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      致鈦 PC005 Active 512GB M.2 SSD評測:閃存市場的生力軍

      日期:2020-09-10

      作者:超能網

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      媒體來源:超能網 https://www.expreview.com/76002.html

      目前存儲行業NAND閃存屆的巨頭是三星、SK海力士、西部數據、鎧俠、Intel、美光這幾個大廠,他們不光在賣閃存,而且還有自己的SSD品牌,市場知名度與銷量也很高。

      長江存儲作為新入局的NAND閃存的廠家,他們起步其實有點晚,成立于2016年,但進步還是相當迅速的,2017年10月就成功設計生產了國內首款3D NAND閃存,當然那時還是32層堆疊的,2018年研發出了64層堆疊的Xtacking架構產品,并在2019年量產,可給各種需要閃存的設備供貨,今年早些時間他們宣布已經能達到業界最先進的128層堆疊。

      8月底,長江存儲存儲正式推出了自有的SSD品牌致鈦,這意味著對于消費者而言,長江存儲將從幕后走向臺前。官方解釋稱,致是格物“致”知,是精誠所“致”,更是寧靜“致”遠。鈦,指的是Titanium,原子序數22,這是一種稀有金屬,重量輕,強度高,寓意是定義閃存科技新“鈦”度。

      致鈦首批推向市場的SSD有兩款,分別是采用NVMe標準的PC005 Active與采用SATA 6Gbps的SC001 Active,前者只有M.2 2280一種規格,后者有2.5英寸盤與M.2 2280兩種規格,本篇是PC005 Active的評測,而SC001 Active請看另一片文章。

      致鈦PC005 Acitve的采用白色的包裝盒,上面有SSD的照片并印電路圖襯底,有右上角則有長江存儲Xtacking架構3D NAND的商標,產品的型號印在左下角,很清晰寫著這是款NVMe M.2的SSD,最大讀取速度能到3500MB/s。

      包裝盒的背面就變成黑底白字,上面寫有部分產品信息,包括采用M.2 NVMe接口,質保期是5年,以及官方的技術支持電話等等。此外長江存儲Xtacking 3D NAND的三大核心優勢也印在這里,Xtacking的創新架構能使3D NAND擁有更快的I/O傳輸速度,更高的存儲密度以及模組化的工藝可提升研發效率并縮短生產周期。

      大家可能從正面反面都沒有看到這個SSD的容量,其實它貼在側面的封條位置,這點與其他市售的SSD有點不一樣,致鈦PC005 Acitve有256GB、512GB、1TB三個容量,我們手頭上這個是512GB的,各個容量的連續讀取速度都能到3500MB/s,具體性能表現請看下表:

      致鈦PC005 Active規格參數對比
      容量 256GB 512GB 1TB
      主控 慧榮SM2262EN
      閃存 長江存儲64層堆疊3D TLC
      接口 PCI-E 3.0 x4
      連續讀取 3500 MB/s
      連續寫入 1200 MB/s 2500 MB/s 2900 MB/s
      4K QD32隨機讀取 180000 IOPS 340000 IOPS 330000 IOPS
      4K QD32隨機寫入 300000 IOPS 340000 IOPS 360000 IOPS
      售價 369元 529元 ?元
      TBW 200TB 320TB 640TB
      平均無故障時間 1500000小時
      質保 五年
      超 能 網 制 作

      拆開外包裝后,能看到致鈦PC005 Acitve SSD被很好的保護在一個透明的塑料盒里面,還附送一本快速入門安裝手冊,教那些不太懂的小白如何安裝M.2 SSD。

      致鈦PC005 Acitve SSD采用M.2 2280規格,所謂的M.2 2280就是長80mm寬22mm的意思,也是目前最為流行的M.2 SSD規范,小巧的尺寸使其廣泛用于筆記本電腦、臺式機與工作站,這款SSD走的是PCI-E 3.0 x4通道,支持NVMe 1.3規范,致鈦PC005 Acitve系列全部采用單面設計,主控、緩存、閃存與其他電器元件都在PCB的正面,背面啥都沒有只能看到PCB的走線。

      只有一個缺口的M.2 Socket 3接口,基本上看到這個接口就說明這個SSD用的是PCI-E x4通道,至于是Gen幾的就要看廠商說明了,安裝方式其實就直接插到主板上的M.2口然后擰好螺絲就行了,因為主板上全部都是M.2 Socket 3接口,而且在物理上是完全兼容M.2 Socket 2的,如果主板的M.2口已經用完了的話,可以考慮使用PCI-E to M.2的轉接卡插到PCI-E插槽上。

      PCB背面是真的啥都沒有,單面的設計除了能讓SSD變得更薄之外也有利于散熱片的安裝,畢竟目前大多數主板的M.2散熱片都是單面的,大多數第三方散熱片也只做了單面,背面的閃存大多數情況下都無法照顧到。


      撕下貼紙后就能看到SSD是由一顆主控、一顆緩存與兩顆閃存組成

      閃存當然是長江存儲自家的Xtacking架構3D NAND,是第一代的Xtacking產品,也是長江存儲的第二代3D閃存,產品型號X1-9050,它是TLC閃存,Die Size 256GB,存儲密度在64層堆疊的產品中是業界最高的,PC005 Acitve 512GB上用了兩顆256GB的組成512GB總容量。該閃存使用ONFI 4.0接口,總線寬度x8,最高I/O速度能到800MT/s,適用于企業級SSD、消費級SSD與嵌入式產品。

      主控是慧榮SM2262EN,這是一個8通道NAND控制器,每通道支持4CE,可支持ONFI 4.0/3.0和Toggle DDR 3.0/2.0的閃存,最高每通道800MT/s,主控支持NANDXtend ECC技術,支持2KB編碼字LDPC糾錯技術,提升對3D NAND的耐用性和數據穩定性,支持端到端資料路徑保護,支持即時AEC全盤數據加密等技術。


      緩存型號是NT5AD256M16D4-HR,是DDR4,單顆容量4Gb,也就是512MB,后綴是HR代表它的速度是2666Mbps的

      Xtacking的三大核心優勢

      Xtacking的3D NAND堆棧結構,相比傳統閃存它至少具備三大優勢:

      首先是極高的I/O速度,之前長江存儲的官方新聞就提到了Xtacking堆棧的I/O速度堪比DDR4內存,具體來說就是Xtacking的I/O速度可達3Gbps,這個性能確實能達到DDR4內存的水平,而目前的Toggle/ONFI接口閃存I/O接口速度普遍在1Gbps左右,不超過1.4Gbps,當然這只是Xtacking堆棧可以做到3Gbps的接口速度,但是實際使用多高頻率的速度要看市場需求及客戶要求。

      其次,Xtacking架構可以在一片晶圓上獨立加工負責數據I/O及記憶單元操作的外圍電路,而存儲單元則在另一片晶圓上被獨立加工,也就是說長江存儲打算在用不同的工藝在兩塊晶圓上生產NAND的陣列電路與NAND的邏輯電路,這樣的加工方式有利于選擇合適的先進邏輯工藝,以讓NAND獲取更高的I/O接口速度及更多的操作功能。當兩片晶圓各自完工后,創新的Xtacking技術只需一個處理步驟就可通過數百萬根金屬VIA(Vertical Interconnect Accesses,垂直互聯通道)將二者鍵合接通電路,而且只增加了有限的成本。

      在傳統3D NAND中,外圍電路會占據芯片面積的20~30%,這樣降低了芯片的存儲密度,堆疊層數的增加。到128層或者更高時,外圍電路可能會占到芯片整體面積的50%以上,長江存儲的Xtacking技術將外圍電路和存儲單元安置在不同的晶圓不同的層上,從而實現比傳統3D NAND更高的存儲密度。

      最后,Xtacking技術可以充分利用存儲單元和外圍電路的獨立加工優勢,實現了并行的、模塊化的產品設計及制造,產品開發時間可縮短三個月,生產周期可縮短20%,從而大幅縮短3D NAND產品的上市時間。此外,這種模塊化的方式也為引入NAND外圍電路的創新功能以實現NAND閃存的定制化提供了可能。

      配套的YMTC固態硬盤工具

      現在大多數固態硬盤廠商都會配備對應的SSD工具軟件,長江存儲也不例外,配送了YMTC固態硬盤工具,這個軟件界面相當簡單明了,主界面直接顯示這款SSD的型號、接口、傳輸模式、估計版本、容量等信息,并且可以顯示SSD的S.M.A.R.T.信息、系統信息,并且支持固件升級與硬盤擦除功能。


      估計升級是離線的,需要自己去官網找新固件


      硬盤擦除就是Secure Erase,會清除NAND閃存里面所有的數據讓SSD初始化,這可以讓SSD恢復出廠性能

      測試平臺與說明

      測 試 平 臺
      硬件平臺
      CPU Intel Core i7-7700K@4.6GHz
      主板 微星 Z270 XPOWER TITANIUM | Intel Z270
      顯卡 訊景 Radeon RX 550
      內存 芝奇 三叉戟DDR4-3200 8GB CL14-14-14-34
      硬盤 浦科特M9PeY 512GB
      致鈦 PC005 Active 512GB
      電源 振華Leadex Titanium 1000W
      顯示器 AOC U2790PQU up to 3840*2160
      軟件配置
      操作系統 Microsoft Windows 10 64bit build 1809
      超 能 網 制 作

      這次測試使用512GB M.2 SSD橫評時使用的測試平臺,CPU是Core i7-7700K超至4.6GHz,主板是微星Z270 Xpower Titanium,單根芝奇TRIDENTZ DDR4-3200 8GB內存,顯卡是訊景RX 550 4G,主系統盤是浦科特M9PeY 512GB,系統是Windows 10 Build 1809,CPU的節能模式已經在BIOS里關閉,系統的電源模式也設置成高性能。


      致鈦 PC005 Active 512GB CDI截圖

      CrystalDiskMark測試

      致鈦 PC005 Active 512GB用CDM測試出來的結果是連續讀寫速度3517/2484 MB/s,4K QD1的隨機讀寫速度是65/217MB/s,讀取速度達到了3500MB/s相當出色,寫入速度雖然沒到3000MB/s線,但其實也很不錯了,隨機性能 在同級的NAND SSD中也不差了,有現在國際大廠的水準。

      AS SSD Benchmark測試

      使用AS SSD來測試的話這款SSD的連續讀寫速度為2989/2286 MB/s,4K QD1的隨機讀寫速度是60/187MB/s,速度其實相當快了。

      Expreview Storage Benchmark 2014測試

      Expreview Storage Benchmark 2014是我們自己制作的I/O軌跡回放測試,是硬盤真實情況的重現,與PCMark的硬盤測試采用真實的磁盤I/O軌跡回放比較類似,會更為貼近實際應用情況,測試使用我們自行錄制的真實硬盤I/O軌跡腳本,整測試包括日常應用、辦公應用和游戲應用三個部分,涉及多個軟件的操作,這些腳本使用Intel NAS Performance Toolkit進行全速回放。

      回放測試的總成績計算方式:單項得分=單項成績/單項平均值*1000

      而總成績則是由三個單項成績相加。致鈦 PC005 Active 512GB在我們的得分為2930.6,目前高性能NVMe SSD的水平,放到整個SSD市場的話是絕對不差的。

      PCMark 7測試

      致鈦 PC005 Active 512GB在PCMark 7磁盤測試中的原始得分是15018。

      PCMark 8測試

      致鈦 PC005 Active 512GB在PCMark 8磁盤測試中的平均傳輸率是559.64MB/s。

      TxBENCH測試

      TxBENCH的全盤寫入曲線,致鈦 PC005 Active的SLC Cache有5GB左右,都是Cache用光后原始TLC的寫入性能,全盤的平均寫入速度是549.9MB/s,而最后30GB的平均寫入速度是538.8MB/s,最小寫入速度509.1MB/s,總體來說這款SSD的寫入性能還是相當穩定的。

      IOMeter測試

      以下是使用IOMeter對SSD全盤進行兩小時的4K QD32隨機寫入后所記錄下來的IOPS離散分布情況:

      這是IOMeter對SSD全盤進行兩小時的4K QD32隨機寫入后所記錄下來的IOPS離散分布情況,最高處是SSD的SLC Cache,數秒后隨后SSD的速度會降至140000IOPS到100000IOPS之間,寫入18分鐘之后SSD的閃存徹底被填滿切換到另一種工作狀態,寫入IOPS主要分布在43000到25000之間, 這離散分布已經算好的了。

      Trim與GC測試

      這測試會在用IOMeter對沒分區的SSD進行全盤的4K QD32寫入2小時,然后再分區格式化進行全盤TRIM,隨后再進行一次HDTune寫入測試看看寫入性能可以恢復到什么程度。

      空盤平均寫入速度575.9MB/s,寫入2小時后平均寫入速度降到123.9MB/s,但可以看出SLC Cache部分空間已經釋放出來了,放置一小時后 基本沒變化,也就是說這盤基本不會主動GC,全盤TRIM后就能恢復到出廠性能。

      全文總結

      長江存儲的Xtacking不同于以往架構,是一種非常有前瞻性的技術,致鈦 PC005 Active 512GB無論在性能還是耐久度方面已經達到了國際先進水平,特別是耐久度方面,512GB能做到320TBW其實已經是要比某些用TLC的SSD更好了,它作為長江存儲的首款消費級SSD產品,最大的存在價值當然是告訴人家我們能造這樣的產品,而且有這樣的性能表現其實已經相當不錯了。

      目前致鈦 PC005 Active的256GB與512GB已經開始在京東預售,前者售價369元,后者529元,均是定價10元抵50元,也就是說256GB的到手價格是329元,512GB的到手價格是489元,在同性能的M.2 NVMe SSD中價格是相當劃算的,擁有不錯的性價比。

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