「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

前言:

PLEXTOR M9PeG系列作為浦科特新旗艦,首次在旗艦產品用上東芝64層堆棧式3D閃存,3D NAND作為去年爆發增長的閃存,就如果近幾年MLC閃存過渡到TLC閃存一樣,3D閃存市場普及已刻不容緩,所以我們還是先來了解下3D NAND閃存是什麼,以及浦科特 PLEXTOR M9PeGN 512GB M.2背後的跑分數據運用著哪些新技術,本文分為幾部分:3D NAND閃存介紹、開箱、跑分測試

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

NAND閃存

NAND閃存作為固態硬盤(SSD)最重要的組成部分,最早於東芝1987年發明,他的技術革新也決定著SSD乃至科技的發展,回顧下NAND閃存發展歷史,從最初的1 bit/cell的SLC閃存到2 bit/cell的MLC閃存再到3 bit/cell的TLC閃存以及以後的4bit QLC閃存,閃存的一路發展都是順應市場需求,通過同樣存儲單元(cell)能存儲更多數據(bit)來增加閃存容量和降低閃存的製造成本,除了讓SSD得到普及也是解決如今移動端越來越大的存儲需求

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

但發展到最後又出現一個瓶頸問題,就是閃存製程問題,因為除了上述提到的通過TLC、QLC等多狀態存儲單元,還有就是通過縮小製程工藝來解決成本和閃存容量問題。

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

如今閃存製程從最初的的50nm早已經發展到現在的15nm,製程的增加其實並不能解決閃存的所有問題,製程越低晶圓的柵極氧化層就越薄,這就造成閃存可靠性比較差,簡而言之就是製程越低可擦寫次數也越低,因為閃存本身是個極為複雜的結構,可擦次數有限,耐久度差就極易造成壞塊;那如何解決這方面問題了?這就孕育出3D NAND堆棧式閃存概念

3D NAND閃存

3D NAND閃存也就是我們常說的堆棧式閃存,最早也是東芝於2007年宣佈提出,主要目的就是解決當時候SLC等2D平面閃存極少的存儲單元

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

2D到3D簡單來說就是垂直堆疊,如同蓋大樓方式把閃存堆壘起來以解決容量問題,目前主要三星、東芝、美光/英特爾、海力士等傳統閃存廠商擁有最先進成熟的3D NAND閃存技術,各自的堆棧方式以及命名都有不同,如三星的V-NAND、東芝BiCS FLASH

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

目前3D NAND閃存從2013年開始的24層逐漸發展為32層,48層和64層,到如今以及達到96層,目前預估到2021年達到>140層;關於堆壘層數以東芝為例,2017年6月28日東芝公佈了96層的BiCS FLASH,在單位面積可提供1.4倍於64層BiCS FLASH的存儲容量,每代容量都能得到翻倍。但值得一提的是國產長江存儲早已成功試產32層堆棧式3D NAND閃存

目前3D NAND為何不提製程?

目前評測文章很少提到3D閃存製程問題,3D NAND閃存特點除了增大容量外,其實也解決了我上面說的2D閃存不斷升級製程上問題。在最早的32層3D NAND閃存各品牌普遍都採用比較老的40nm製程,對比當時主流的2D閃存採用的19/20nm,在製程上不升反降,所以目前廠商對3D NAND只會講堆壘層數不會講製程工藝,這是為什麼?

上面提到閃存的製程越低可擦寫次數也越低,閃存如果用老的nm製程某種程度上在耐久度可靠性方面要優於更小nm製程,有效提高可擦寫次數和讀寫速度,就算採用老的nm製程在同樣的閃存單位體積下,3D NAND也要比2D NAND容量要多

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

如此次浦科特M9PeG系列採用的主流東芝64層BiCS FLASH使用了19nm製程,比最新的2D的15nm閃存更具可靠性,所以理論上同樣採用TLC的3D NAND閃存要比同樣的TLC 2D NAND閃存更好

3D NAND缺點

每種技術達到一定瓶頸都會暴露出缺點,3D NAND會如同閃存從SLC發展到目前QLC一樣,更多的狀態的存儲單元造成的結果就是出錯率更高,必須要有更高效、糾錯能力更強的主控技術進行支持,當3D NAND堆壘的層數越來越多同樣會面臨此類問題

其實寫到這都差不多能清楚SSD的發展趨勢,提高存儲密度、降低成本、提高主控糾錯能力才是王道

開箱.

浦科特 PLEXTOR M9PeGN 512GB M.2

正好12號浦科特 PLEXTOR M9PeGN 512G M.2 京東PLUS會員價格1099,因為是不帶散熱片版本買來用在筆記本上

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

其實帶散熱器的M9PeG歷史最低價999元,M9PeGN在11號和12號的秒殺價和PLUS會員價都是1099元,其實價格也非常好,最後再疊加20優惠券最後1079到手,如果用PLUS會員滿1000-40還能便宜20,因為我是12號買的,如果618價格更低可以保價

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

京東買的比起渠道買的都多貼有一個產品編號,其他和M9PeG沒什麼不同,另外標註產地為臺灣新竹,生產廠商為光寶

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

M9Pe系列因為是浦科特旗艦產品,而且迎合主流加上了RGB等效,但只有刀卡式的HHHL版本的M9PeY才有,其他M9PEG和M9PEGN都是M.2 2280版本,至於G和GN是無散熱片區別

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

包裝背面還是有用只標註了各個容量的性能參考數據,但官方數據都是取跑分最高的數據,我覺得還是看實際的性能跑分

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

硬盤本體和附贈一顆螺絲

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

因為不帶散熱片的產品標籤都貼在閃存顆粒上,如果用第三方散熱片肯定會影響些散熱,因為一般用戶考慮因為保修也不敢去揭掉標籤

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

具體型號:PX-512M9PeGN,提下浦科特型號命名規則,PX就代表Plextor浦科特,512為容量,M往往代表著Marvell主控,9肯定是次代關係,P一般是浦科特產品定位,比如P代表旗艦,S代表主流,V代表入門,然後是e指PCIe,G就代表M.2 2280規格,如果是S就是M.2 2242規格,最後N就代表無散熱片版本

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

M.2 M key 接口才是支持nvme的

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

M9Pe系列主控採用的主流的Marvell 88SS1093主控,這顆主控在浦科特中高低端產品都在使用,而且這一主控面世幾年方案已經相當成熟,支持東芝15nm TLC / MLC / SLC閃存以及3D 堆疊式閃存,緩存來自南亞的NANYA1708,緩存容量512MB,編號為NT6CL128M32BM-H2,是一顆LPDDR3 512MB的DRAM,而閃存顆粒使用的是東芝最64層堆疊式閃存,顆粒編號為TH58TFT1T23BAEF,單顆256GB容量,倆顆組成512GB容量

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

測試用的是日常上課帶去用的Thinkpad黑將S5 2017,配置方面:i7 7700HQ處理器、16GB內存+GTX1050TI 2GB獨顯+東芝256G固態硬盤+西數1T機械硬盤

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

這本子不需要拆整個D面,更換內存和硬盤就方便很多了

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

Thinkpad黑將S5 2017本身是一塊來自東芝的256G nvme硬盤,型號為THNSFS256GPUK,方案是東芝自家的主控和閃存顆粒,主控為TC58NCP070GSB,閃存顆粒是主流的東芝15nm TLC閃存。這次換性能更好的M9PeGN 512GB,256GB現在對我來說不太夠用,剛好東芝這盤就給女票筆記本用了

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

倆塊硬盤對比下,雖然不是同容量級的,但還是做個性能對比,看看東芝64層3D NAND和東芝15nm TLC性能到底如何

性能測試:

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

老規矩,倆塊硬件測試都關閉了Windows寫入高速緩存緩衝區刷新,因為出於寫入保護的原因,微軟NVMe驅動會等待寫入驗證,會造成一定延遲導致SSD的4K寫入成績會很低,關閉Windows寫入高速緩存緩衝區刷新(F)在此電腦(我的電腦)右擊管理-設備管理-磁盤驅動器-右擊硬盤型號點屬性-策略,在第二個關閉選項打上鉤然後確定

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

AS SSD Benchmark默認測試1GB文件, M9PeGN 512G速度方面持續讀取2568.03MB/s,持續寫入為1856.04MB/s,4k讀取55.69MB/s,4K寫入149.90MB/s,得分直接超過3000分,再對比下右邊筆記本自帶的東芝256G SSD,各項性能差距都很大,特別是M9PeGN 512G在4K性能方面是否搶眼,順便說句intel平臺的磁盤性能果然比AMD平臺高很多

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

再來看看CrystalDiskMark的跑分對比,這裡兩塊硬盤數據都要比AS SSD Benchmark要高些,而且測試也要長些,主要因為CrystalDiskMark最終得分是取5次測試的最好成績作為,所以很多廠商宣傳時也喜歡用CrystalDiskMark作為跑分依據

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

TxBENCH跑分數據還比較正常和AS SSD Benchmark相當

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

最後是PCMARK8跑分,其實比較能反映出日常運用時的性能,因為PCMARK8跑分耗時長我就不做作對比測試,最後M9PeGN 512G得分5069分,基本超過5000分的盤性能都不差

SLC Cache測試:

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

用HD Tune Pro 測試大約10GB文件,M9PeGN 512GB的SLC cache容量為5GB左右,5GB的SLC cache容量其實對於一塊512GB的盤容量確實有點少,最後測得當寫入超過5GB,TLC閃存本身性能就暴露出來,寫入數據直接斬腰跌到差不多500多mb/s的寫入速度,速度和SATA的MLC SSD差不多

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

再來看看Thinkpad黑將S5 2017筆記本原裝的東芝256G nvme硬盤,因為沒有SLC cache機制,寫入不到300MB/s,就算對比真實寫入性能和M9PeGN的寫入差距也很大

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

關於SLC Cache我之前就科普過,不妨在提下,這一技術就是從TLC裡劃出一部分容量模擬SLC工作,特別是在在進行跑分時直接利用SLC Cache進行跑分,而TLC不進行跑分測試,所以TLC跑分數據看起來相當漂亮,主要原因跑分軟件文件都是新建立的,當建立新文件時硬盤自動調用SLC Cache進行讀寫操作,如果測試的文件大小不超過SLC Cache的容量,讀寫成績就是由SLC Cache部分測得 ,如果超過SLC Cache的容量那TLC繼續測試下面的文件,那麼速度就會恢復TLC速度,這樣硬盤性能就原形畢露,那這麼說不就是作弊嘛?其實要你怎麼去看待,實際上確實存在一定作弊嫌疑,但也是行業普遍現象,一定程度在處理比較小的碎片文件特別就能體現出SLC Cache的性能,而固態硬盤價格持續走低開始普及,TLC的功勞確實功不可沒,SLC Cache的應用也將更為普遍才對。

目前3D NAND逐漸普及中,其實又有一種新型的SLC Cache 技術出現,就是會在讀取方面也會加入SLC Cache,因為測試跑分軟件都遵循著先寫後讀的方式,就是當對SLC Cache進行寫入操作時,硬盤會保留一部分測試文件在SLC Cache裡,當下次讀取時直接調用SLC Cache裡的文件,目前已知M9Pe和Intel 760p都用到新型的SLC Cache 技術

溫度:

「科普」固態硬盤中3D NAND是什麼——浦科特M9PeGN 512GB評測

最後溫度方面 M9PeGN 512G在跑分時候溫度最高在53℃,其實帶散熱片的M9PeG版本使用的也是很薄的散熱片和筆記本自帶的散熱片散熱效能差距不大,而且現在高端主板都已經附帶m.2散熱片,我覺得選擇像M9PeGN這樣不帶散熱片版本的更加合適些

總結:

關於浦科特M9PeGN 512GB跑分數據和分析這篇其實已經寫的詳細了,對於早已是TLC(3D NAND TLC)閃存遍地的時代,MLC硬盤更是少之又少,包括今年QLC閃存產品面世,TLC勢必會像當年SLC過渡到MLC,MLC過渡到TLC,2D閃存過渡到3D閃存一樣成為各家民用級旗艦產品的常客,這是市場規律,大家必須去面對,而對於目前大家擔心的TLC的壽命和速度問題,對於壽命來說更加成熟的主控方案和糾錯技術使得目前TLC閃存比當初剛面世時要更加長久穩定;而速度方面,本身TLC就是讓閃存低價普及市場,更大的容量意味著速度更快,所以目前128GB這種尷尬容量SSD也面臨淘汰,像M9PeGN 512GB使用的Marvell 88SS1093主控,這是款是相當成熟的方案,在大容量前提下TLC的SSD在沒有SLC Cache緩存下寫入速度不會低於500mb/s。當然了,好的SSD必須基於成熟的方案和原廠閃存顆粒,目前除了擁有製造NAND閃存能力的品牌外,也只有浦科特等品牌在堅持用原廠顆粒,為了數據安全勿貪便宜


分享到:


相關文章: