12nm还要上大散热片，PCIe4.0 SSD到底有多热？

时间已经来到2021年，PCIe4.0也已经逐渐普及，尽管目前民用的PCIe4.0设备并不多，也就是显卡和SSD，显卡还好办，散热器比CPU还夸张，功耗高一点无所谓，但SSD就对功耗比较敏感了。
最早的PCIe4.0主控是群联的PS5016-E16，因为闪存速度问题最高读取速度只有5000多，而且E16还是28nm工艺，这也就意味着它的功耗高到难以接受，所以E16方案的SSD各个都带一个夸张的散热片，某个屑厂商用了一块铜质的厚散热，影驰直接就上了根热管。所以E16注定不会是一款值得购买的方案。

然后到了今年，各大主控厂商开始统一口径，PCIe4.0主控开始用更先进的工艺，慧荣（SM2264）、群联（PS5018-E18）、英韧（IG5236）的方案使用12nm工艺，三星的Elpis主控甚至用上了8nm。
但很显然，这些主控在功耗上还是很难让人满意——至少回不到PCIe3.0主控的感觉了，三星的980PRO还算勉强能应付，其他的方案还是离不开散热片，比如最近推出的浦科特M10系列，是这样的——

这款SSD使用的是12nm的英韧IG5236方案。

还有就是西数SN850，主控方案未知，它的散热长这样——

为什么PCIe4.0的设备功耗普遍偏高？
对于目前的半导体技术而言，PCIe3.0正处在“最佳的状态”，而PCIe4.0则相当于频率翻倍，试想，一个2GHz的CPU可能不用主动散热，但将它的主频翻倍（4GHz），一般的散热就未必压得住了。

这也就是计算机领域在PCIe3.0原地踏步了足足8年的原因，因为目前的成熟芯片工艺（大概是台积电16nm的水平）才能勉强抵消得了PCIe4.0带来的高功耗。即使是如此，AMD的X570芯片组（格罗方德12nm工艺）还是普遍要上主动散热（风扇），英特尔的14nm的Rocket Lake芯片也出现了uncore功耗偏高的问题。

为什么不上PCIe3.0 x8？
确实，按照我的想法，PCIe3.0 X8的功耗肯定比PCIe4.0 X4要低。

其实是有PCIe3.0 X8的主控的，比如慧荣的SM2270，就是一个PCIe3.0x8的16通道主控，但是这个主控的成本不是一般地高，慧荣也表示这是一款企业级主控。其他类似的产品，例如英特尔的P3608，也是定位于企业级的产品。

而且目前大部分主流平台的CPU和南桥之间的DMI还只是Gen.3X4的带宽（直到英特尔的Rocket Lake平台的DMI才升级到Gen.3 X8），这个时候在南桥上面接一个PCIe3.0x8的SSD，也会被限制到x4，小水管不挖必为后患。所以目前的PCIe X8的民用SSD（我印象中只有西数的黑盘AN1500）主要还是适用于HEDT平台，直连CPU的PCIe可比小水管爽多了。如果真要在主流平台上用X8的SSD，可能就要和显卡抢PCIe了（显卡只能用X8了）。
目前设备厂商相比PCIe3.0x8更愿意推出PCIe4.0x4的产品，也就是成本的问题，相比堆晶体管，超频带来的性能提升往往更加廉价，当然代价就是更高的功耗，所以就要上更先进的制造工艺，即使是如此，相比堆到X8成本也还是更低。
另一个原因还是接口，目前的m.2最大带宽也只是X4，民用平台要想上X8只能用PCI插卡的形态了，对于家用平台来说还是比较浪费机箱空间的，成本也更高。

现在很多企业级SSD还在用SATA，其实也就是一个成本的问题。目前还有厂商在推出企业级的SATA主控，例如群联的PS3112-S12、慧荣的SM2271，二者都是8通道的，这对于目前的SATA3接口已经是很奢侈了，显然这样的主控不是为了提高顺序读写能力，而是为了提高4k随机读写、提高最大容量。

顺便一说，在PCIe3.0平台上用PCIe4.0 SSD的做法没有什么不妥，因为主控的制造工艺更先进，用在PCIe3.0下功耗会比28nm的主控低很多。至于买什么，暂时就只能推荐PM9A1吧，980PRO太贵，SN850也不便宜。