真的不能「裸奔」嗎？M.2 SSD三類散熱方式大比拼

隨著大量NVMe SSD主控的問世，依靠高速PCIe通道進行傳輸，且體形小巧的M.2 SSD得到了消費者的歡迎，普及度大幅提升。不過這也伴隨著帶來了一個問題，不少人認為現在的M.2 SSD需要加強散熱措施，否則會影響性能。因此近期不僅一些自帶散熱片的SSD問世，不少廠商還為那些原本「裸奔」的M.2 SSD推出了專用的輔助散熱設備，那麼M.2 SSD是否真的需要輔助散熱呢？如果不使用輔助散熱的話，是否會給性能帶來影響呢？

散熱片是M.2 SSD主要散熱形態

目前M.2 SSD輔助散熱設備的主要形態是各類散熱片，其結構並不複雜，大多是一塊長度在2280(22毫米寬、80毫米長)的純鋁或鋁製合金散熱片，搭配一塊導熱硅脂組成，可以在絕大部分從2242到2280、不同長度的M.2 SSD上使用。

當然在品質上，這類M.2 SSD散熱片還是有很多區別，有的散熱片非常輕薄，如建興T10自帶的散熱片，拆卸的時候手上只要稍微多用點力，就有把散熱片「扳彎」的感覺，同時也僅配備了與主控接觸的硅脂，因此這類散熱片的降溫表現就非常一般，往往成為被替換的對象。

而大多數由第三方廠商出品的M.2 SSD散熱片一般會採用更加堅硬、厚實的鋁合金材質打造。如在新一代華碩、技嘉的中、高端主板上都會為M.2 SSD配備這類散熱片，其厚度也達到2～3mm，且散熱片頂部也設計有大量鰭片，可有效增大散熱面積。

當前主流的M.2 SSD散熱片設計，通常由一塊堅硬、厚實的鋁合金材質打造。

另外還有少數設計更精緻、由專業散熱片廠商打造的M.2 SSD散熱片，這類散熱片甚至考慮了M.2 SSD在顆粒上可能存在雙面設計的情況，即PCB兩面都設計有快閃記憶體顆粒，常見於大容量M.2 SSD。所以這類M.2 SSD散熱器的外殼可以覆蓋M.2 SSD PCB的正反兩面，並配備多條導熱硅脂，從而令M.2 SSD的兩面都能獲得更快的散熱速度，不過這也導致這類M.2 SSD散熱器擁有更高的高度，安裝兼容性要稍差一些。

由一些專業散熱片廠商推出的M.2 SSD散熱片可覆蓋SSD正反兩面，並附帶多條導熱硅脂。

M.2 SSD風冷散熱器問世

此外，為了給M.2 SSD提供更好的散熱性能，一些DIYer也早就想到為散熱片採用主動散熱方式，加裝風扇。不過早期這類散熱片大多是「土法」打造，直接在散熱片頂部固定1～2個風扇，顯得非常粗糙。而在CES 2018展會上，我們看到由專業廠商設計，為M.2 SSD量身定製的M.2 SSD風冷散熱器終於問世，這就是來自威剛的XPG STORM RGB M.2 2280 SSD散熱器。

產品規格

兼容性：最高可安裝M.2 2280 SSD

尺寸：81.5mm（長）×24.55mm（寬）×23.1mm（高）

重量：27.8g

工作電壓：10.5V～12V

工作電流：80mA

質保時間：1年

這是一款給人第一眼印象非常不錯的散熱器，做工、造型都很精緻，就像一款微縮版的顯卡一樣。在散熱器的右側內置有一個直徑在1.5cm左右的下壓式微型風扇，風扇的轉速高達16500RPM±15％。為什麼風扇不安裝在散熱器中部？我們分析主要原因在於M.2 SSD的高發熱源是它的主控晶元，而主控晶元大多也設計在M.2 SSD的右側，因此這款散熱器的首要任務就是為主控晶元降溫。

風扇設置在散熱器右側，威剛XPG STORM RGB M.2 2280 SSD散熱器的外形看起來就像一塊微縮版的顯卡。

除了增加風扇外，這款散熱器的設計實際上是比較複雜的，其內部由四層結構組成，第一層是塑料保護外殼；第二層是PCB電路板與風扇；第三層是鋁製散熱鰭片，可完整覆蓋M.2 SSD正面的主控與快閃記憶體晶元，同時鰭片之間的風道設計也可以利用風扇帶來的氣流，加速M.2 SSD各部分的散熱；第四層則是導熱硅脂，使得散熱器可以與M.2 SSD正面緊密接觸。

XPG STORM RGB M.2 2280 SSD散熱器內部由4層結構組成。

當然四層結構設計也就意味著它的高度不小，達到了2.4cm，遠高於普通散熱片幾毫米的高度，因此如果主板的M.2 SSD插槽靠近顯卡插槽或者其他擴展插槽，再裝上這個散熱器的話，就有可能會對其他擴展卡的安裝造成阻擋。如圖所示，在這款安裝了英特爾750 SSD的華碩TUF Z370-PLUS GAMING主板上，M.2 SSD上方的XPG STORM RGB M.2 2280 SSD散熱器已經與英特爾750 SSD緊密接觸。

由於高度不低，因此XPG STORM RGB M.2 2280 SSD的安裝兼容性要稍差一些，可能與其他擴展卡緊密接觸或造成阻擋。

此外與普通散熱器不同的是，要正常使用XPG STORM RGB M.2 2280 SSD散熱器，我們還需要連接兩條線纜，第一條是連接散熱器上的2pin供電介面，使得風扇能正常運轉。威剛為這個供電介面提供了一條轉主板風扇3pin介面，以及一條轉電源D口的延長連接線，使得用戶能方便地連接使用，而另一條線纜則是用來連接主板的5050 RGB燈帶介面。

這款小小的M.2散熱器居然在PCB上內置了數顆RGB LED，而且還支持華碩AURA SYNC、技嘉RGB FUSION、微星MYSTIC LIGHT SYNC、華擎RGB LED四家主板廠商的燈效技術，可以與其相關主板、顯卡、外設等產品同步發光，並接受相關燈效軟體的控制。如下圖所示，這是XPG STORM RGB M.2 2280 SSD散熱器在被AURA SYNC光效軟體控制時，執行色彩循環時的展示燈效，相當驚艷。

四大主板廠商的燈效軟體均可對威剛XPG STORM RGB M.2 2280 SSD散熱器的RGB燈效進行控制，為用戶呈現出驚艷的視覺效果。

三大散熱方式性能、發熱量對比測試

綜上所述，至此用戶的M.2 SSD目前可以選擇三種散熱方式，一種就是保持「原生態」，什麼輔助散熱設備都不安裝，純粹依靠晶元與空氣接觸，發生熱交換，被動散熱；另一種則是安裝、購買來自主板廠商或第三方廠商的散熱片；第三種則是安裝像威剛XPG STORM RGB M.2 2280 SSD散熱器這類新近發布的主動式風冷散熱器，那麼對於M.2 SSD來說，是否真的需要安裝輔助散熱設備，哪種散熱方式更適合呢？

我們特地採用三星950 PRO 256GB M.2 SSD進行了測試。三星950 PRO SSD採用了三星UBX三核心主控晶元，板載第二代V-NAND 3D堆疊快閃記憶體，支持NVMe 1.1技術標準，採用PCIe 3.0 x4傳輸界面，其256GB的標稱連續讀取、寫入速度分別為2200MB/s、900MB/s，最大4KB隨機讀寫分別為270000、85000 IOPS。雖然它並不是三星的新產品，但其技術規格放到今天來看，跟很多中端產品相比也毫不遜色。

要說不足，那麼就是三星950 PRO跟很多普通M.2 SSD一樣，沒有任何輔助散熱措施。接下來就讓我們了解一下三種散熱方式對於SSD的性能、發熱量來說有什麼影響。其中風冷散熱測試搭配的就是威剛XPG STORM RGB M.2 2280 SSD散熱器，散熱片散熱則採用了華碩TUF Z370-PLUS GAMING主板自帶的M.2 SSD鋁合金散熱片，厚度在2～3mm。

測試平台一覽

主板：華碩TUF Z370-PLUS GAMING主板

處理器：Core i7-8700K

內存：G.SKILL 幻光戟DDR4 3200 8GB×2

硬碟：英特爾750 1.2TB、三星950 PRO 256GB M.2 SSD

顯卡：GeForce GTX 1080

電源：長城巨龍1250W電源

性能測試

AS SSD基準性能測試

1GB容量測試

未安裝散熱片

安裝散熱片

安裝風冷散熱器

10GB容量測試

未安裝散熱片

安裝散熱片

安裝風冷散熱器

測試點評：首先我們還是從最基礎的AS SSD基準性能測試來看，可以看到不論是在測試時間在1分鐘以內的AS SSD 1GB容量快速測試，還是將測試文件增大到10GB，測試時間長達6分鐘的AS SSD 10GB測試里，無論是否安裝散熱設備，三種形態的三星950 PRO 256GB M.2 SSD測試得分都差不多，它們的分數都在2400～2500分以內，沒有明顯差別，可以看作測試誤差。這似乎意味著，對於M.2 SSD來說，不安裝散熱片也沒有什麼問題。於是，接下來我們將加重測試負載，為SSD進行大數據量的連續寫入測試。這是因為一般SSD的最高功耗表現在寫入連續型數據時，其他狀態無論是隨機讀寫還是連續讀取，其功耗都要稍低一些，因此如以最大功耗狀態工作，就能使SSD儘可能地產生更多的發熱量。

100GB文件寫入測試

100GB文件平均寫入速度

未安裝散熱片

安裝散熱片

安裝風冷散熱器

不同形態M.2 SSD發熱量（寫入100GB時）

未安裝散熱片

安裝散熱片

安裝風冷散熱器

測試點評：以上測試成績均為三星950 PRO 256GB M.2 SSD在不同形態，寫入100GB連續型數據的測試成績，數據源為英特爾750 1.2TB。首先從測試成績來看，似乎還是沒有安裝散熱片的必要，三種形態的寫入速度都保持在897MB/s～898MB/s之間，不安裝散熱片也一樣能獲得很高的寫入速度，只需要116秒，不到2分鐘的時間，就能完成高達100GB數據的寫入。

同時我們還在寫入過程中，採用FLIR熱成像儀進行了觀察，在溫度表現上三種形態的M.2 SSD則有極大差異—沒有安裝散熱片的M.2 SSD，在快完成100GB數據寫入時，其工作溫度已經非常高，UBX主控晶元最高溫度達到88.6℃。同時值得注意的是快閃記憶體晶元溫度也不低，SSD正面的兩顆快閃記憶體晶元工作溫度均在70℃以上。

此外我們還採用了AIDA64、CrystalDiskInfo軟體進行輔助偵測。從軟體偵測來看，它們目前還不能非常精準地反映固態硬碟的工作溫度，在寫入100GB數據時，它們偵測的結果都是72℃，與實際偵測的主控溫度相差較大，我們推測軟體偵測的測量點可能主要在快閃記憶體顆粒附近。當然對於普通用戶來說，軟體偵測還是能反映SSD溫度變化的趨勢。從待機狀態到寫入數據，其偵測的溫度也會產生及時、靈敏的變化，溫度從待機的34℃一路飆升到72℃，對普通用戶來說，通過軟體偵測溫度進行參考也是可行的。

在這個測試中，雖然未安裝散熱片時性能沒有區別，但從產品工作環境來說，如此高的工作溫度對於產品的工作壽命顯然是不利的，也容易引發各類潛在故障。而在配備散熱片後，從FLIR熱成像儀觀察，M.2 SSD散熱片的最高溫度只有46.4℃，當然由於散熱片的阻擋，我們難以通過儀器測得M.2 SSD的實際溫度。不過從軟體偵測方面來看，其溫度只有50℃，三星950 PRO 256GB M.2 SSD的工作溫度應該已經低了很多。

接下來我們又通過安裝XPG STORM RGB M.2 2280 SSD散熱器，測試了主動散熱器的效果。從熱成像儀上觀察，同樣由於保護外殼的遮擋，我們難以觀察到M.2 SSD內部的發熱情況，只能看到M.2 SSD與插槽連接處的最高溫度在46℃左右。而從軟體偵測結果來看，它雖然也實現了大幅降溫，但溫度數值較使用散熱片時還要高上4℃。雖然軟體測試並不非常精準，數值只能作為參考，但在進行完這部分測試後也給我們留下了幾個疑問？M.2 SSD散熱設備的作用有多大，風冷散熱有必要嗎？

為此我們決定加大測試負載量，向三星950 PRO 256GB M.2 SSD寫入多達200GB的連續型數據，再次測試。

200GB文件寫入測試

200GB文件平均寫入速度

未安裝散熱片

安裝散熱片

安裝風冷散熱器

不同形態M.2 SSD發熱量（寫入200GB時）

未安裝散熱片

安裝散熱片

安裝風冷散熱器

測試點評：隨著負載的加大，輔助散熱的效果終於體現出來，沒有安裝散熱片的三星950 PRO 256GB M.2 SSD在寫入200GB數據時，寫入速度大幅下降，從寫入100GB數據時的平均898.02MB/s大幅下降到僅僅745.17MB/s。

從原因上來分析也比較簡單，FLIR熱像儀清晰地顯示在寫入近200GB數據時，三星950 PRO 256GB M.2 SSD的溫度達到了新高度，UBX主控晶元最高溫度為92.8℃，快閃記憶體晶元溫度上升到75℃，而軟體偵測結果依然不是很靠譜，其溫度則只上升了約2℃，為74℃。我們分析之所以會出現降速，就是因為SSD有與CPU類似的保護機制，偵測發現主控工作溫度偏高時，就會自動降頻，降低性能。

再看看安裝散熱片時的三星950 PRO 256GB M.2 SSD，其速度也出現了非常輕微的降速，平均寫入速度為895.93MB/s。從熱成像儀觀察，負載增加後，散熱片的溫度也有明顯增加—不少散熱片測量點的溫度都在50℃以上，軟體偵測其工作溫度在58℃左右。

最後再讓我們來看看採用XPG STORM RGB M.2 2280 SSD散熱器後，加入風冷散熱的效果，雖然軟體偵測其在寫入200GB數據時的最高溫度同樣也為58℃，但從平均寫入速度上來看，成績卻有些不一般。在此形態下的三星950 PRO 256GB M.2 SSD全程保持了平均900.05MB/s的寫入速度，沒有出現任何降速的徵兆。而通過熱成像儀觀察配備風冷散熱器後，三星950 PRO 256GB M.2 SSD所展露的有限部分，其溫度也不高，最高溫度只有48℃左右。因此可以判定，風冷散熱器的確能為M.2 SSD帶來更好的散熱效果以及更好的性能。

散熱片適合普通用戶，風冷散熱器適合發燒友

綜合以上測試，我們認為為M.2 SSD配備散熱器顯然是非常必要的。的確在普通的一些日常載入、讀取應用中，SSD不會產生太大的發熱量，如AS SSD這樣的基準測試，即便採用10GB數據量的測試，完全「裸奔」的M.2 SSD也不會降速。不過一旦遭遇稍大數據量的傳輸任務時，M.2 SSD的工作溫度就會明顯上升，即使不掉速，其近90℃的工作溫度對M.2 SSD的壽命也是有影響的。而一旦真的傳輸大容量數據，如幾百GB的影音或遊戲ISO文件時，則有相當大的機率出現降速，對用戶的工作效率，以及SSD硬體壽命帶來雙重破壞。

那麼對於普通用戶來說，該為M.2 SSD搭配哪類輔助散熱設備呢？從測試來看，我們認為採用一塊高品質的散熱片就能滿足大部分人的需求，它既可以有效降低SSD的工作溫度，也能保證SSD在絕大部分時候不會出現明顯掉速。為什麼不為普通用戶推薦風冷散熱器呢？

因為像威剛XPG STORM RGB M.2 2280 SSD這樣的風冷散熱器並不便宜，這一個小小的散熱器價格就在259元左右，因此更適合追求完美性能的發燒友採用。我們也希望威剛能在XPG STORM RGB M.2 2280 SSD散熱器的基礎上推出簡化版的產品，如去掉燈效、簡化設計，降低成本與售價，讓普通用戶的M.2 SSD也能享受到風冷散熱的魅力。

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