用一體式水冷來壓！M.2 PCIE Gen5 SSD 需要什麼樣的散熱器？

這次搭配 T-FORCE Z540 M.2 PCIe Gen5 x4 SSD 2TB 固態硬碟來測試，帶大家看看 M.2 PCIE Gen5 x4 SSD 到底需要什麼樣的散熱器使用才會比較好，Gen5 SSD 的發熱量已經無法透過主機板薄型散熱片來壓制了，所以除了使用主機板本身的散熱器之外，也搭配被動式 Jonsbo M.2 SSD 硬碟散熱器、主動式風冷小塔散 T-FORCE DARK AirFlow I SSD Coole、一體式水冷 T-FORCE SIREN GD120S AIO SSD Cooler 進行散熱性能測試，同時也解析到底有何優勢跟劣勢給大家參考。

本文章同步發表於無廣告開箱評測網站 PC Unboxing上，請參考超連結。


T-FORCE Z540 M.2 PCIe Gen5 x4 SSD 2TB 固態硬碟規格：
傳輸介面：PCI-Express 5.0 x4
NVMe：2.0
介面格式：M.2 2280
連續讀取速度：12400 MB/s
連續寫入速度：11800 MB/s
容量選擇：1TB / 2TB / 4TB
控制器：Phison PS5026-E26-52
NAND Flash：美光 Micron 232L 3D TLC 顆粒
快取緩存：海力士 SK hynix LPDDR4 4GB
尺寸：80 x 22 x 3.7 mm
保固：5 年有限保固
TBW 耐用性：1200 TB


T-FORCE Z540 M.2 PCIe Gen5 x4 SSD 2TB 固態硬碟開箱

這次要用來當作測試對象的是 T-FORCE Z540 M.2 PCIe Gen5 x4 SSD 2TB，容量型號上有 1TB、2TB、4TB 等規格可選，使用 PCI Express(PCIE) Gen5 x4 傳輸頻寬，所以最高連續讀寫性能為 12400 MB/s 與 11800 MB/s，而 1TB 的版本性能會比較差一些。

售後保固部分提供 5 年有限保固，2 TB 版本的資料寫入總位元數 TBW(Tera Bytes Written) 為 1200 TB，以 2048 GB(2 TB) 來換算的話，這五年間的每日資料寫入量 (DWPD_Drive Writes Per Day) 要每天都寫入 657.5 GB 才會超過標定的 TBW 值。

隨盒附贈的薄型石墨烯散熱片標榜可以提供更好散熱性能，而且可以相容各種類型的散熱器使用。


∆ T-FORCE Z540 M.2 PCIe Gen5 x4 SSD 2TB。


∆ 盒裝背面。


∆ 盒裝內除了本體之外還有薄型石墨烯散熱片。


Z540 也使用群聯 Phison PS5026-E26-52、SK hynix LPDDR4 4GB(H9HCNNNCPUML) DRAM Cache、Micron 232L 3D TLC 等組合 solution，這個 solution 在現在的 PCIE Gen5 x4 SSD 上很常見，例如之前開箱過的 AORUS Gen5 10000 SSD 2TB，或是其他的 Seagate FireCuda 540、MSI SPATIUM M570/580 PRO FROZR 等台灣有在賣的 PCIE Gen5 x4 競品，都是使用這個 solution 方案，前提當然還是如果都照開箱文的組合未來沒更新為原則啦。

而另外一大宗的 M.2 PCIE Gen5 x4 選擇，是美光的 T700/T705 使用的主控晶片也是 Phison PS5026-E26-52，但是 DRAM Cache 是用美光自家 LPDDR4 而不是競爭對手 SK hynix 的，所以整體組合來說 T700/T705 跟其他型號有些許不同。


∆ 常見的 Gen5 M.2 SSD solution。


∆ DRAM Cache 使用單個 SK hynix 4GB LPDDR4(H9HCNNNCPUMLXR-NEE)_4266Mbps。


∆ 雙面顆粒布局，Micron 232L 3D TLC NAND Flash 顆粒。


T-FORCE Z540 M.2 PCIe Gen5 x4 SSD 2TB 固態硬碟性能測試




測試平台使用 AMD Ryzen 9 7900 處理器，搭配 GIGABYTE B650I AORUS ULTRA 主機板，並將 T-FORCE Z540 M.2 PCIe Gen5 x4 SSD 2TB 安裝在主機板第一槽 M2B_CPU 安裝位置，該插槽由處理器直連通道提供完整 PCIE Gen5 x4 頻寬來進行性能實測，另外提醒各位測試性能可能會因為 SSD 的韌體版本、系統硬體配置以及其他因素而有所差異，因此這邊成績僅提供參考。

測試平台
處理器：AMD Ryzen 9 7900 (PBO AUTO)
散熱器：AMD Wraith Prism
主機板：GIGABYTE B650I AORUS ULTRA (BIOS 版本：F32b)
記憶體：G.SKILL Trident Z5 Neo RGB DDR5 6400 MT/s 32GB (2x16GB)
顯示卡：內顯
作業系統：Windows 11 專業版 23H2
系統碟：Kingston A2000 NVMe PCIe SSD 500GB
測試硬碟：T-FORCE Z540 M.2 PCIe Gen5 x4 SSD 2TB (格式化空碟)
電源供應器：FSP Hydro PTM PRO ATX3.0 (PCIe5.0) 1200W
機殼：STREACOM BC1 Benchtable V2
顯示卡驅動程式：GeForce Game Ready 555.99


首先透過 CrystalDiskInfo 軟體來檢視 T-FORCE Z540 M.2 PCIe Gen5 x4 SSD 2TB 的基本資訊，採用 PCIe 5.0 x4 傳輸模式以及 NVM Express 2.0 標準，支援的功能包含 S.M.A.R.T.（自我監測、分析及報告技術）、TRIM 以及 VolatileWriteCache，筆者測試的韌體版本為：EQFM22.3。


∆ CrystalDiskInfo 軟體檢視資訊。


在空碟狀態下使用 CrystalDiskMark 軟體來測試 T-FORCE Z540 M.2 PCIe Gen5 x4 SSD 2TB 的讀取寫入性能，在 NVMe SSD 設定模式下測試檔案容量設置為 1GiB，在預設設定檔所測得的連續讀寫速度為 11956 MB/s 以及 10407 MB/s。

第一欄的 Q8T1 測試成績所代表的是一個執行緒有八個佇列深度，表示工作列表中有八個 1MB 大小的存取項正在等待存取完成，對應實際狀況例如把八個不同檔案的 1MB 檔案，同時從硬碟中讀取或是寫入硬碟裡面，但一般來說平常比較少會進行這樣的作業。

隨機存取預設項目 RND4K Q32T16 項目的隨機讀寫成績為 5481 MB/s 以及 4143 MB/s。

RND4K Q32T16 為 32 個執行緒中有 16 個佇列深度的運作模式，檔案類型為隨機存取 4 KB 大小的檔案寫入或是讀取進 SSD 內。


∆ CrystalDiskMark 設定:NVMe SSD / 設定檔:預設，連續讀寫與隨機讀寫測試成績。


∆ CrystalDiskMark 設定:NVMe SSD / 設定檔:最佳性能，連續讀寫與隨機讀寫測試成績才會比較靠近官網標示規格。


而日常使用情境或是遊戲玩家比較可以參考的是 QD1 到 QD4 這個區間項目，我們將 CrystalDiskMark 設定檔切換成真實世界效能測試，第一欄位就會變換成 Q1T1 雖然跑出來的成績會比 Q8T1 低一些，但成績會更符合實際日常使用體驗的性能。

原因是因為大多數日常操作中作業系統較常使用 Q1T1，也就是 1 個執行緒有 1 個佇列深度的運作模式，因此 Q1T1 相比 Q8T1 會更能夠符合日常使用的狀況，在 Q1T1 模式下把測試檔案容量設置為 1GiB 後，讀寫速度為 8194 MB/s 以及 9316 MB/s。


∆ CrystalDiskMark 設定:NVMe SSD / 設定檔:真實世界模式 1GiB 設定檔測試成績。


3DMark 存儲基準測試以遊戲啟動載入、複製遊戲檔案、遊戲存檔、安裝遊戲、OBS 遊戲紀錄進行測試，其情境主要使用多款遊戲進行實際測試，讓玩家可以清楚參考硬碟在遊玩使用上的成績，上述測試過程中以時間單位紀錄，但是最終成績則是使用頻寬與平均存取時間來計算，最後的存儲基準測試分數越高越好。


∆ 3DMark 存儲基準測試。


以 PCMARK 10 來測試實際應用存儲性能，Full System Drive Benchmark（完整系統碟基準測試）使用一系列日常應用程式和軟體，包含有 Windows 10、Adobe 系列軟體、遊戲啟動、Microsoft 文書軟體與相關應用等項目，以真實使用情境來測試硬碟性能，在測試成績中獲得頻寬 695.04 MB/s 平均存取時間為 37 µs，測試總分為 4438 分。

而 Data Drive Benchmark（數據碟基準測試），是以存儲文件用途的資料碟為主要測試對象，同時也可以使用此項目測試 NAS、UFD 與記憶卡等相關類型的儲存裝置，在這項測試，會把 339 個 JPEG 檔案（總共 2.37 GB）複製到 SSD 裡，接著製作這些 JPEG 檔案的副本，最終把 2.37 GB 的 JPEG 檔案複製到另一個硬碟裡，完成整個寫入-讀寫-讀取三步驟測試，在這項測試中成績為頻寬 1114.73 MB/s 平均存取時間為 19 µs，最後得出的測試總分為 7843 分。


∆ PCMARK 10 Full System Drive Benchmark（完整系統碟基準測試）。


∆ PCMARK 10 Data Drive Benchmark（數據碟基準測試）。


測試所使用的 M.2 SSD 散熱器一覽

首先是 GIGABYTE B650I AORUS ULTRA 主機板上原有的第三代散熱裝甲輔以主動式散熱風扇，這是筆者主機板上原有的標準配置散熱方案，因為是主機板本身配有的散熱方案，所以直接將 M.2 SSD 放進去安裝即可不需要過多程序。


∆ 主機板上原有的第三代散熱裝甲輔以主動式散熱風扇安裝展示。


∆ 裡面有一個主動式小風扇，面向處理器方位的特殊散熱溝槽設計，能進一步有效運用機箱內氣流，強化熱對流效率。


第二個是 Jonsbo M.2 Radiator 散熱器，這是筆者在蝦皮上面買的大概是一兩百塊就能入手了，是本次測試選手中唯一的被動式散熱模組，但因為便宜而且效果聽說也還不錯，所以好像很多人都有買這個來用。


∆ 全鋁材質的 Jonsbo M.2 SSD 硬碟散熱器。


∆ 安裝上稍微麻煩一些，可能需要稍微摸索一下。


∆ 主機板安裝展示。


第三個選手 T-FORCE DARK AirFlow I SSD Cooler 是一款主動式風冷散熱器，其實概念就是把雙熱管風冷塔散縮小並且用在 M.2 2280 SSD 上面，透過兩根直徑 Ø 4 mm 純銅熱導管搭配散熱鰭片來幫 M.2 SSD 散熱，藉由直徑 Ø 40 mm PWM 風扇直吹帶走廢熱。

只是筆者稍微翻了一下，台灣只有欣亞有以「贈品」的名義上架，但又標有將近兩千三的售價？究竟是要買什麼 SSD 才會送，還是可以單買這部分筆者也不太清楚。


∆ T-FORCE DARK AirFlow I SSD 散熱器。


∆ 盒裝裡面附有兩片導熱墊跟小螺絲起子，印有安裝教學。


∆ T-FORCE DARK AirFlow I SSD Cooler 透過 PWM 為風扇供電。


∆ 頂部有 T-FROCE 標誌。


T-FORCE DARK AirFlow I SSD Cooler 要透過導熱墊來接觸 M.2 SSD 才能將熱量導出完成散熱過程，配件附贈的兩片導熱墊要放置於 M.2 SSD 上下，整體安裝過程較為繁瑣，建議在主機板上機殼前先安裝好才固定主機板。

接著就要稍微提一下它的最大劣勢，最直接影響的就是體積這件事情，因為多了一個小風冷塔散在 M.2 SSD 那邊，所以對於 CPU 風冷塔散相容性來說就會是一個很大的考量，而 CPU 水冷走管方向也肯定要因為它而變換方向。


∆ 雙熱管直觸。


∆ M.2 SSD 安裝示範。


∆ 實際使用場景展示，這個佔地面積...ITX 主機板直接塞好塞滿。


這次也借來了一款相當特別的散熱器 T-FORCE SIREN GD120S AIO SSD Cooler，它是 M.2 2280 SSD 專用的一體式水冷散熱器，我知道非必要但真的太有趣了所以就借來測試（玩）一下。

整體概念其實就是將早期用在 CPU 上的 120 mm 一體式水冷移植給 M.2 SSD 用，稍微看了一下這款應該是使用 Apaltek 昂湃科技水冷方案。

筆者覺得比較大問題點是 M.2 SSD 水冷頭端的水冷管出管方向，因為是使用 L 字形雖然可以大幅度旋轉調整，但以常見的主機板第一槽 M.2 SSD 插槽支援 Gen5 頻寬這種常見設置來說，GD120S 的水冷管不是卡到顯示卡本題，不然就是會去卡到處理器散熱器，最折衷就是兩根水冷管左右側擺擠在一起變得醜醜擺放。


∆ T-FORCE SIREN GD120S AIO SSD 一體式水冷。


∆ PUMP 設置於 120 mm 冷排上，從細節推斷是使用 Apaltek 昂湃科技水冷方案。


∆ 僅支援 M.2 2280 規格的 SSD 使用一體式水冷頭。


∆ 使用銅底搭配導熱墊接觸 M.2 SSD。


∆ 實際安裝展示。


M.2 PCIE Gen5 x4 SSD 搭配各種散熱器實測

因為 Z540 也不是多新的 Gen5 SSD 了，所以性能測試部分就簡單做幾個給大家參考就好反正很多人都開箱過了，這次重要的還是散熱性能測試部分，將平台安裝在裸測支架上所以實際散熱效果會比起在機殼內還要好上一些，在測試過程中於主板 BIOS 內將所有插槽轉速設定於全速運轉，測試場景為 24 °C 冷氣運作密閉房間內進行實際測試，因普通房間的環境溫度難以控制所以僅供參考。

測試軟體仍然使用 CrystalDiskMark 設定:NVMe SSD / 設定檔:預設，但是手動把次數調整為 9 次；測試檔案容量設置改為 64 GiB，部分國外媒體會設定自己寫好的腳本來進行壓力測試，但筆者個人覺得台灣玩家比較常用 CrystalDiskMark 軟體來測試自己的 M.2 SSD，所以繼續使用相同軟體大家會比較好自行重現測試。

溫度記錄則是使用 HWinfo64 軟體來記錄硬碟的最高溫度，並手動調整 HWinfo64 軟體內的輪詢週期，透過調整成以下設定來更即時記錄 M.2 SSD 本身的溫度。為什麼不用 CrystalDiskInfo 軟體來記錄溫度？因為當 M.2 SSD 有複數溫度感測器時 CrystalDiskInfo 只會顯示順位第一的感測器；有時候硬碟廠商會去調整感測器溫度順序讓主控晶片不一定是第一順位，導致觀看時看到的可能是其他位置溫度。再來 CrystalDiskInfo 在溫度感測的更新速度非常慢，很常會有顯示溫度與實際溫度因為沒有即時更新，導致顯示溫度與實際溫度落差可達 5~10 °C。

• 全局:20 ms
• 磁碟SMART每 1 週期
• 嵌入式控制器每 1 週期
  

∆ 上次有人說想看測試環境，阿不就主機板架在裸測平台上....有什麼好拍的。


∆ Z540 PCB 高度示意圖，E26 主控晶片是最高的，如果是較硬的平面散熱片可能會碰不到 Flash 顆粒跟 DRAM Cache。


實際測試下來非常意外的是，GIGABYTE B650I AORUS ULTRA 主機板上原有的散熱裝甲居然是最高溫，筆者原本以為它有個小風扇至少會比 Jonsbo M.2 SSD 硬碟散熱器還要強，結果居然讓人出乎意料的小輸 3 °C。

考量到機殼內散熱效果還會更差的話，主機板原有的 AORTS M.2 Thermal Guard III 還有被動式散熱 Jonsbo M.2 SSD 硬碟散熱器，在機殼內頂多能夠維持著「不過熱降速」來使用，若長時間高負載寫入的話或許使用壽命會比較堪憂一些（筆者個人是希望固態硬碟最高溫度不超過 65 °C 為基準點）。

而主動式風冷小塔散 T-FORCE DARK AirFlow I SSD Coole 表現就還不錯了，最高溫度只有 53 °C 比起前面兩位選手拉開了很大一段距離，但全速運轉的 AirFlow I 風扇有 8000 RPM，那個聲噪跟 AORTS M.2 Thermal Guard III 一樣屬於無法讓人接受的，建議大家可以選擇「安靜模式」的風扇轉速曲線使用會比較合適。

而一體式水冷的 T-FORCE SIREN GD120S AIO SSD Cooler 最高溫度僅有 48 °C，筆者從來沒想到能在 PCIE Gen5 SSD 上看到高負載時最高溫度能在 50 °C 以內，果然水冷散熱性能依然是不可質疑的，但考量的成本與安裝麻煩度等等只比起 AirFlow I 低 5 °C，對於「實用性」玩家來說可能就沒有這麼有吸引力，但筆者的原則就是：很酷的我全都要！反正終究會上水不如一開始就....


∆ Gen5 x4 SSD 搭配不同散熱器的測試圖表。


∆ GIGABYTE B650I AORUS ULTRA 主機板上的 AORTS M.2 Thermal Guard III 測試過程中，使用熱像儀觀測表面溫度，但飾蓋上有一部分是塑膠材質（1 號偵測點），散熱片表面最高溫度為 43.9 °C 左右。


∆ Jonsbo M.2 SSD 硬碟散熱器表面最高溫度為 50.3 °C 左右。


∆ AirFlow I 表面溫度基本上都只有 33.2 °C 左右而已。


總結


面對發熱量又再突破一階的 PCIE Gen5 SSD，不論是主機板品牌或是玩家來說都更進一步注意 M.2 SSD 的散熱問題，但至於未來是否要像照片這樣出動四熱管塔散或是一體式水冷？我覺得只有少部分極端玩家才會這樣瞎玩，最重要的還是太麻煩且使用上不切實際。

而大多數固態硬碟廠商品牌對此的態度，幾乎都決定交給主機板廠來處理就好，比較特別的是美光在 T700/T705 上有推出自帶散熱片版本，但筆者有實際玩過 T700 帶散熱片版本，最高溫度表現反正是無法達到我個人期望的，筆者如果真的要買 PCIE Gen5 SSD 還是會選擇不帶散熱片版本，透過主機板或是其他品牌的主動式散熱器來使用藉此延長使用壽命，以及維持其因有的高速讀寫性能表現。





這次的測試下來，表現最好的果然是一體式水冷 GD120S 接下來是主動式風冷小塔散 AirFlow I，額外加購價最便宜的被動式散熱 Jonsbo M.2 SSD 硬碟散熱器最高溫度也比主板預設方案還低，但以上這些「額外加裝」的散熱器會有一些問題要注意。

那就是現在主機板都設有方便 M.2 SSD 拆裝的 DIY 便利卡扣等裝置，這些卡扣的高度設計幾乎都是針對 M.2 SSD 裸條直接固定，在搭配主機板本身的散熱片安裝所設計，使用這些額外加裝的散熱器很大機率會因為厚度或是高度問題，而必須改回使用 M.2 SSD 螺絲來鎖上固定整組固態硬碟。

而現在的主機板也會針對第一槽 M.2 SSD 擴充插槽，配有底部導熱墊以及散熱裝甲協助雙面顆粒散熱，想使用額外加裝的散熱器就要移除掉原有導熱墊，甚至是拆除主機板附贈的 M.2 SSD 底部裝甲，來獲得比較好的安裝相容性。

主機板本身提供的散熱方案表現雖然最差，但符合不過熱降速這個原則而且還不用拆裝這麼多東西，對於懶人來說會是最方便選擇。





總結來說想在 PCIE Gen5 M.2 SSD 獲得最佳散熱效果就要用主動式散熱器比較好，但這些主動式 M.2 SSD 散熱器都有體積大等問題，會去影響到 CPU 散熱器或是顯示卡的安裝空間，造成彼此之前的安裝相容性問題，如果使用者能夠完美解決這些問題或是直接無視它，現階段來說還是非常建議搭配主動式散熱器來使用，許多主機板也都有直接附贈相關配件可以用。

最後還是要提醒大家這次的溫度成績僅提供參考，大多數人實際使用上是安裝在機殼內並且搭配顯示卡使用，顯示卡運作的廢熱往上排熱時，位於顯示卡樓上的鄰居 M.2 SSD 散熱器 100% 會受到影響，此時就會因為顯示卡廢熱而導致 M.2 SSD 過熱降速表現不佳，以上資訊提供大家參考。