SSD探秘：从7000MB/s到14.9GB/s，致态如何榨干PCIe接口带宽？

2022年，当主流级PCIe 4.0 SSD的读取带宽还在5000MB/s水平时，致态TiPlus7100横空出世，以7000MB/s读速带来了饱和带宽理念。

在此之后，致态一直在努力榨干PCIe接口的每一分潜力：换代的TiPlus7100s将顺序读取速度进一步提升至7400MB/s，TiPro9000也从最初发布时的14GB/s，升级为当前的14.9GB/s。

在PCIe接口版本不变的情况下，致态是如何做到更快读写速度的？PCIe接口是否还有潜力可以继续深挖？今天我们就结合测试来带大家深入了解PCIe MPS对SSD传输速度的影响。

PCIe总线上的数据快车

乘坐火车出行，不能让旅客直接在铁轨上跑，而是要安排乘坐不同车次的旅客列车。

而数据在PCIe总线上传输前，也要放入TLP数据包当中。每个TLP数据包能搭载的乘客数量是有限的，这个数量被称为Maximum Payload Size，以下简称为MPS。

每个TLP数据的头尾还包含了一些额外信息，类似于车次编号、目的地、校验码，属于不可或缺的内容。由于这些额外开销的存在，每个列车能搭载的乘客越多（MPS越大），TLP的效率自然也就越高。SSD支持的MPS以及当前使用的MPS设定，可以借助HWiNFO64等软件查看，致态TiPlus7100s支持512字节MPS，下图中受硬件平台所限实际使用256字节MPS：

跑在PCIe总线上的数据高铁，每列车通常能搭载256名旅客（256字节MPS）。为了提升旅客发送量，铁路部门安排动车组重联，车厢数量翻倍到16节，列车可以搭载的乘客数量也翻倍（512字节MPS），而固定开销却基本不变（比如司机依然只需要一名，只需要占用一个车站站台）。

如果乘客是SSD要传输数据，高铁线路是PCIe总线，高铁以重联方式运行就能充分利用现有硬件设施去发送更多的旅客，提高了传输效率。致态TiPlus7100s使用512字节MPS，相比256字节MPS能实现更高的传输带宽：

闪存本身也要有足够的带宽来支撑

PCIe接口提供了SSD的外部传输带宽，而在SSD内部，闪存主控通道数量和闪存接口带宽决定了SSD能否支撑起满速读写。

闪存接口是SSD内闪存与主控之间的数据传输通道。闪存接口速度主要受外围电路制程影响，过去存储单元制造过程中的高温工艺限制了闪存接口速度的提升。晶栈Xtacking架构开创性地在两片晶圆上完成独立的制造工艺，使得长江存储能够同时实现更高的I/O接口速度和更高的存储密度。

长江存储晶栈Xtacking 3.0将闪存接口带宽提升至2400MT/s，从而实现了4通道主控方案的PCIe 4.0 x4接口带宽饱和。而如果继续使用1600MT/s闪存，就只能在PCIe 4.0接口下提供5000MB/s的半速表现。

致态TiPlus7100s和致态TiPro9000则基于3600MT/s的长江存储晶栈Xtakcing 4.0闪存，分别对应4通道和8通道主控设计，夯实了在各自PCIe接口下满速读取的基础。下图是致态TiPro9000在256字节MPS与512字节MPS模式下的顺序读写速度对比：

PCIe 5.0的MPS为何不继续扩大？

为了提高出行效率，和谐号升级成了复兴号，就像PCIe 4.0升级为PCIe 5.0一样，运行速度更快了，但每列车的车厢数量还是8节或16节，TLP能一次发送的旅客数量不变（256字节或512字节的MPS）。

既然512B MPS这么香，为什么不继续扩大MPS？原因有很多。

进一步提高MPS的实际收益提升幅度正在收窄，而错误重传的成本也会剧增。并且Payload Size由链路两端（Root Complex与Endpoint）及中间Switch中‌最小支持值决定，目前英特尔平台支持最大256字节，AMD锐龙平台支持最大512字节，即便SSD支持更大的MPS也无法获取实际收益。换用高铁思路来简单理解：车站的站台长度没有变，停不下更长的列车。

此外，虽然提高MPS能够在传输更大Payload时提供更高的带宽，但小的Payload依然要单独使用一个TLP来传输，就好比是火车上只载一位乘客在跑时，效率会非常低。

未来PCIe 6.0时代又会发生什么？

PCIe 6.0放弃从PCIe 3.0一直沿用到PCIe 5.0的128b/130b编码，PAM4调制配合1b/1b编码，降低物理层编码开销，让PCIe 6.0的传输效率更高。

新引入FLIT流控单元，每个FLIT可以包含多笔TLP，每笔TLP也可以拆分到多笔FLIT，在应对各种大小的Payload时都能提供出色的效率。流控单元模式下无需单独发送DLLP，降低了ACK/NAK机制的延迟。FLIT的长度固定为256字节，其中包括了236字节的TLP、6字节的DLLP、8字节的CRC和6字节的FEC。

PCIe 6.0另一个值得期待的特性是新引入L0p低功耗模式，SSD将能够在低负载时关闭一部分PCIe通道来降低功耗，同时不会像L1.2状态那样中断数据的传输。

致态TiPro9000王者地位稳固

到目前为止，PCIe 6.0尚未在服务器平台上量产落地，消费级平台则更为遥远。英特尔和AMD都还没有在个人电脑中引入PCIe 6.0接口的明确时间表。PCIe 5.0接口的致态TiPro9000仍将是未来很长一段时间内的家用SSD性能王者。

致态TiPro9000的优势不仅是顺序读写带宽翻倍，它的随机读写IOPS同样达到了双倍于一些PCIe 4.0 SSD的水平。无论是游戏读条，AI大模型加载，或是超大尺寸设计素材文件读写，致态TiPro9000都能让你快人一步。

作为一款榨干PCIe 5.0接口带宽的满血旗舰SSD，致态TiPro9000还具备极为出色的能效表现，只需安装自带的致态原厂M.2散热器，无需风扇主动散热就能在高负载下保持全速运行而不会过热，将峰值性能和使用体验全部拉满。