SSD ระบายความร้อนด้วยน้ำคืออะไร และทำไม Kioxia NX1 จึงสำคัญ
SSD ระบายความร้อนด้วยน้ำคือสตอเรจแบบโซลิดสเตตที่ออกแบบให้ของเหลวไหลผ่าน cold plate หรือแผ่นทำความเย็นโดยตรง เพื่อดึงความร้อนจากตัว SSD ให้ทันกับภาระงานประสิทธิภาพสูง เช่น เซิร์ฟเวอร์ AI และศูนย์ข้อมูล hyperscale ที่ใช้ PCIe 5.0 ซึ่งมีความหนาแน่นพลังงานสูงกว่ารุ่นก่อนอย่างมาก และเริ่มชนเพดานของระบบระบายความร้อนด้วยอากาศแบบเดิมอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
Kioxia เปิดตัว PCIe 5.0 Kioxia NX1 ซึ่งเป็นตระกูล SSD แบบ E1.S ที่ออกแบบมาเพื่อให้สตอเรจประสิทธิภาพสูงและประหยัดพลังงานสำหรับเซิร์ฟเวอร์ที่ติดตั้ง GPU และศูนย์ข้อมูล hyperscale จุดเด่นคือรองรับการระบายความร้อนด้วยของเหลวผ่าน cold plate โดยตรง ทำให้กลายเป็น liquid cooling SSD รุ่นแรกของบริษัทที่ถูกออกแบบอย่างเป็นทางการเพื่อทำงานกับระบบน้ำหล่อเย็น ในมุมมองเชิงบทวิเคราะห์ นี่ไม่ใช่แค่การเพิ่มฟีเจอร์ด้านฮาร์ดแวร์ แต่เป็นสัญญาณชัดว่าตลาดกำลังยอมรับว่าอากาศเพียงอย่างเดียวไม่พอสำหรับยุคเซิร์ฟเวอร์ AI อีกต่อไป
สเปกและรูปแบบ E1.S: ใกล้ CPU/GPU มากขึ้น ร้อนน้อยลง
Kioxia NX1 ใช้ฟอร์มแฟกเตอร์ E1.S มีความหนา 9.5 มม. และ 15 มม. รองรับ PCIe Gen 5.0, NVMe 2.0 และมาตรฐาน OCP Datacentre NVMe SSD v2.6 รวมถึงฟีเจอร์ Flexible Data Placement (FDP) ความจุมีตั้งแต่ 1.92, 3.84, 7.68 ไปจนถึง 15.36 TB สำหรับรุ่นที่รองรับ 1 drive write per day ซึ่งชี้ชัดว่าถูกวางตำแหน่งเป็น SSD แบบ read-intensive สำหรับงานอ่านหนัก เขียนปานกลางในเซิร์ฟเวอร์ AI storage
รุ่น 9.5 มม. สามารถทำงานได้ทั้งกับการระบายความร้อนด้วยอากาศและการเชื่อมต่อ cold plate เพื่อระบายความร้อนด้วยของเหลวโดยตรง ขณะที่รุ่น 15 มม. เป็นเวอร์ชันที่ใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศเท่านั้น การออกแบบแบบ E1.S ทำให้สามารถวาง SSD ใกล้กับ CPU และ GPU ได้มากขึ้นตามที่ Neville Ichhaporia ระบุว่า "E1.S form factor SSDs are becoming increasingly important for AI and hyperscale system designs, keeping high-speed flash storage close to the CPU and GPU" ทิศทางนี้สะท้อนแนวคิดใหม่ที่ไม่แยกสตอเรจออกจาก compute แต่ดึงให้มาอยู่ในเขตความร้อนเดียวกัน แล้วแก้ปัญหาด้วยระบบน้ำหล่อเย็น
ประสิทธิภาพและ NAND รุ่นใหม่: พลังเขียนเพิ่มขึ้นบนข้อจำกัดความร้อนเดิม
ด้านภายใน Kioxia NX1 ใช้ NAND แบบ 3D BiCS gen 8 แบบ TLC ที่มีจำนวนเลเยอร์ 218 ชั้น พร้อมสถาปัตยกรรม CMOS directly bonded to array ซึ่งแยกการผลิตวงจร CMOS และเมทริกซ์หน่วยความจำออกจากกันก่อนนำมาเชื่อมเข้าด้วยกัน ใช้คอนโทรลเลอร์ที่พัฒนาโดย Kioxia เอง และมีตัวเลือกแบบ self-encrypting drive สำหรับความปลอดภัยของข้อมูล จุดนี้สะท้อนแนวคิด “สตอเรจเฉพาะทาง” สำหรับโครงสร้างพื้นฐาน AI ที่ต้องบาลานซ์ระหว่างความจุ ความทนทาน และข้อจำกัดพลังงาน
แม้ Kioxia ยังไม่เปิดตัวตัวเลขประสิทธิภาพแบบสัมบูรณ์ของ NX1 แต่ระบุว่าประสิทธิภาพการเขียนแบบ sequential สูงขึ้นถึง 38% และ random write สูงขึ้น 20% เมื่อเทียบกับซีรีส์ XD ก่อนหน้า เมื่อเทียบกับ XD8 ที่เคยให้ sequential write 12.5 GB/s และ random write 250,000 IOPS เราสามารถคาดหวังว่า NX1 จะดันขีดจำกัดด้านการเขียนในระดับใกล้เคียงหรือเหนือกว่า ขณะเดียวกัน BiCS 8 ยังถูกใช้ใน CD9P-R ซึ่งให้ random read 2.6 ล้าน IOPS และ sequential read 14.8 GB/s แม้จะยังไม่มีตัวเลขอ่านของ NX1 อย่างเป็นทางการ แต่ภาพรวมชัดเจนว่า PCIe 5.0 Kioxia NX1 ถูกวางให้เป็น SSD ระบายความร้อนด้วยน้ำที่สามารถรักษาประสิทธิภาพต่อเนื่องภายใต้ภาระหนักของเซิร์ฟเวอร์ AI storage
ทำไมต้อง liquid cooling SSD: ข้อจำกัดการระบายความร้อนด้วยอากาศในยุค AI
คำถามที่หลายคนสงสัยคือ เหตุใดต้องดึงระบบน้ำหล่อเย็นเข้ามาเกี่ยวกับ SSD ด้วย คำตอบมาจากการที่ GPU, CPU และอุปกรณ์เครือข่ายในเซิร์ฟเวอร์สมัยใหม่กินทรัพยากร airflow และงบความร้อนของเครื่องไปแทบทั้งหมด ทำให้พื้นที่เผื่อสำหรับสตอเรจเหลือน้อยลงเรื่อยๆ ขณะที่ PCIe 5.0 เพิ่มอัตราการส่งข้อมูลและความหนาแน่นพลังงานอย่างมาก จนการระบายความร้อนด้วยอากาศอย่างเดียวเริ่มไม่เพียงพอ การนำ liquid cooling SSD เข้าวงจรน้ำหล่อเย็นจึงเป็นแนวทางตรงไปตรงมาที่ช่วยให้เซิร์ฟเวอร์มีความหนาแน่นสูงขึ้น โดยลดการพึ่งพาพัดลมรอบจัดและระบบลมซับซ้อน
ในมุมของศูนย์ข้อมูลระดับองค์กร การเลือกใช้ SSD ระบายความร้อนด้วยน้ำอย่าง NX1 คือการยอมรับว่าความร้อนเป็นข้อจำกัดเชิงสถาปัตยกรรม ไม่ใช่เพียงปัญหาวิศวกรรมจุกจิก การขยายวงจร liquid loop ไปถึงสตอเรจทำให้สามารถรักษาประสิทธิภาพของ PCIe 5.0 ได้เต็มศักยภาพ และเปิดทางให้การออกแบบเซิร์ฟเวอร์ AI ที่หนาแน่นกว่าเดิม โดยไม่ต้องแลกกับเสียงรบกวนหรือการใช้พลังงานของระบบพัดลมที่สูงเกินควร แนวโน้มนี้ยังส่งสัญญาณชัดเจนว่าการแยกโลกของ compute และ storage กำลังจบลงเมื่อทั้งสองฝ่ายต้องแชร์ข้อจำกัด thermals ร่วมกัน
NX1 กับอนาคตของสตอเรจสำหรับ AI: จาก hyperscale สู่ตลาดอื่น
Kioxia ระบุว่า NX1 เป็นตระกูล SSD สำหรับเซิร์ฟเวอร์ AI และโครงสร้างพื้นฐาน hyperscale ที่เชื่อมสามเทรนด์สำคัญเข้าด้วยกัน ได้แก่ PCIe 5.0 storage, NAND รุ่นถัดไป และเซิร์ฟเวอร์ AI แบบ liquid-cooled ขณะนี้ NX1 เริ่มส่งตัวอย่าง (sampling) ให้ลูกค้า hyperscale ที่คัดเลือกไว้ และจะถูกนำไปสาธิตในงาน Future of Memory and Storage (FMS) ระหว่างวันที่ 4–6 สิงหาคมในเมือง Santa Clara นั่นหมายถึงผลิตภัณฑ์นี้ยังอยู่ในช่วงต้นของวงจรชีวิต แต่มีเป้าหมายชัดเจนคือศูนย์ข้อมูลระดับใหญ่ที่ต้องการประสิทธิภาพสูงต่อเนื่อง
จากมุมมองเชิงกลยุทธ์ NX1 เป็นมากกว่าสินค้าตัวหนึ่ง มันคือการประกาศว่าบริษัทมองเห็น AI infrastructure เป็นตลาดที่ต้องการสตอเรจเฉพาะทาง ไม่ใช่ใช้ SSD ทั่วไปแล้วหวังว่าระบบลมจะเอาอยู่ เทคโนโลยีที่พัฒนากับ NX1 อาจไหลต่อไปสู่เวิร์กสเตชันและ SSD ระดับผู้ใช้ประสิทธิภาพสูงในอนาคต สำหรับผู้ให้บริการศูนย์ข้อมูล การมาถึงของ PCIe 5.0 Kioxia NX1 ซึ่งเป็น SSD ระบายความร้อนด้วยน้ำ ถือเป็นคำเตือนว่าใครไม่ปรับสถาปัตยกรรมความร้อนให้รองรับ liquid cooling SSD วันนี้ อาจต้องยอมรับข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพในวันพรุ่งนี้
