Martes 17 de octubre de 2017
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Enfriamiento de unidades de estado sólido M.2

Los power-users y los gamers más sofisticados optan cada vez más por SSDs de formato M.2 en lugar de los más tradicionales SATA de 2,5 pulgadas. Las razones pueden ser porque son cuatro veces más veloces, por cuestiones estéticas o por restricciones de espacio (la ausencia de cables y el hecho de que los M.2 casi no ocupan lugar son factores de peso en máquinas de pequeño formato). Y cuando la capacidad de un único M.2 no es suficiente para el sistema operativo, los programas y los juegos, siempre se puede aprovechar la posibilidad de instalar dos unidades en los puertos M.2 duales que cada vez más motherboards ofrecen en forma estándar.

El punto débil de las unidades M.2 es el calor: cuando las temperaturas de estas unidades superan cierto nivel, se protegen a sí mismas aplicando “throttling”, es decir, disminuyendo su rendimiento para enfriarse y evitar daños al hardware. El problema del calor de los SSD M.2 se agrava por el hecho de que las motherboards integran el socket M.2 cerca de los PCIe donde se colocan placas gráficas, por lo que las unidades de estado sólido terminan recibiendo buena parte del calor que generan las GPUs.

Opciones de enfriamiento para unidades M.2 de Asus ROG

NECESIDADES DE ENFRIAMIENTO

La velocidad de las unidades M.2 es asombrosa (en el caso del Samsung 960 Pro, por ejemplo, alcanza hasta 3.500 MB/seg. en lectura secuencial), pero cuando su temperatura se eleva, el throttling hace que el rendimiento baje notablemente, hasta situarse incluso por debajo del de un SSD con interfaz SATA estándar.

El importante diferencial de precio de las unidades M.2 está justificado si se les da un buen uso a sus velocidades extremas, pero si los problemas de temperatura hacen que su rendimiento esté al nivel de un SSD de precio mucho menor, entonces conviene analizar la posibilidad de sumar una solución de enfriamiento para la unidad M.2, o bien resignarse al rendimiento de un SSD más económico.

Para determinar las necesidades de enfriamiento de un M.2 deben tenerse en cuenta cuáles son las condiciones bajo las cuales la unidad comienza a aplicar el throttling para reducir su temperatura. Dichas condiciones dependen de varios factores (más allá de las características particulares del modelo), siendo los principales la ubicación del slot en el que se instala la unidad en relación a los demás componentes y la temperatura ambiente dentro del interior del gabinete.

Cooler M.2 de Alphacool

La empresa Puget Systems, dedicada al ensamblaje de PCs para usos específicos, realizó un análisis a fondo de las condiciones que llevan un SSD M.2 a hacer throttling. Las principales conclusiones de dicho análisis indican que la temperatura ambiente dentro del equipo tiene un efecto directo sobre el tiempo que tarda la unidad en comenzar a hacer throttling. “Es entendible que una unidad comience a hacer throttling más pronto en un ambiente caliente, pero en los peores casos hemos visto que comienza en tan solo seis o siete segundos”, destaca Matt Bach, encargado de investigación y desarrollo de Puget Labs.

Otro factor decisivo es la ubicación de la unidad: cuanto más expuesta está, más tarda en comenzar el throttle. “Esto también es una cuestión de sentido común, pero resultó tener una mayor influencia de la que pensábamos”, agrega Bach. “Especialmente cuando el sistema era testeado en condiciones de gran carga de trabajo, el slot M.2 superior (con la mayor cantidad de espacio abierto alrededor de la unidad) resultó en una cantidad de throttling significativamente inferior que en cualquiera de los otros slots”.

Los slots U.2 ofrecen una alternativa a los M.2 que brinda mayor libertad a la hora de elegir una ubicación para la unidad de almacenamiento. Bach destaca el hecho de que la interfaz U.2 se conecta directamente al bus PCI Express de la misma forma en que lo hace M.2, por lo que alcanza una performance similar, pero a diferencia de M.2, la conexión se realiza a través de un cable, lo que significa que no está restringida por la disposición del bus en la motherboard. “Debido a esto, el fabricante puede hacer cosas tales como espaciar los componentes internos y agregar disipadores para evitar el thermal throttling”, señala el investigador.

EVITANDO EL THROTTLE

De lo antedicho se deduce que lo primero que hay que tener en cuenta para asegurar un óptimo rendimiento de los SSD de formato M.2 es una adecuada ventilación del gabinete y una correcta elección de la ubicación de la unidad en relación a otros componentes. Pero si a pesar de estas consideraciones el throttling sigue apareciendo, será necesario considerar un esquema de enfriamiento para el SSD.

La empresa EK Water Blocks (EKWB), especializada en soluciones de enfriamiento líquido para PCs de alto rango, vio el problema térmico de los SSD de formato M.2 como una oportunidad para arriesgarse a ofrecer un producto algo alejado del “core” de su negocio: un disipador de calor pasivo de aluminio para discos de estado sólido con formato M.2. No fue la primera vez que EKWB incursionó en el cooling de unidades de almacenamiento, pero la ocasión anterior en que lo hizo, se mantuvo dentro de su “zona de confort” al ofrecer un bloque de agua específico para enfriamiento de los SSD PCIe Intel Serie 750.

El disipador EK-M.2 NVMe Heatsink de EKWB se adosa a cualquier SSD NVMe M.2 de tipo 2280 para ayudar a reducir la temperatura de sus módulos de memoria y su controlador. Según informa la empresa, el cooling pasivo que proporciona el disipador es capaz de bajar la temperatura hasta 11° C. Además de cumplir esta función, el disipador hace un aporte a la estética interior de la PC, puesto que oculta la plaqueta y los chips del SSD bajo la hilera de aletas de aluminio (pueden ser negras o plateadas) coronadas con el logo de EKWB.

Cooler pasivo para unidades M.2, de EK Water Blocks

Otras opciones innovadoras para enfriar unidades M.2 son las soluciones de Asus ROG (Republic of Gamers), diseñadas específicamente para las plataformas de esta marca. La primera está diseñada para la mother ROG Maximus IX Extreme, cuyo circuito de enfriamiento líquido no sólo enfría el microprocesador y los VRMs, sino también el SSD M.2. Una sección inferior rotulada “Extreme” está pensada para aplicar enfriamiento líquido al M.2, permitiéndole operar con carga máxima durante largos períodos sin que se produzca el throttling.

La segunda solución se ofrece para la mother Maximus IX Apex, y consiste de una daughterboard llamada DIMM.2 capaz de contener hasta dos SSDs M.2 y conectarse a un slot DDR4 modificado. Este slot se conecta directamente al PCH (platform controller hub) y está situado junto a los slots de memoria DDR4 reales. El slot DIMM.2 está intencionalmente diseñado para revertirse, con la intención de evitar la inserción accidental de módulos de memoria DDR4.

La tercera opción consiste en un soporte de ventilador impreso en 3D. Algunas motherboards Asus y ROG (como la Maximus IX Hero) posibilitan el uso de soportes de ventiladores impresos en 3D. Simplemente se debe descargar alguno de los diseños disponibles en el sitio de Asus ROG, imprimirlo en el color y material de preferencia, e instalarlo en la máquina.

La última opción es para la mother mini-ITX ROG Strix Z270I y su diseño de disipador “de dos pisos” (double-decker). Esta mother presenta una nueva forma de enfriar una unidad M.2: combinando el disipador doble con el disipador del PCH. Esta estrategia consigue ahorrar espacio y darle a la placa una terminación más elegante. El hecho de que haya un único disipador para encargarse del calor generado por dos componentes no es problemático, puesto que la sección media se encuentra aislada para que el calor se distribuya en forma pareja.

El KryoM.2 de Aquacomputer cumple la doble funci+¦n de cooler y adaptador PCIe 3.0

Otras marcas menos conocidas, como Alphacool, Aquacomputer, Gnome Tech, entre otras, ofrecen soluciones de cooling pasivo para SSDs M.2. La elección de la mejora alternativa entre todas estas opciones estará determinada por el balance entre el tamaño del disipador (se debe tener en cuenta que éste no debe invadir el espacio de la placa gráfica) y la capacidad de disipación de calor.

CONCLUSIÓN

Si bien el throttling es un problema concreto de las unidades M.2, lo cierto es que no es común que se haga un uso intensivo de la unidad durante largos períodos de tiempo como para que se active esta característica. El ingeniero de Puget Systems observa que “la mayor parte del tiempo la unidad estará esperando a la CPU o a algún otro componente para que procesen la información. La situación más común en que se puede producir throttling es cuando se tienen dos unidades M.2 y se copian grandes cantidades de datos de una unidad a la otra”.

Teniendo en cuenta que existen múltiples soluciones de enfriamiento para SSDs M.2, cuyo costo es ínfimo en relación al precio de la unidad de almacenamiento, es recomendable incluir una de estas soluciones en la lista de materiales al ensamblar equipos dotados de unidades M.2.

Acerca de Gustavo Dumortier

Gustavo Dumortier
Analista en Computación y periodista especializado en informática. Trabajó en diversas publicaciones de tecnología y negocios y es autor de libros sobre algoritmos y programación. Actualmente es socio de la consultora argentina MasterSoft, en la que se desempeña como analista funcional.

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Un comentario

  1. Debido a que Alphacool es la marca número 1 del mundo en PC Cooling Solutions

    (refrigeración líquida para PC), Si está interesado en ser distribuidor, esta es su oportunidad.

    (por favor envíe un correo electrónico a: m.garcia@aquatuning.de)

    Nos pondremos en contacto con usted dentro de unos días.

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