SSD固態(tài)硬盤已經(jīng)是如今裝機或者購機的絕對標配,而伴隨著SSD技術和產(chǎn)品的發(fā)展,如何挑選一塊稱心如意的SSD,也需要額外注意。
NAND閃存閃存技術不斷成長,從單一Cell單元存儲1bit(比特)的SLC,發(fā)展到單一Cell存儲2bit的MLC,再到目前主流的單一Cell存儲3bit的TLC,以及即將普及的單一Cell存儲4bit的QLC,隨著每一次技術革新,閃存的成本都呈指數(shù)倍下降,帶給用戶的是越來越便宜的產(chǎn)品。
而且不論是用于個人電腦的SSD固態(tài)硬盤,還是用在手機中的eMMC/UFS,今后數(shù)年容量會不斷翻倍,而購買成本將會越來越低。
全球NAND閃存存儲密度增長趨勢
目前市場上的SSD品牌琳瑯滿目,讓一般消費者無從下手。這里我們就通過一般用戶能抓取到的數(shù)據(jù),窺探一個SSD的質(zhì)量好與壞,讓普通用戶也可以根據(jù)這些表面數(shù)據(jù),來選擇合適自己的SSD。
京東上SSD品類有8000多個商品可供選擇
一、閃存顆粒數(shù)對SSD質(zhì)量的影響
前文我們提過,NAND閃存技術從SLC發(fā)展到MLC再發(fā)展到TLC,目前主力提供商包括三星、海力士、東芝、美光、Intel和閃迪(被西部數(shù)據(jù)收購),并且以TLC為絕對主力(3D NAND),還有少量的MLC。
每一家閃存供應商都有自己的戰(zhàn)略布局,例如三星的閃存在性能上表現(xiàn)優(yōu)越,成為高性能手機的主力者和首選(華為手機就曾因三星UFS供應問題而躺槍)。Intel的閃存在手機里面難覓其蹤,因為大量搭配其CPU用在了服務器領域,以穩(wěn)定性和容量著稱,而非性能。
我們在當前市面上非原廠品牌SSD中看到的閃存,三星和海力士的用得最少,主流多以東芝/閃迪和Intel/美光為主。
任何一個SSD需要兩部分協(xié)作方可穩(wěn)定運行,即主控+閃存。主控對閃存類型支持的越多,就可以打造更豐富的產(chǎn)品,自然更有價值,這是基本的商業(yè)邏輯,但是當前市場上雖然很多主控廠聲稱支持所有原廠閃存,但實際上對韓系閃存的支持一般般。
比如說Intel 2016年推出的3D NAND,代號是L06B、B0KB,其中L06B是MLC顆粒,采用ONFI 4.0標準,每個Die容量為32GB,頁面尺寸為16KB,使用4層設計,閃存壽命是3000 P/E(編程擦寫循環(huán))。
B0KB則是TLC顆粒,其實采用的是同一芯片,用戶可以根據(jù)需求選擇采用MLC模式和TLC模式,單個Die的容量達48GB,不過壽命只有1500 P/E,所以需要更高的LDPC ECC糾錯標準。
Intel 3D NAND架構(gòu)
將多個Die堆疊封裝為閃存顆粒,MLC閃存容量就可選32GB到512GB(16層堆疊),TLC閃存則可以從48GB到768GB。
通過多Die封裝的方式,可以讓單顆閃存顆粒容量越做越大,而這些顆粒用于SSD,就存在一個很基本的邏輯,即質(zhì)量越高的Die,可封裝的層數(shù)越多,容量越大;一個SSD采用的顆粒數(shù)越少,出問題的幾率就越低。
所以,在挑選SSD的時候,顆粒越少同時容量越大,證明該SSD的質(zhì)量越高。
近期從某拆解網(wǎng)站上看到的120GB SSD采用了8顆TSOP封裝顆粒
入門級的120GB、240GB固態(tài)硬盤,若是兩三年前TLC還未普及的時候,有可能會采用多顆顆粒的方式,但是在目前TLC已經(jīng)成為主流的情況下,用戶在選擇的時候還需要先掂量掂量。
近期從某拆解網(wǎng)站上看到的640GB SSD采用單顆BGA封裝顆粒
這顆應該就是前面談到Intel TLC單顆能做到的最大容量768GB,一顆就能打造出640GB容量的SSD。
二、OP預留空間對質(zhì)量的影響
OP預留空間,英文名稱Over-Provisioning,是指SSD內(nèi)部由主控芯片控制的、用戶不可操作的隱藏空間,用于主控各種優(yōu)化機制的操作,諸如GC垃圾回收、磨損均衡等。
通俗來講,SSD預留的OP空間越多,越能提高GC回收、磨損均衡等的性能,從而提升和保持SSD持久高速,不會掉速,自然就會越穩(wěn)定,返修率越低,壽命更長。
不同使用容量的OP占比
在MLC時代,128/256/512GB SSD容量較為常見,,在邁入TLC時代之后,120G/240/480GB 更常見一些,Intel SSD在服務器市場上還出現(xiàn)了360/800GB,而美光針對消費類更是喜歡推出275/525GB這種奇葩容量。
可以推算出來,360GB SSD如果閃存原始容量為512GB,OP空間預留比例就高達42%。275GB SSD如果使用192GB+96GB(與Intel共廠生產(chǎn)的B0KB),則OP值為4.7%。
可以看到,原廠在制作SSD的時候,會根據(jù)不同市場設定不同的OP值來滿足于市場。對于非原廠類的品牌,若是TLC產(chǎn)品,必然是OP值越大越好。
組裝機電商用320G做主力硬盤降低返修率
可以觀察到,國內(nèi)較大規(guī)模的組裝機電商經(jīng)常用到320GB、160GB這種特殊容量,原因是這類產(chǎn)品有較大OP預留。如果是192GB開卡為160GB,OP值為20%,通過降低返修率,可以降低其返修帶來的往返運費。
Intel針對服務器使用的S3520系列
Intel S3520采用的是MLC顆粒,入門級的150GB容量如果用256GB顆粒制作,預留的OP值達70%!通過大量的OP值預留,可以保證穩(wěn)定運行在服務器上,這也印證了前文所提及的Intel閃存的企業(yè)戰(zhàn)略——優(yōu)先滿足于服務器的需求。
三、不要被SSD速度“誤導”了
SSD的速度取決于兩個層面,即主控的運作方式和所采用的NAND閃存。
在閃存速度層面,三星一直是Bug般的存在,同級別閃存中確實不可匹敵,而在主控層面,不同的解決方案就會帶來以不同的SSD表現(xiàn)。
在當前的TLC時代,主控給出的廉價解決方案為:將部分TLC模擬SLC模式,先讓SLC這部分當搬運工,數(shù)據(jù)寫入SLC,效率最高;SLC寫完之后,主控親自上陣當搬運工,這時候才能體現(xiàn)出TLC的真實速度。
前面提到TLC是1個Cell存儲3個bit,SLC是1個Cell存儲1個bit,故TLC模擬SLC模式,最多也只能模擬到全盤的1/3容量。
為了滿足不同用戶的需求,主控廠商們還給出了另外一個解決方案,即在TLC模擬SLC的同時,增加一顆DDR緩存顆粒,讓緩存顆粒協(xié)助搬運數(shù)據(jù),一般是1GB閃存應對1MB緩存的匹配關系。
不帶緩存480G SLC模式下的測試(40G寫入)
不帶緩存480G填充全盤1/3以上測試(40G寫入)
帶緩存的500G填充全盤1/3以上測試(40G寫入)
這個工具叫做HD Tune Pro,能讓用戶實打?qū)嵉販y試出SSD的真實效能,不輕易被品牌工廠和媒體誤導。
之所以沒有測試填充后的讀取,是因為SSD的讀取基本是不變的,一般我們用到SSD的時候,比如說玩游戲,也基本都是讀取操作。
時至今日,仍有人誤導用戶說機械硬盤比固態(tài)硬盤好,也有人說SSD性能不如U盤,實在是貽笑大方。
通過上面三張圖的比較我們可以得出以下結(jié)論:
不論是帶DDR方案還是不帶DDR方案,就寫入比較而言,模擬SLC段的寫入都是大同小異的。
當SLC模擬容量填充完之后,寫入速度就會出現(xiàn)變化。主控帶DDR的解決方案的平均速度是不帶DDR的平均速度的一倍以上。
不論是帶DDR還是不帶DDR方案,均會出現(xiàn)最低速度低于10MB/s的情況,這是因為主控在搬運數(shù)據(jù)的時候的垃圾回收功能決定的。在看一個SSD的寫入的時候,最好的考核參數(shù)是平均寫入速度,而最高值和最低值均只能作參考。
如果你每天需要大量的拷貝吸入,選擇帶DDR的解決方案或者三星的SSD會是最好的選擇。
四、國產(chǎn)閃存任重而道遠
最后,我們來看看國產(chǎn)閃存的趨勢和進度。
長江存儲最近宣布,32層堆疊的64Gb 3D閃存將會在2018年達成小規(guī)模量產(chǎn),2019年64層堆疊的128Gb 3D閃存將進入規(guī)模研發(fā)的階段。
單Die 64Gb也就是8GB容量,而我們在前文談到Intel上一代代號為B0KB的TLC為單Die 32GB,當前量產(chǎn)的代號為B17的TLC為單Die 64GB。
這樣一來,即使國產(chǎn)閃存的良率與國際大廠一致,成本差異也將達到8倍。如果摩爾定律在閃存中繼續(xù)生效,國產(chǎn)閃存的成本仍然需要很長的時間才能實現(xiàn)市場化競爭。
當前中美貿(mào)易戰(zhàn)爭還在繼續(xù),面對這種受制于人的局面,只能由衷地祝愿國產(chǎn)閃存能夠早日實現(xiàn)技術革新并規(guī)?;慨a(chǎn),這樣我們也能早日能用上中國芯的SSD產(chǎn)品。
NAND技術還在繼續(xù)發(fā)展,并仍然遵循摩爾定律,可以大膽地預測,當QLC時代正式來臨,SSD徹底取代HDD將成為可能。
在SSD的選擇上,我們需要掌握一定的基礎知識,遵循基礎的選購邏輯,這才能避免掉入別人的忽悠陷阱。
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