Voltage +10%
Slow Voltage    : Nominal Voltage -10%

Hot Temperature  : 125°C
Cold Temperature : -40°C

따라서 2 x 3 = 6 가지 Operation condition에서 Timing close를 수행 합니다.
칩 테스트에서도  낮은 전압 테스트, 높은 전압 테스트, 고온 테스트 ,  저온 테스트 모두 수행 하지만 모든 조합으로 수행 하지는 않습니다.
이유는 테스트 비용을 줄이기 위한 것이지요.  worst-case condition 조합으로만 하게 되는데 설계 제조 선택 사항 입니다.

STA를 6가지 모두에서 PASS 해야 하는 이유는 제조 과정에서 발생하는 변동으로, 소자의 전기적 특성이 달라지므로
이를 모두 커버하기 위한 것입니다. PVT에서 P는 온도와 전압이 아닌 제조 과정에서 오차에 의한 것을 의미 합니다.
Process Deviation은 온도와 전압과 같이 테스트 조건으로 지정 할 수 없기 때문에 온도와 전압의 범위 조합에 따른 동작 조건 변동 이네로
Process Deviation을 갖도록 하는 것이 FAB 제조사인 TSMC나 SEC 가 보증해야 하는 것 입니다.

따라서 칩 제조는 125°C 에서 정상 동작하는 것을 보증 하게 됩니다.

미담 2023-06

iodrive는 모르지만 m.2던 u.2던 24시간 풀로드가 걸려있는 상태이거나 벤치를 돌리지 않는 이상 컴퓨터 케이스에 팬이 앞뒤로 두세개만 있어면 큰 문제가 생기지는 않더군요. 특히 u.2 나 u.3는 케이스가 두터워 그런지 발열이 상대적으로 m.2 보다는 적었고요. 저는 인텔 nuc 의 경우 990pro를 방열판이 아니라 nuc 케이스 상단 철판에 써멀패드로 붙여 놓아도 별 문제 없더군요. 아시다시피 nuc 의 경우는 발열 해소가 좋지는 않지요? 기판 하단부 cpu쪽에나 팬이 있지 상단부는 무팬 상태거던요.

nanosec 2023-06

iodrive는 출시된지 오래된 구 공정 FPGA를 메인칩으로 제작되어 발열량이 많을 뿐만 아니라 방열판도 공기흐름이 있는 서버내부에 장착하는 크기만 있다 보니
 일반 데스크탑에 그냥 장착하면 다운 될 정도로 상승합니다.

김강호 2023-06

NVME 타입도 고성능 SSD는 발열 많이 나서 방열판 설치 많이 고려하십니다. 비슷한 케이스지 싶네요.

dateno1 2023-06

단순 계산해봐도 답이 나옵니다

일단 보통 25왓정도 먹으니 전력 3배는 먹고, 딱히 출력이나 물리적 작용 안 하니 그게 100% 열로 발산된다고 봐야 합니다

부품 개수로 생각해봐도 저렴한 M.2 NAND 1개, 보통 요즘 괜찮은넘도 2~3개입니다 (양면 잘 없음)

그런데 저런 제품 2~30개씩 박혀있습니다 (동일 수준 발열이면 10배로 열이 나옴)

물른 면적이 넓어서 분산이 되긴하는데, 절대치가 차이가 크죠

그리고 NVMe 3.0시절부터 방열판 필수라 없으면 성능 저하나 장시간 운영시 디스크 손상 우려 있었고 (7~80도 간단히 찍어버림), 4.0으로 넘어오면서 필수가 되어버렸고, 5.0은 심하면 30초만에 컴 다운되어서 문제된 제품도 있습니다 (펌업으로 완화함)

PCIe로 연결되는 모든 SSD는 기본 냉각 수단 필요하다고 봐야 합니다

케이스팬이 직격으로 공기 불어넣어준다면 사용에 지장은 없습니다 (그리고 저용량=저발열이 아니므로 용량으론 차이 없다고 봐야하고, 오히려 저용량이면 M.2가 저렴한 판국에 살 이유가 없어집니다)

제온프로 2023-06

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고속 동작 클럭이기 때문.
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빠르면
열이남...  전기 많이 먹고....
..
적당히 느린게 좋은 것임