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# Temperature SSD
Riccardo Buonaurio (@kaioshiin su Telegram)
In questo momento storico è innegabile che il tipo di SSD più venduto è quello in formato M.2 con protocollo NVMe, quindi quelli che fanno 7 GB/s e 14 GB/s per i modelli più recenti e performanti (PCIe 5.0). Vista la differenza con gli SSD "tradizionali" (quelli [SATA 2,5''](https://www.google.com/search?q=SSD+SATA+2%2C5%27%27+vs+M.2\&sca_esv=61ba496ce5dbe72c\&udm=2\&biw=1920\&bih=919\&sxsrf=ADLYWIIeGAiS2GuMo9L1PsOOgeJLsOgRJQ%3A1734002677434\&ei=9cdaZ8yHGqXyi-gPicLNmAo\&ved=0ahUKEwiM1oKtj6KKAxUl-QIHHQlhE6MQ4dUDCBE\&uact=5\&oq=SSD+SATA+2%2C5%27%27+vs+M.2\&gs_lp=EgNpbWciFVNTRCBTQVRBIDIsNScnIHZzIE0uMki8EVC6B1i4EHACeACQAQCYAUGgAYcDqgEBN7gBA8gBAPgBAZgCBKACf8ICBhAAGAcYHsICCBAAGAcYChgewgIEECMYJ8ICBBAAGB7CAgYQABgKGB7CAgYQABgIGB6YAwCIBgGSBwE0oAffCg\&sclient=img#vhid=VBMOwFJOrPylYM\&vssid=mosaic)) che sono composti da un [*printed circuit board* (PCB)](https://it.wikipedia.org/wiki/Circuito_stampato) dentro un case metallico e quelli M.2 che hanno i componenti abbastanza "nudi" ("abbastanza" perché hanno comunque un'etichetta sopra del produttore che è termoconduttiva ma se non tocca i componenti non serve a niente) sorge spontaneo chiedersi se vadano dissipati a proprio modo con dei dissipatori aftermarket o quelli della scheda madre. \
Ovviamente se si ha già il dissipatore "gratis" ossia quello della scheda madre consiglio assolutamente di mettercelo sopra, qualsiasi sia l'SSD e qualsiasi siano le loro temperature, non importa neanche se quel dissipatore sia di scarsa o alta qualità, un minimo di dissipazione farà, poi comunque consiglio di controllare le temperature nella maniera qui sottoscritta.
Prima di iniziare con la guida vera e proprio voglio ricordare che nel momento in cui si va a montare il dissipatore sull'SSD è importante:
1. togliere la plastica protettiva dei pad termici del dissipatore affinché possa effettuarsi un corretto scambio termico;
2. non rimuovere l'etichetta dell'SSD del produttore. Quindi se abbiamo, per esempio, un SSD Samsung 990 PRO, non bisogna rimuovere l'etichetta in cui c'è scritto "Samsung 990 PRO" con tutte le sue informazioni, questo perché andrebbe a invalidare la garanzia. Ci sarebbe anche il motivo per il quale è termoconduttiva e quindi un minimo di dissipazione fa, ma come ho scritto sopra se non tocca i componenti è completamente inutile, quindi quello dipende dal modello di SSD.
## Come controllare le temperature
Per mettere sotto stress l'SSD è sufficiente fare un benchmark di [CrystalDiskMark](https://crystalmark.info/en/software/crystaldiskmark/) (perché esegue sia operazioni di scrittura che di lettura mettendo a lavoro intenso i componenti dell'SSD) e monitorare le temperature dell'SSD tramite [HWiNFO64](https://www.hwinfo.com/download/). Tuttavia, su HWiNFO64 possono comparire più sensori perché c'è la *composite temperature*, la temperatura delle NAND flash e la temperatura del controller. Andando a spiegare una dopo l'altra:
* Temperatura delle NAND flash: le NAND flash sono le memorie dell'SSD che permettono di stoccare i nostri dati al loro interno in modo sicuro ed efficiente. Eseguendo operazioni di scrittura, lettura e cancellazione anche loro emanano del calore e in alcuni casi possono arrivare a temperature alte; il mio consiglio è di assicurarsi che la loro temperatura non superi i 60-65 °C sotto stress. Il problema è che loro sono in realtà molto più complicate di questo perché in certi studi si è notato che preferiscono scaldare in alcuni momenti (come la programmazione) che raffreddare ma tenendo conto di tanti altri parametri ci si è accorti che è meglio mantenere la loro temperatura più bassa possibile. Tuttavia, per chi è interessato, qui sotto può trovare un approfondimento tecnico sul loro comportamento in base alla temperatura.
Approfondimento temperatura NAND
Attualmente ritengo che il senso comune sulle temperature delle NAND flash sia quello che più queste memorie scaldino meglio è e penso che questa corrente sia partita principalmente da *Gamers Nexus* quando in [questo](https://youtu.be/KzSIfxHppPY?t=376) video ha affermato esattamente questa cosa basandosi su un rapporto di JEDEC. Tuttavia penso che il discorso fatto in quel video sia abbastanza superficiale in quanto non viene esplicitato che temperature maggiori sono vantaggiose soltanto durante le operazioni di scrittura, non anche quelle di lettura e di conservazione dati ([data retention](#user-content-fn-1)[^1]). Sicuramente nella letteratura scientifica c'è un po' di incoerenza tra gli studi, per esempio in [questo](https://www.mdpi.com/2072-666X/12/10/1152) studio dove vengono utilizzate le NAND flash con architettura charge trap flash (quella attualmente più gettonata tra i produttori) possiamo notare come nella Figura 2 una temperatura a 70 °C porti a minor latenza in microsecondi (μs) sia per il tERASE ((a)) che per il tPROG ((b)), rispettivamente i tempi per la cancellazione di un blocco e la programmazione di una pagina, mentre nella Figura 3 viene mostrato come il tasso degli errori dei bit grezzi (in inglese chiamato "raw bit error rate" con l'acronimo RBER) subisce una degradazione inferiore sempre con una temperatura alta e stessa cosa nella Figura 4 con il RBER "normalizzato". Lo stesso discorso si applica con il [disturbo di lettura](#user-content-fn-2)[^2] da come si può notare nella Figura 5. Il motivo per il quale c'è un RBER inferiore a temperature più alte è perché c'è una riduzione delle variazioni di programmazione, ossia ci sono impulsi di tensione più grandi e diminuiscono le sovrapposizioni delle [distribuzione Vth](#user-content-fn-3)[^3].
In [quest'altro](https://ghose.web.illinois.edu/papers/18hpca_heatwatch.pdf) studio dove viene sviluppato un meccanismo chiamato "HeatWatch" per migliorare l'affidabilità delle NAND flash 3D (attualmente quelle utilizzate) possiamo notare nella Figura 3 come il comportamento del RBER delle celle NAND flash sia dipendente anche dal *dwell time*, ossia il tempo *idle* tra le operazioni di scrittura e cancellazione. Nella Figura 7, invece, gli autori dimostrano che con delle NAND flash usurate a 10.000 [cicli P/E (PEC)](#user-content-fn-4)[^4] la preferenza di temperatura dipende dal *data retention* che sulla scala del grafico arrivo fino a 10⁴, ossia 2,7 ore (10.000 secondi).
[Questo](https://borecraft.com/files/Cross-Temperature_Effects.pdf) terzo e ultimo studio, nonostante l'uso di NAND flash obsolete (32+L), mette in mostra il problema della *cross-temperature*, ossia la lettura dei dati ad una temperatura diversa rispetto a quella di programmazione. Nella Figura 6 viene mostrato che nello scenario peggiore detto da JEDEC (ovvero una temperatura di programmazione di 70 °C e una temperatura di lettura di 40 °C) il rapporto mediano della distribuzioni di errori è più alto fino a 15 volte, dimostrando un alto *fail bit count* (FBC), ossia un alto numero di bit falliti.
* Temperatura del controller: il controller (o ASIC) è il cuore pulsante dell'SSD, è lui quello che esegue qualsiasi operazioni nell'SSD ed è lui quello che gestisce il traffico di dati tra il nostro sistema operativo e le memorie NAND flash, è quindi il componente che va in thermal throttling (TT) se supera i 75-80 °C (ma in alcuni casi anche 70 °C). Chiaro quindi che se sotto stress fa più di 70 °C è il caso di dissiparlo. Perciò, più la sua temperatura è bassa meglio è.
* *Composite temperature*: brevettata da [Intel](https://borecraft.com/files/intro-composite-temp-white-paper-345213.pdf) nel 2020 serve per "informare l'host del sistema o l'utente del margine di temperatura di un SSD prima che raggiunga il suo limite termico". Dal momento che ogni SSD è formato da più componenti interni il quale ognuno di essi contiene il proprio sensore e limite termico, "la *composite temperature* considera multipli punti di misurazione producendo un valore singolo e normalizzato di temperatura". Più è bassa questa temperatura più il sistema ci sta dicendo che siamo lontani dal limite termico e meglio è, ovviamente.
Esempio con [questo](https://superuser.com/questions/1754770/what-are-the-3-temperatures-composite-and-sensors-reported-by-a-wd-black-sn770) WD Black SN770:
"Composite Temperature" è quello che abbiamo appena definito come valore singolo e normalizzato basato su più sensori, "Temperature Sensor 1" essendo quello più alto è il sensore del controller e "Temperature Sensor 2" è il sensore delle NAND flash. Purtroppo non tutti gli SSD sono attrezzati di così tanti sensori, per fare un esempio il mio Samsung 970 EVO Plus riporta soltanto quello delle NAND flash e del controller mentre il mio Crucial MX500 solo la *composite temperature* (teoricamente), ma comunque avere già due sensori e riconoscere quale dei due è quello del controller essendo il più "importante" è già qualcosa. Che si abbia tre sensori o no, sta di fatto che la temperature dev'essere più bassa possibile.
## Come scegliere il dissipatore
Non è una cosa così difficile scegliere e comprare il dissipatore, molto banalmente ci si può affidare (come faccio io) alle recensioni e veder qual è il migliore, per esempio [questa](https://www.tomshardware.com/pc-components/storage/id-cooling-zero-m05-and-m15-review) recensione di *Tom's Hardware* è ottima avendo testato un sacco di dissipatori su un SSD PCIe 5.0 che scalda parecchio. Il problema qui è che molti modelli che sono presenti nell'articolo sono disponibili solo al mercato americano o comunque non europeo. Il mio consiglio generale è quello di stare abbastanza alla larga dai dissipatori attivi (cioè quelli dotati di ventola) essendo rumorosi, ingombranti e inutili finché nel mercato ci sono modelli passivi (senza ventola) che sono in grado di gestire qualsiasi SSD. Se dovessi fare una lista di quelli passivi farei:
* Jiushark M.2-Three (va staccata la ventola) - 49 °C temperatura massima raggiunta;
* Graugear G-M2HS06 - 57 °C temperatura massima raggiunta;
* Thermalright HR-10;
* Thermalright HR-09 - 67 °C temperatura massima raggiunta;
* Sabrent Rocket - 72 °C temperatura massima raggiunta;
* be quiet! MC1 Pro - 78 °C temperatura massima raggiunta;
* be quiet! MC1 - 82 °C temperatura massima raggiunta (thermal throttling);
* ICY BOX IB-M2HS;
* Thermalright “One enjoy”;
* SilverStone SST-TP02-M2;
* EK Water Blocks EK-M2.
Dall'ICY BOX in giù mi sono affidato a [questa](https://techtest.org/7x-nvme-ssd-kuehler-im-test-be-quiet-icy-box-und-co-im-vergleich/) recensione che ha usato come SSD un WD Black SN850 PCIe 4.0 anziché il Teamgroup di *Tom's Hardware* PCIe 5.0. Per un PCIe 5.0 consiglio solamente il Sabrent Rocket e il be quiet! MC1 Pro.
[^1]: Capacità delle NAND flash di mantenere i dati senza alimentazione.
[^2]: Tipo di disturbo causato da un'eccessiva lettura delle celle NAND flash senza esser cancellate.
[^3]: Le NAND flash memorizzando i dati e i bit sotto forma di valori in tensione di soglia (Vth), la distribuzione della Vth è una "scala" in cui ci sono i vari valori della Vth per ogni bit e stato dei transistor delle celle NAND flash.
[^4]: Cicli di programma/cancellazione delle NAND flash.
