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长假胡话之二:关于SSD的最大功耗问题

只看楼主收藏回复

本贴所说的SSD,指的是2.5英寸、全高或半高mSATA、以及长度为42mm/60mm/80mm的M.2盘,其它不提。这里所说的“功耗”,指的是其全部的、或者主要的(大头的)耗电功率;而“最大功耗”,指的是功耗的瞬时最大值,这个“瞬时”,至少是持续0.1秒。
如果你在台机上只装一、二块SSD/HDD,“最大功耗”根本不算事儿,哪儿都挤得出那点儿带载功率、对应的电费也吓不死人。对于笔记本电脑来说,一般事儿也不大,按下不表。如果你打算把拆下来的SSD弄成USB设备(例如移动硬盘),你得盘算一下最大功耗。
直接告诉你结果:SSD的功耗“数以'瓦(W)'计”。你想找个1W或者以下的SSD,很难;3~5W的,没准儿你用的就是;5W以上的,并不罕见。
本贴拒绝讨论如下问题:
(1) SSD与HDD谁省电;
(2) SSD的最大功耗跟日常使用的耗电量是啥关系;
(3) 非最大功耗状态的其它问题,例如SSD接到DevSleep通知后的行为与耗电量;
(4) 不讨论SSD“行家法”的事情,例如GC、Folding啥的。


1楼2018-10-05 11:07回复
    1. SSD功耗的物理构成
    SSD涉及两类电回路。其一是供电回路,可以是单一电压供电,也可能接受多组不同电压供电,以2.5英寸盘为例,对应于那组15针插口。其二是信号回路,对于SATA盘来说,就是两对信号组加上GND啥的。
    这种结构你见多了。显示器不是这样?有一跟电源线,没准儿有好几组信号线(视频、音频、USB啥的);你用的有源且有线电脑音箱不是这样?
    笼统地说,SSD中所有部件/元件都耗电,只要这个部件通了电。仅算大头的话,通常就是闪存颗粒、主控和内存颗粒了。
    信号回路到主控这儿就完事儿了,主控“听明白” “上头说啥”、必要时“回个话”就行了。一旦有读、写请求,主控得驱动内存、闪存颗粒下苦力,出现“最大功耗”时,这才是大头,力道由供电线提供。就现状来说,出现“最大功耗”时这两类回路的“贡献”差着量级呢。
    全部功耗,就是把这两部分加起来;主要功耗,只计供电回路功耗。


    2楼2018-10-05 11:08
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      2025-08-27 18:53:04
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      2. 谣言:消费级SSD最大功耗很低
      不加对照物、单说“消费级SSD最大功耗很低”,你木啥可说。相对于家用电烤箱,这话木错吧?
      在本吧里,俺至少遇到过三位“用证据打俺脸”的高人。他们最爱贴的证据,是Intel的网页截图,就像图1一样(这是俺截的图,不是当时的打脸工具),然后断喝:看,Intel Pro 2500 240GB SATA盘的活动功耗是165mW,相当于DC S3500 240GB SATA的1/19,请你不要误导新人!

      真逗。一块Pro 2500 240GB的贴纸为啥是图2这样?“5V 1.0A”意味着5000mW,是165mW的30倍。Intel唬人玩儿呢?

      这还不够?好,图3是Intel发布的Pro 2500 SATA系列盘的说明书截图("Intel(R) Solid-state Drive Pro 2500 Series (2.5-inch) -- Product Specification",第9页),在"165mW"的下面,还有“4.5W”、“4.9W”两项,干啥用?

      注释里的MobileMark软件或其它测试软件,你就不用看了,反正也没兴趣。测功率,就得有传感器(或者功率计、电流表、电压表啥的);如果让类似于你熟悉的AIDA64软件拿到结果,那些传感器还必须被系统支持。好几年前的机器,2.5寸盘的电源线直接从电源箱拉过来,你真相信软件未卜先知地知道供电回路的功耗?
      那个165mW,是信号回路的功耗。这个回路到主控结束,跟焊了几片内存或闪存颗粒基本无关,因而从120GB到480GB的盘全可以写这个数据。
      图3已经告诉你了,供电回路的功耗跟盘的容量有关。
      任何“耗电大户”被更换,都可能影响SSD的最大功耗。图4表明,Pro 2500 240GB盘,有20nm颗粒版本,也有16nm颗粒版本;同样是16nm颗粒配置的,还有开成256GB的版本。它们的信号回路功耗,全可以标为165mW。你不一定能找齐这三个版本的说明书(俺连是否存在都不知道),供电回路功耗,还是看盘的贴纸比较省事儿。

      图5是淘宝卖家的M.2版本图,240G和256G在一起,但电流标识差不少呢。

      (未完)


      3楼2018-10-05 11:15
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        额定功率和实际运行功率可能存在偏差。期待后续的文 话说前一个帖子沉了?


        IP属地:北京来自Android客户端4楼2018-10-05 12:19
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          不会又太监了吧


          来自Android客户端5楼2018-10-05 12:46
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            关注楼主和另一位吧友@Fman4 对固态温度的讨论许久,获益匪浅。感觉楼主说的还是太“极客”了,身为小白的我试着总结一下:
            1、固态硬盘的耗电=供电回路耗电+信号回路耗电
            2、供电回路耗电占大头
            3、@Fman4 吧友贴出的图1,实际上是信号回路耗电,即s3500的信号回路耗电确实是pro2500的19倍,差距悬殊,但实际上在固态的总耗电中只占很小一部分
            4、占大头的供电回路可通过盘上贴纸计算,pro2500和s3500是差不多的


            IP属地:福建来自Android客户端6楼2018-10-05 13:15
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              3. 关于被误导
              Intel Pro 2500系列SATA盘,同一种版本、不同容量的盘共用一本说明书。图6是俺手头说明书的首页截图,只标了“165mW”这组数据,说“被误导”也算成立。

              如果你是理工科出身的,应该不会忽略“MobileMark”以及注释“3”等字样,有机会不“上当”,这本说明书毕竟长达31页呢。
              然而,说明书采用这种写法,Intel未必就是始作俑者。
              Samsung 830的Data Sheet,一共三页纸,与功耗有关的表格见图7,活动功耗是“0.127W”。当年,一写评测文章者热情洋溢地说,“Samsung 830的活动功耗低到了惊人的0.127W,这是什么概念呢?你对这盘连续不断地蹂躏320天,它才用1度电!三年保修期内,1元钱的电费就足以把它喂饱”,惊得俺赶紧找说明书看看。

              到了Samsung 840 Pro年代,说明书R1.0已有27页纸,其中写得最大的功耗是“0.349W (Typical, DIPM OFF)”,仍是MobileMark测的信号回路功耗。
              那个年代,各个正规厂家的SSD资料大致上全这么说。人家Crucial的资料,压根儿就不爱提这事儿。至于山寨盘,有过5页以上的说明书么?
              Galaxy的mSATA,还有很大的_输出_功率呢(图8)。

              后来,有一个笔记本厂家因“被误导”设计错了3.3V供电功率,导致一定损失,曾以公函形式向某SSD厂交涉。这个八卦就不细说了,反正,后来厂家对功耗问题重视多了,起码像图9、图10那样标一个“Active (Avg.)”值。


              (未完,这会儿没空)


              7楼2018-10-05 13:19
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                IP属地:四川8楼2018-10-05 13:55
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                  2025-08-27 18:47:04
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                  实在,干货,谢楼主鼓捣移动固态这个很重要


                  IP属地:辽宁来自Android客户端9楼2018-10-05 13:56
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                    IP属地:江苏来自Android客户端10楼2018-10-05 13:58
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                      其实看发热就能大概猜到功耗


                      IP属地:辽宁来自Android客户端11楼2018-10-05 14:01
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                        4. SSD用作USB设备时的忠告
                        A. 关注盘的“贴纸功耗”
                        上面的图截自“Samsung V-NAND SSD 970 PRO -- 2018 Data Sheet”,“Revision 1.0”字样表明它是第1版(因闪存会改进、功耗会优化,通常第1版的产品就是功耗最大的那款)。对于512GB的盘,标称活动功耗(平均)5.2W;然而,2018年4月产品的照片见图11,标称“3.3V 2.9A”,即贴纸功耗9.57W。应该相信,正规厂家所标的“9.57W”应该是一个安全值。
                        山寨盘的贴纸,反正俺是不信。

                        B. 没必要揣测供电不足时SSD的行为
                        在供电不足的情况下(例如只能提供60%的电力需求),SSD会怎么?是降速、还是算意外断电?想这类问题纯属多余,除非吃饱撑着了。
                        图12是一块Intel DC S3700 400G SATA 1.8-inch用作移动硬盘后,遭遇过供电不足后的CDI截图(俺删除了一些数据)。总共20小时的通电时间,通电1529次(即(0C)=5F9),意外断电1507次(即(AE)=5E3),只有22次正常断电。虽然S3700有断电保护,但用作USB设备而挂掉的,本吧就有例子;关键是,它不能正常地当移动硬盘用。

                        C. 认真了解你的硬盘盒子
                        在本吧,俺听得最多的胡话就是,“买个USB 3.1 Gen 2的盒子,100W的供电能力,带你这个9.57W的盘岂不是小菜一碟?”
                        你的系统支持20V/5A组态么?
                        好吧,就算支持。你的硬盘盒子使用这种组态么?
                        巧了,正好用它。970 Pro是3.3V的,你的硬盘盒配了个多少瓦的DC-DC转换模块?滤波够么、电压稳么、误差超标么?
                        ......
                        事实上,谁设计硬盘盒都想省劲儿,有3.3V就用它,管它几W;没3.3V拿5V转,压差小点儿发热少;如果有12V,才不睬你20V呢。完备的电压转换模块,意味着高成本、大体积,跟你“既小巧、又轻薄"的期望相矛盾。
                        你的硬盘盒只是现实中的一个特定个体,不是理想中或者规范中那个。
                        D. 不要游走在功率“刚刚好”的边缘
                        硬盘盒子里的那个桥接芯片,是有功耗的。它是几W?
                        DC-DC转换模块,是有效率的。它耗几W?
                        USB线是有线阻的,USB连接器是会有接触电阻的。它影响多大?
                        有点儿余量,就不必太操心这些。假定SSD实打实地是9.57W的最大功耗,俺胆小,5V/2A的供电条件下不敢玩儿。
                        好了,不废话了。


                        12楼2018-10-05 18:05
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                          13楼2018-10-05 18:25
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                            IP属地:广东14楼2018-10-05 18:47
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                              2025-08-27 18:41:05
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                              IP属地:浙江来自iPhone客户端15楼2018-10-05 21:32
                              收起回复