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19nm能否一统江湖 揭秘3代SSD难产原因

19nm闪存和全新第三代主控的浦科特M5P固态硬盘上市有一段时间,随后其他厂商的新品发布陷入停滞状态。而999元的25nm闪存+二代主控的256GB固态硬盘却是销售火爆。消费者驻足观望,弄不懂SSD厂商在搞什么名堂。

19nm闪存能否一统江湖 揭秘3代SSD难产原因

为什么其他SSD厂家的19nm闪存+三代主控的固态硬盘迟迟没有发布?这里面涉及到多个因素,固态硬盘表面上看是由主控+闪存+PCB板组成,还有一个我们肉眼看不到的隐性因素:固件。

1、主控因素

兼顾性能和收藏价值的美光M4 SSD

主控直接决定SSD厂商的命运,SSD厂商往往采购数款三代主控进行测试,综合考虑性能、采购成本、固件开发的潜力和难易、匹配的闪存制程覆盖范围等等。比如著名的美光科技,它们的第三代产品M7固态硬盘完全抛弃了Marvell主控,皈依SandForce阵营。

2、闪存因素

浦科特冒着风险第一个吃螃蟹,其他SSD厂商畏惧螃蟹的大钳子

SSD厂商选择闪存相对来说比较容易。闪存供应商主要集中在美系的英特尔、美光,日系的东芝,韩系的三星这三大派系。除了自产闪存的SSD厂商,其他SSD厂商采购两个品牌的闪存,用于周旋讨价还价,避免把宝押在一家身上。比如SSD一哥浦科特同时采用19nm东芝(M5P)和25nm美光闪存(M5S)。

3、固件因素

固件的重要性实际比主控和闪存更重要,它直接影响固态硬盘的兼容性和稳定性,以及固态硬盘的性能潜力开发。换而言之,主控和闪存可以拿钱买,固件的开发却是金钱所换不来的,它源于一个固件团队的开发能力和经验积累。

现阶段进程:三星840系SSD已有销售实物,美光M7完成工程测试样品或者已有销售实物,这些产品或因停留在固件完善阶段,目前还没有发布销售。我们从浦科特M5P的测试中可以看出,这款SSD的潜能没有发挥出来,仍需要后期的固件挖掘潜能。

疑问:那些没有发布新产品的SSD厂家究竟卡在哪里呢?19nm闪存、第三代主控、固件对SSD性能有多大影响,在本文中,我们将为你一一解析。

我们通过性能最强的浦科特M5P 256GB固态硬盘和它的前代M3P 256GB固态硬盘进行PK,看一下两代产品之间的性能差异。其中M5P采用19nm闪存+三代主控,M3P采用24nm闪存+二代主控。

1、浦科特PX-256M5P 固态硬盘
参考价格:2088


浦科特PX-256M5P 固态硬盘评测

M5P所采用的三代主控和19nm闪存芯片

2、浦科特PX-256M3P 固态硬盘
价格:1950元


浦科特PX-256M3P 固态硬盘评测

M3P采用二代主控+24nm闪存芯片

● AS SSD Benchmark

AS SSD Benchmark是一个专门为SSD测试而设计的软件。可以测试出固态硬盘的持续读写性能,包括4KB小文件的传输性能等等,成绩显示可以分为两种,一种是MB/S的形式,另一种是IOPS形式。

AS SSD Benchmark读写测试(M3P)

AS SSD Benchmark读写测试(M5P)


读写性能 单位IOPS(M3P)

读写性能 单位IOPS(M5P)

测试成绩
测试子项目 M3P SSD M5P SSD 差距
AS SSD Benchmark读写测试(单位:MB/秒)
读取速度 496.04 502.51 +1.3%
写入速度 410.96 435.15 +5.88%
4K-64Thrd读 285 358.45 +25.77%
4K-64Thrd写 246.12 332.09 +34.93%
AS SSD Benchmark 随机读写测试(单位:IOPS)
4K随机读取 7108 6899 -2.94%
4K随机写入 14281 12800 -10.37%
4K-64Thrd读 72961 91762 +25.76%
4K-64Thrd写 63007 85015 +34.92%
总计
+14.4%

我们就整体性能而言,M5P对比M3P的领先幅度为14.4%,19nm闪存+新主控的对最大读写速度没有实质性改善,对4K-64Thrd多线程读写以及IOPS值有25-35%的提升。4K-64Thrd的相关测试更多的和企业/服务器应用相关,我们惊叹消费级的M5P SSD都到了企业级水平,问题是家庭用户对SSD的应用实在到不了企业级别,我们不至于几十台电脑连接着主机的SSD在读写数据。

一线SSD厂商绞尽脑汁提高SSD性能,对于陷入“军备竞赛”的SSD产业来说,19nm闪存+三代主控无疑一道良药。我们不妨回忆一下第二代SATA3.0 6Gbps的鼻祖美光C300固态硬盘,以及它的改进版美光M4(OEM称之为C400),特别是美光M4直到009固件性能才有质的飞跃。

那些悬而未决的SSD厂商采取后发制人的做法,一方面它们坐等19nm闪存良品率的提升,另一方面在观望浦科特M5P SSD的用户反馈,不到主控、闪存、固件成熟,它们不会轻易进入新产品领域。

威刚S596和SP900 256GB固态硬盘是两款采用同样闪存,但是主控完全不一样的产品,其中S596是第一代SF-1222T主控,接口速率为SATA2.0 3Gbps;SP900是第二代SF-2281主控,接口速率为SATA3.0 6Gbps。

1、威刚S596 256GB固态硬盘(SATA2.0)
价格:999元


威刚S596 256GB固态硬盘评测

威刚S596所采用的SF-1222主控芯片和英特尔闪存

2、威刚SP900 256GB固态硬盘(SATA3.0)
价格:999元

威刚SP900 256GB固态硬盘评测

威刚SP900所采用的SF-2281主控芯片和英特尔闪存


● HD Tune Pro v5.00

HD Tune是一款硬盘性能诊断测试工具。它能检测硬盘的传输率、突发数据传输率、数据存取时间、CPU 使用率、健康状态,温度及扫描磁盘表面等。另外,还可详细检测出硬盘的固件版本、序列号、容量、缓存大小以及当前的传送模式等。

HD Tune读取性能测试(威刚S596 256GB SATA2.0 SSD)

HD Tune读取性能测试(威刚SP900 256GB SATA3.0 SSD)


HD Tune写入性能测试(威刚S596 256GB SATA2.0 SSD)

HD Tune写入性能测试(威刚SP900 256GB SATA3.0 SSD)

测试成绩
测试子项目 S596 SSD SP900 SSD 差距
HD Tune读取测试(单位:MB/秒)
最大读取 174.9 383.4 +119.21%
最小读取 147.9 357.2 +141.51%
平均读取 157.9 372.9 +136.16%
HD Tune写入测试(单位:MB/秒)
最大写入 153.3 342.6 +123.48%
最小写入 14.8 230.6 比例过高
平均写入 89.4 262.3 +193.4%
总计
+142.75%

从评测数据上看,威刚SP900对比S596在性能上有超过140%的提升,主控的重要性不言而喻。

为何M5P和M3P之间二代升级为三代主控,性能的提升效果却不甚明显。原因在于第三代主控没有涉及到接口的升级,第一代SF-1222主控和第二代SF2281主控涉及到SATA2.0升级到SATA3.0,接口速率的翻倍扩展,性能的提升可以用飞跃来形容。

浦科特M2P和M3P是两款采用同样Marvell 88SS9174-BLD2主控的固态硬盘,其中M2P采用东芝34nm闪存芯片,M3P采用东芝24nm闪存芯片,这样我们可以方便对比新老闪存制造工艺对性能的影响。

1、浦科特M2P 256GB固态硬盘

价格:已停产

浦科特PX-256M2P 256GB固态硬盘评测

M2P采用的二代主控和32nm闪存芯片

2、浦科特PX-256M3P 固态硬盘
价格:1950元


浦科特PX-256M3P 固态硬盘评测

M3P采用二代主控+24nm闪存芯片


AS SSD Benchmark读写测试(M2P)

AS SSD Benchmark读写测试(M3P)


读写性能 单位IOPS(M2P)

读写性能 单位IOPS(M3P)

测试成绩
测试子项目 M2P SSD M3P SSD 差距
AS SSD Benchmark读写测试(单位:MB/秒)
读取 466.73 496.04 +6.27%
写入 376.65 410.96 +9.11%
4K-64Trd读 272.73 285 +4.49%
4K-64Trd写 232.83 246.12 +5.7%
AS SSD Benchmark 随机读写测试(单位:IOPS)
4K随机读取 6257 7108 +13.6%
4K随机写入 13375 14281 +6.77%
4K-64Trd读 69819 72961 +4.5%
4K-64Trd写 59604 63007 +5.7%
总计
+7.01%

通过对比评测,我们可以看到采用同一主控的两款SSD(固态硬盘),采用24nm闪存的M3P在整体性能要比32nm闪存的M2P领先7.03%。

我们需要指出的是,和前面的M3P和M5P不同的是,这次对比仅仅更换闪存,我们可以清晰看到采用25nm闪存的M3P SSD的读写速度更快;随机读写IOPS值小幅提高,不如读写速度提升那么明显。

为什么厂家热衷采用制造工艺更加先进的闪存,原因在于闪存的制造工艺提升,12英寸晶圆能切割出更多的闪存颗粒芯片,有效降低SSD生产成本,推动SSD普及。

下面笔者将以OCZ Vertex 4 128GB固态硬盘为例,对比升级固件前后的性能差别。这款固态硬盘在上市发售时的固件版本为1.3版,我们本次升级固件版本为1.4版。

OCZ Vertex4 128GB固态硬盘
价格:699元


1.4固件大巨变 OCZ/Vertex4 128GB固态硬盘评测

OCZ Vertex 4 128GB/SSD(1.3固件)AS SSD Benchmark读写测试

OCZ Vertex 4 128GB/SSD(1.4固件)AS SSD Benchmark读写测试

在AS SSD测试中,OCZ Vertex 4 128GB固态硬盘在刷新1.4固件前后的性能差异延续CrystalDiskMark测试的结果。原来的1.3固件版本测试的读取速度为391.97MB/秒,写入速度为183.13MB/秒。

刷新1.4固件之后,其读取速度为496.06MB/秒,写入速度为370.39MB/秒。


OCZ Vertex 4 128GB/SSD(1.3固件)读写性能 单位IOPS

OCZ Vertex 4 128GB/SSD(1.4固件)读写性能 单位IOPS

测试成绩
测试子项目 1.3 OCZ-V4 SSD 1.4 OCZ-V4 SSD 差距
AS SSD Benchmark读写测试(单位:MB/秒)
读取 391.97 496.06 +26.55%
写入 183.13 370.39 +102.25%
4K-64Trd读 331.05 338.96 +7.91%
4K-64Trd写 157.2 298.11 +89.63%
AS SSD Benchmark 随机读写测试(单位:IOPS)
4K随机读取 7749 6747 -12.93%
4K随机写入 16319 17503 +7.25%
4K-64Trd读 84748 86775 +2.39%
4K-64Trd写 40242 76315 +89.65%
总计
+39.09%

1.3固件版本的OCZ Vertex 4 128GB固态硬盘刷新1.4固件版本之后,它的读写速度有26-102%的提升;随机读写能力除了4K随机读取IOPS值有12.93%的降低,其他各项有7%-89.65%的提升。

小结:OCZ Vertex 4 128GB固态硬盘在升级固件前后,整体性能有39%提升,效果相当明显。固态硬盘通过升级固件获得性能提升的例子举不胜举,如果你购买了固态硬盘,请注意官网的固件更新信息。

众多SSD爱好者曾对19nm闪存和第三代主控寄予厚望,首款应用新闪存和主控的浦科特M5P发布上市,ZOL对M5P 128GB/256GB固态硬盘进行详细测试,大家对新闪存和主控对SSD的性能提升幅度有一定了解。对于新生代SSD,我们将影响它的三大因素归纳为以下三点:

1、三代主控实为过渡产物:

SandForce SF3XXX主控芯片性能参数

我们从LSI的官方网站中可以了解到,消费级别的SF3000系列主控,速度大概在550-405MB/秒,它们同样在随机读写能力上发力。

为何第三代主控对SSD性能影响不明显,因为第三代主控是为了匹配19nm闪存应运而生,它并没有肩负SATA 12Gbps接口速率升级的历史重任。SATA3.0速率限制最大读写速度为600MB/秒,新生代SSD的接口没有升级,读写速度始终受到限制。

在固态硬盘的读写速度难有突破的情况下,主控厂家更多是在没有限制的随机读写能力下功夫,于是我们看到头重脚轻的过渡性产品。

2、好马难配好鞍 19nm普及谈何容易

东芝19nm Toggle DDR 2.0 MLC闪存芯片

SSD厂商对三代主控的选购上犹豫观望,19nm闪存纵使价格再便宜,没有合适的三代主控去匹配,SSD厂家不会买19nm闪存放仓库等着贬值。目前有SandForce、Marvell、三星、Indilinx等四家主控,加上即将面世的海力士主控,主控的多样性足够让SSD厂家花上一段时间去选择。

SSD厂家对三代主控的归属问题不解决,19nm闪存普及俨然成了空话。

3、第三代主控的固件尚未完善

我们对SSD的固件版本可以从标签的F/W字样去识别

一款主控类似一个处理器,里面的构造错综复杂,它的固件开发更是至关重要。对于第三代主控这样的新事物,大多数SSD厂家更倾向于选择观望,等待主控的母厂对固件完善。像浦科特这样具有强大固件开发能力的SSD厂商,拥有足够的实力敢于率先推出采用19nm闪存+3代主控的M5P固态硬盘。

闪存直接影响固态硬盘的读写速度,目前读写速度最快的SSD能接近570MB/秒,换而言之采用19nm闪存的SSD还有潜力把读写速度提高到590MB/秒。可见SSD厂家在固件开发上对新闪存和主控有一定保留,它们在没有完全摸透新主控特性的情况下,不会轻易冒进大面积提速,避免出现BUG或者其他兼容性问题。


对于在“等”的新生代固态硬盘,我们确实没有那么多的耐心。当固态硬盘的性能发展到第二代的时候,它的性能满足我们的需求已绰绰有余,况且19nm闪存+3代主控SSD很可能是一款夹生产品,SSD在性能上有较大突破是在SATA 12Gbps速率接口时期。

此外,威刚999元级256GB固态硬盘热卖现象,引起了SSD厂商的反思:“SSD已经陷入了类似安卓手机的攀比硬件怪圈,变成了SSD性能参数的竞争”。威刚先后推出SATA2.0的S596 256GB固态硬盘、SATA3.0的SP900 256GB固态硬盘,这两款SSD的性能并不突出,却取得了骄人的销售业绩。威刚的做法无疑打破SSD厂商的竞争规律,原来SSD不一定要追求过分的极致性能,主流消费者更需要一个性能、容量、价格衔接较好的固态硬盘。

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