آیا هیت‌سینک کارت SSD در مادربوردها به خوبی SSD را خنک می‌کند؟ بررسی ۲۰ مادربورد مختلف

درایوهای SSD مبتنی بر استاندارد M.2 حدود یک دهه است که در رایانه‌های شخصی حضور دارند و تقریباً جایگزین کامل هارددیسک‌های بزرگ‌تر و البته کندتر ۳.۵ اینچی و حتی درایوهای ۲.۵ اینچی شده‌اند؛ چه مدل‌های مکانیکی و چه SSDها. در این مدت، این درایوهای کوچک نه‌تنها از نظر ظرفیت افزایش پیدا کرده‌اند، بلکه با عرضهٔ حافظه‌های فلش جدید، کنترلرهای پیشرفته‌تر و نسل‌های تازه‌تر رابط PCIe، سرعت آن‌ها نیز به‌طور چشمگیری افزایش یافته است.

اما افزایش عملکرد SSDهای جدید، یک پیامد مهم نیز دارد: تولید حرارت بیشتر که باید به‌درستی مدیریت شود. این موضوع به‌ویژه دربارهٔ جدیدترین SSDهای مبتنی بر رابط PCIe 5.0 اهمیت بیشتری دارد؛ زیرا این درایوها نسبت به نسل‌های قبلی دمای بالاتری تولید می‌کنند و بیشتر در معرض کاهش سرعت حرارتی یا Thermal Throttling و افت عملکرد قرار دارند. برای خنک‌کاری این درایوهای سریع باید از هیت‌سینک استفاده کرد و البته باید دقت کرد که هیت‌سینک به خوبی روی تراشه‌های داغ SSD قرار بگیرد. اما آیا هیت‌سینک عرضه شده به همراه مادربوردها، تماس کامل برقرار می‌کند یا خیر؟ در ادامه ۲۰ مادربورد را بررسی می‌کنیم و راهکارهای عملی را توضیح می‌دهیم. با اینتوتک همراه باشید.

بسیاری از این SSDها از ابتدا به هیت‌سینک مجهز هستند تا گرمای تولیدشده را بهتر کنترل کنند. تا زمانی که این هیت‌سینک تنها یک صفحهٔ فلزی بسیار نازک نباشد، در بسیاری از موارد می‌تواند عملکرد مناسبی داشته باشد و باعث به‌تعویق‌افتادن یا حتی جلوگیری از فعال‌شدن محدودکنندهٔ حرارتی شود.

بااین‌حال، همهٔ SSDها دارای هیت‌سینک داخلی نیستند. اگر نوع استفادهٔ شما وابسته به سرعت ذخیره‌سازی باشد، انتقال فایل‌های حجیم و طولانی می‌تواند به‌دلیل افزایش دمای SSD و فعال‌شدن Thermal Throttling به‌شکل قابل‌توجهی کندتر شود.

میزان کاهش سرعت، در صورت رخ‌دادن، به شرایط مختلفی بستگی دارد. برخی SSDها اصلاً دچار افت سرعت نمی‌شوند، اما عواملی مانند مدل درایو، کنترلر، نوع بار کاری، جریان هوای داخل کیس و طراحی سیستم خنک‌کننده تعیین می‌کنند که آیا کاهش سرعت حرارتی رخ خواهد داد یا شدت آن چقدر خواهد بود.

اگر زمان برای شما اهمیت دارد، این موضوع می‌تواند مشکل بزرگی ایجاد کند. هرچه مدت بیشتری برای خواندن یا نوشتن فایل‌ها منتظر بمانید، انجام کارهای روزمره، پروژه‌های کاری یا انتقال داده‌ها نیز بیشتر طول خواهد کشید.

آیا هیت‌سینک M.2 مادربورد واقعاً SSD را خنک می‌کند؟

ممکن است تصور کنید مادربورد شما برای SSDهای M.2 دارای هیت‌سینک است و بنابراین مشکل حل شده است. اگر از یک مادربورد بسیار ارزان یا مدل‌های پایهٔ تجاری استفاده نمی‌کنید، این تصور تا حدی درست است.

هیت‌سینک‌های M.2 مادربوردها در اندازه‌ها و طراحی‌های مختلفی عرضه می‌شوند؛ از صفحات فلزی ساده گرفته تا خنک‌کننده‌های بزرگ و چندلایه. به‌طور کلی، هرچه جرم حرارتی و سطح تماس یک خنک‌کننده بیشتر باشد، توانایی آن برای دفع گرما نیز افزایش پیدا می‌کند.

البته عوامل دیگری نیز در عملکرد خنک‌کننده تأثیر دارند؛ از جمله:

• کیفیت پد حرارتی
• جریان هوای داخل کیس
• طراحی شاسی رایانه
• میزان تماس فیزیکی بین SSD و هیت‌سینک

اما در سطح کلی، مهم‌ترین اصل این است که هیت‌سینک باید تماس مناسب و کامل با سطح SSD داشته باشد تا بتواند گرما را منتقل کند. به همین دلیل این پرسش مطرح می‌شود: آیا هیت‌سینک‌های M.2 موجود روی مادربوردها واقعاً تماس کافی برای انتقال گرما دارند؟

پس از مشاهدهٔ گزارش‌های پراکنده در انجمن‌های اینترنتی و Reddit دربارهٔ عملکرد نامناسب برخی هیت‌سینک‌های M.2، تصمیم گرفتیم هیت‌سینک اصلی درگاه M.2 مبتنی بر PCIe 5.0 در ۲۰ مادربورد مختلف را بررسی کنیم تا مشخص شود چند مورد واقعاً تماس مناسبی با SSD برقرار می‌کنند. نتیجه، حتی برای ما نیز کمی غیرمنتظره بود.

کاهش سرعت حرارتی SSDهای M.2 چگونه اتفاق می‌افتد؟

اما کاهش سرعت حرارتی در SSDهای M.2 دقیقاً چه شکلی دارد؟

درایوهای M.2 هنگام رسیدن به دمای بحرانی، معمولاً با یک افت ناگهانی و شدید در سرعت انتقال داده مواجه می‌شوند. این افت می‌تواند به شکل یک سقوط شدید در نمودار عملکرد دیده شود؛ یعنی سرعت بسیار بالا ناگهان به کسری از توان واقعی SSD کاهش پیدا کند.

در برخی موارد نیز عملکرد SSD به شکل الگوی دندانه‌اره‌ای دیده می‌شود. در این حالت، سرعت ابتدا کاهش پیدا می‌کند، سپس درایو با پایین‌آوردن دما به زیر آستانهٔ بحرانی دوباره کمی بهبود پیدا می‌کند و پس از افزایش دوبارهٔ حرارت، افت سرعت تکرار می‌شود.

برخی SSDها حتی برای کاهش فشار حرارتی، سرعت رابط خود را از PCIe 5.0 به PCIe 4.0 کاهش می‌دهند تا پهنای‌باند کمتر شده و گرمای تولیدی کنترل شود.

در آزمایش انجام‌شده با SSD بدون هیت‌سینک Transcend 260S 2TB PCIe 5.0، کاهش سرعت حرارتی کمی پس از گذشت ۵۰ ثانیه آغاز شد. سرعت انتقال داده از نزدیک ۴۰۰۰ مگابایت‌برثانیه به حدود ۱۷۰۰ مگابایت‌برثانیه کاهش یافت.

 

این مقدار بیش از ۶ برابر کمتر از سرعت پایدار اولیه بود و عملکرد SSD را به سطحی نزدیک به درایوهای SATA رساند؛ نه یک SSD پرسرعت PCIe 5.0.

چرا ایجاد تماس مناسب بین هیت‌سینک و SSDهای M.2 دشوار است؟

شاید تصور کنید طراحی یک هیت‌سینک برای قطعه‌ای به اندازهٔ یک چوب کبریت باید برای تیم‌های مهندسی کار ساده‌ای باشد؛ اما در عمل، این موضوع به آن سادگی که به نظر می‌رسد نیست.

دلیل اصلی این است که استاندارد M.2 که توسط سازمان PCI-SIG تعریف شده است، تنها حداکثر ارتفاع مجاز برای درایوهای یک‌طرفه و دوطرفه را مشخص می‌کند. در نتیجه، شرکت‌های سازندهٔ مادربورد باید دربارهٔ مواردی مانند ضخامت پد حرارتی تصمیم بگیرند.

پدهای حرارتی زمانی بهترین عملکرد را دارند که مقدار مشخصی فشرده شوند. اگر میزان فشردگی بیش از حد باشد، انتقال حرارت کاهش پیدا می‌کند. بنابراین یک محدودهٔ بهینه وجود دارد که می‌توان آن را «نقطهٔ تعادل» در طراحی نامید، اما رسیدن به آن به‌صورت پایدار دشوار است؛ زیرا ارتفاع قطعات روی SSDهای مختلف با یکدیگر تفاوت دارد.

جدول زیر استانداردهای مختلف ابعاد فیزیکی SSDهای M.2 را نشان می‌دهد. در این جدول، مدل‌های یک‌طرفه با حرف S و مدل‌های دوطرفه با حرف D مشخص شده‌اند. اعداد مربوط به ارتفاع مجاز قطعات در بخش بالا و پایین برد مدار چاپی هستند.

یک SSD یک‌طرفه، تمام قطعات اصلی مانند تراشه‌های NAND، کنترلر و حافظهٔ DRAM را تنها در یک طرف برد مدار چاپی خود دارد. ارتفاع این نوع درایوها در بخش بالایی بین ۱.۲ تا ۲ میلی‌متر است که با احتساب ضخامت PCB به حدود ۲.۲ تا ۲.۳۸ میلی‌متر می‌رسد.

در مقابل، SSDهای دوطرفه معمولاً دارای قطعات در هر دو سمت برد هستند. ارتفاع آن‌ها در بخش بالایی بین ۱.۲ تا ۱.۵ میلی‌متر و در بخش پایینی بین ۰.۷ تا ۱.۳۵ میلی‌متر است. ضخامت نهایی این مدل‌ها معمولاً بین ۳.۵ تا ۳.۸ میلی‌متر خواهد بود.

اگرچه اختلاف‌هایی مانند ۰.۸ میلی‌متر در مدل‌های یک‌طرفه یا ۰.۱۵ و ۰.۳ میلی‌متر در مدل‌های دوطرفه ممکن است ناچیز به نظر برسند، همین تفاوت‌های کوچک می‌توانند باعث ایجاد تماس کامل بین SSD و هیت‌سینک یا نبودن هرگونه تماس شوند.

به همین دلیل، سازندگان مادربورد هنگام طراحی خنک‌کنندهٔ M.2 با چالش بزرگی روبه‌رو هستند؛ زیرا باید تعداد بسیار زیادی SSD با ارتفاع‌های متفاوت را در نظر بگیرند.

نتایج آزمایش هیت‌سینک درایو SSD کارتی یا M.2 مادربوردها

برای بررسی عملکرد واقعی، ۲۰ مادربورد جدید از پلتفرم‌های مختلف انتخاب شدند. این نمونه‌ها شامل مادربوردهای AMD با چیپست‌های B850 و X870/X870E و همچنین مدل‌های Intel با چیپست‌های B760، B860 و Z890 بودند.

این مادربوردها طیف گسترده‌ای را پوشش می‌دادند؛ از مدل‌های اقتصادی با هیت‌سینک‌های سادهٔ صفحه‌ای گرفته تا مدل‌های رده‌بالا با خنک‌کننده‌های بزرگ و پیشرفته.

اگرچه این آزمایش تنها بخش کوچکی از بازار مادربوردها را بررسی می‌کند، اما می‌تواند دید مناسبی دربارهٔ کیفیت تماس هیت‌سینک‌های M.2 در برندها و رده‌های قیمتی مختلف ارائه دهد.

روش آزمایش به این شکل بود:

ابتدا هیت‌سینک اصلی M.2 از روی مادربورد جدا شد و هرگونه پوشش پلاستیکی محافظ از روی پد حرارتی برداشته شد. سپس یک SSD درون اسلات M.2 نصب شد و اطمینان حاصل شد که مکانیزم قفل استاندارد مادربورد، درایو را به‌درستی نگه می‌دارد.

پس از آن، هیت‌سینک دوباره نصب شد تا شرایط مشابه استفادهٔ واقعی کاربران ایجاد شود.

درایوی که برای آزمایش استفاده شد، یک SSD دوطرفه Crucial T705 با ظرفیت ۲ ترابایت و ضخامت ۳.۸ میلی‌متر بود.

نتیجه بسیار جالب بود:

از میان ۲۰ مادربورد آزمایش‌شده، تنها ۶ مادربورد توانستند تماس مناسب و کامل با تراشه‌های روی برد SSD ایجاد کنند و میزان فشردگی قابل‌قبولی در تمام طول درایو داشته باشند.

۵ مادربورد دیگر تماس قابل‌قبولی داشتند، اما فشار واردشده بسیار کم بود و کیفیت تماس آن‌ها جای بحث داشت.

اما ۹ مادربورد نتوانستند تماس مناسبی ایجاد کنند. در این مدل‌ها، هیت‌سینک فقط با بخش کنترلر SSD تماس داشت؛ یعنی مهم‌ترین قسمت برای جلوگیری از کاهش سرعت حرارتی، اما نه با تمام سطح درایو.

در برخی موارد، هیت‌سینک تنها بخشی از تراشه‌های NAND را لمس می‌کرد یا حتی در قسمت‌هایی از SSD هیچ تماسی وجود نداشت.

عملکرد برندهای مختلف در آزمایش هیت‌سینک SSD M.2

در میان برندهای بررسی‌شده، MSI ضعیف‌ترین عملکرد را داشت. تنها ۲ مورد از ۶ مادربورد آزمایش‌شدهٔ این شرکت توانستند تماس مناسب ایجاد کنند:

• MSI Z890 Tomahawk II
• MSI X870E Godlike X Edition

سایر مدل‌های MSI مشکلاتی در پوشش کامل سطح SSD داشتند و تنها با بخش‌هایی مانند کنترلر یا تراشه‌های NAND تماس برقرار می‌کردند.

شرکت Gigabyte نیز از ۳ مادربورد آزمایش‌شده، تنها یک مدل یعنی:

• Gigabyte Z890 Aorus Elite Duo X

توانست تماس کامل با هر دو طرف SSD دوطرفه ایجاد کند. یکی از دلایل عملکرد بهتر این مدل، استفاده از فناوری M.2 EZ-Flex بود که با داشتن پایهٔ انعطاف‌پذیر، تماس بهتر میان هیت‌سینک و SSD را فراهم می‌کند.

مدل پرچم‌دار:

• Gigabyte X870E Aorus Xtreme AI Top

نیز از پد حرارتی دوطرفه استفاده می‌کند، اما فاقد فناوری EZ-Flex است؛ بنابراین تنها در بخش بالایی و فقط روی کنترلر تماس مناسبی ایجاد کرد.

شرکت ASRock بیشترین تعداد مادربورد را در این آزمایش داشت. از ۷ مدل بررسی‌شده، ۴ مادربورد توانستند تماس مناسبی با SSD ایجاد کنند.

مدل‌هایی که عملکرد قابل‌قبولی داشتند عبارت‌اند از:

• ASRock X870E Taichi White
• ASRock X870 LiveMixer WiFi
• ASRock X870 Taichi Creator
• ASRock Z890 Taichi Lite

در این میان، مدل ASRock B860I Lightning تنها توانست با کنترلر SSD تماس برقرار کند. همچنین مدل ASRock B860 Challenger با تمام بخش‌های SSD تماس داشت، اما میزان فشردگی پد حرارتی بسیار کم بود و تقریباً قابل‌مشاهده نبود.

در آزمایش مادربوردهای ASUS، چهار مدل بررسی شدند که سه مورد از آن‌ها عملکرد خوبی داشتند. البته تمام این مدل‌ها روی SSD آزمایشی تنها فشار کمی ایجاد کردند، اما همچنان داشتن تماس محدود بهتر از نبودن تماس یا تماس ناقص است.

تنها مادربورد ASUS که عملکرد ضعیفی داشت:

• ASUS B850 Creator WiFi

بود که هیت‌سینک آن تنها با کنترلر در بخش بالایی و یکی از تراشه‌های NAND در بخش پایینی SSD دوطرفه تماس داشت.

جدول نتایج تماس هیت‌سینک M.2 مادربوردها

آیا هیت‌سینک M.2 مادربوردها واقعاً کافی هستند؟

بر اساس این آزمایش محدود، بیشتر هیت‌سینک‌های اصلی M.2 روی مادربوردها تماس مناسبی با SSD ایجاد نمی‌کنند. در بررسی ۲۰ مادربورد، تنها چند مدل واقعاً عملکردی داشتند که می‌توان دربارهٔ آن‌ها گفت: «این طراحی درست انجام شده است.»

نکتهٔ مهم این است که کیفیت تماس هیت‌سینک به قیمت مادربورد ارتباط مستقیمی ندارد. برخی مادربوردهای گران‌قیمت نتوانستند تماس کامل ایجاد کنند، درحالی‌که بعضی مدل‌های ارزان‌تر عملکرد بهتری داشتند.

البته باید توجه داشت که تعداد نمونه‌ها محدود بوده است و آزمایش تعداد بیشتری مادربورد ممکن است الگوهای دقیق‌تری را مشخص کند. اما نتایج فعلی نشان می‌دهد عملکرد خنک‌کننده‌های M.2 مادربوردها در بازار، بسیار متغیر و غیرقابل‌پیش‌بینی است.

فناوری M.2 EZ-Flex در مادربوردهای Gigabyte برای SSDهای دوطرفه امیدوارکننده به نظر می‌رسد، اما مشکل همچنان برای مدل‌های یک‌طرفه و SSDهایی با ارتفاع متفاوت باقی می‌ماند. این موضوع الزاماً یک ضعف مستقیم در طراحی مادربوردها نیست؛ بلکه نتیجهٔ تفاوت ارتفاع قطعات روی SSDهای مختلف است که باعث می‌شود ایجاد تماس ثابت و کامل دشوار باشد.

یک راه‌حل ساده می‌تواند استفاده از پد حرارتی ضخیم‌تر و نرم‌تر باشد تا بدون ایجاد فشار بیش از حد روی PCB، تماس بهتری ایجاد شود. اما اگر این کار به همین سادگی بود، احتمالاً شرکت‌های سازندهٔ مادربورد تاکنون آن را اجرا کرده بودند.

نتیجه‌گیری: آیا باید نگران خنک‌کننده SSD M.2 باشید؟

پاسخ به این پرسش به نوع استفادهٔ شما از رایانه بستگی دارد. برای بیشتر کاربران، کاهش سرعت حرارتی SSD چندان رایج نیست. اگر بیشتر زمان خود را صرف بازی می‌کنید، معمولاً زمان نصب بازی‌ها بیشتر به سرعت اینترنت وابسته است. همچنین بارگذاری مراحل بازی ترکیبی از فایل‌های کوچک و بزرگ است و در بسیاری از موارد، فرایند بارگذاری کمتر از یک دقیقه طول می‌کشد.

در چنین شرایطی، حتی اگر SSD کمی گرم شود، معمولاً فرصت کافی برای رسیدن به دمای بحرانی و فعال‌شدن Thermal Throttling وجود ندارد.

اما اگر به‌طور مرتب حجم زیادی از داده‌ها را روی SSD M.2 منتقل می‌کنید یا از سیستم برای کارهای سنگین مانند:

• پردازش‌های هوش مصنوعی
• پایگاه‌های داده
• انتقال فایل‌های چندترابایتی
• پردازش ویدئویی سنگین

استفاده می‌کنید، باید توجه بیشتری به خنک‌کننده SSD داشته باشید.

در این شرایط دو نکته اهمیت زیادی دارد:

۱. وجود خنک‌کننده در بخش پایینی SSDهای دوطرفه

اگر SSD شما دارای تراشه در هر دو طرف PCB است، بهتر است خنک‌کننده‌ای داشته باشد که بتواند گرمای هر دو سطح را دفع کند.

۲. تماس کامل بین SSD و هیت‌سینک

اگر متوجه شدید هیت‌سینک مادربورد تماس مناسبی ایجاد نمی‌کند، می‌توانید از پد حرارتی ضخیم‌تر با رسانایی حرارتی مشابه یا بهتر استفاده کنید. به عنوان مثال:

• Thermal Grizzly Minus Pad 8
• Arctic TP-3

می‌توانند گزینه‌های مناسبی باشند.

همچنین خرید یک هیت‌سینک جداگانهٔ M.2 و جایگزین‌کردن خنک‌کنندهٔ اصلی مادربورد نیز راهکار دیگری است.

در نهایت، جریان هوای مناسب داخل کیس نیز اهمیت زیادی دارد. تا زمانی که سازندگان مادربورد راهکار بهتری برای تفاوت ارتفاع SSDهای M.2 پیدا نکنند، بررسی تماس هیت‌سینک یا استفاده از یک پد حرارتی بهتر می‌تواند تفاوت میان دستیابی به تمام عملکرد خریداری‌شده و از دست‌دادن بخشی از سرعت SSD را رقم بزند.

برای بیشتر کاربران عادی و گیمرها، این مسئله احتمالاً تأثیر زیادی نخواهد داشت؛ اما برای کسانی که از SSDهای پرسرعت PCIe 4.0 و PCIe 5.0 در کارهای سنگین استفاده می‌کنند، کیفیت خنک‌کنندهٔ M.2 مادربورد موضوعی است که نباید نادیده گرفته شود.

tomshardwareاینتوتک