固态硬盘 篇十：PCIe4.0

一、前言

作为国内的主流NAND Flash原厂厂商，长江存储自从其推出基于Xtacking架构的NAND产品，就备受国内市场关注，64Layer 3D TLC产品（Xtacking1.0）则是在一年前实现了大规模的出货，广泛应用于商用级以及消费级产品。

（图源对应产品宣传页）

由于采用Xtacking结构的NAND产品较为新颖，在电气性能方面还有许多待改进的地方，这也对下游的主控适配厂商带来了不小的挑战，但其颗粒性能和寿命仍然有接近主流原厂的能力，受到了市场广泛的推崇。特别是其颗粒高达3000PE的耐用度和甚至超过了某些原厂的颗粒性能，从而使采用长江存储颗粒的SSD可以拥有超过主流水平的TBW和带宽、直写性能等，受到了某些重度使用用户的好评。

（图源均为致钛产品页和长江存储官网）

（图源均为致钛产品页和长江存储官网）

基于新架构的长江存储颗粒自从面世就有着高密度、高速率、高品质的特点，笔者曾也为探寻其颗粒结构和优势所在，对长江存储的64Layer颗粒进行了光学显微镜和电学显微镜的表征，如下图所示。光镜和电镜图像显示，长江存储颗粒在平面上以2Plane形式分布，而在纵向截面图下颗粒堆叠呈倾斜分布，且共有72Layer，笔者猜测多出的8Layer为工艺制程的冗余，用于确保颗粒具有64Layer的可用NAND单元。

（64Layer 3D TLC光镜图像）

（64Layer 3D TLC SEM图像）

Xtacking技术通过在两片晶圆上独立制作CMOS外围电路和NAND存储阵列，再通过金属线进行键合，相比传统架构减小了外围电路所需空间，简化了工艺，拥有更高的性能、可靠性和存储密度。

（图源长江存储官网）

相比于128Layer 3D QLC的产品，新一代TLC NAND Flash的容量规格仅有512Gb一种，其公开的规格数据如图所示。在封装规格上与上一代相同，仍为BGA132/BGA272；

（图源长江存储官网）

按照常规封装QDP/ODP/HDP，512Gb的Die理论上可能存在单颗容量256G至1T的闪存颗粒。作为长江存储旗下的SSD品牌致钛此前已发布了基于64Layer TLC的NVME SSD PC005和SATA SSD SC001、PSSD 木星10，笔者此次有幸参与了致态TiPro7000 PCIE4.0 SSD的首发评测。作为长江存储致态原厂发布的首款基于Xtacking2.0技术的SSD，它搭载了来自英韧科技的IG5236主控和长江存储第三代3D NAND高品质TLC颗粒，单Die容量512Gb。

二、开箱&外观

包装&盘体：

总的来说，致态新品外包装和盘体标签布局延续了上一代产品的简约风格，除了原厂Xtacking标识外，包装上还有最高速度7400MB/s和PCIe4.0、内含散热器的标识；在配件方面除了常规的说明书和附送螺丝外，还附送了原装的可拆卸散热器及其配套螺丝、安装说明，官方宣称该散热器可降低约30℃的使用温度。

撕开贴纸可以看到，产品NAND颗粒编号为YMN09T1C1B1HC6C，单颗容量为256GB，单Die 512Gb，QDP封装，双面四贴设计，颗粒带宽1600MT/s。

DRAM来自三星，编号K4A4G165WE-BCRC，为21年25周出厂，型号为三星 E-DIE，单die容量256Gb，HDP封装，DDR4 2400MHz速率，工作电压1.2V，封装规格96FBGA，工作温度范围0-85℃，共使用两颗。

（图源三星存储官网）

主控是来自英韧科技的IG5236CAA，该主控是定位于高端家用和数据中心级别的主控，PCIE4.0×4速率，NVME1.4协议，理论参数如图所示。该主控采用包括AES、国密标准SM2/3/4、SHA、RSA、ECC、CRC和端到端数据保护在内的多种数据加密和保护机制，实现了最高级别的安全性能；英韧科技除这款产品外还有包括PCIE3.0速率的Dramless产品和PCIE4.0×4速率的企业级数据中心主控；带dram的产品线均支持DDR3/4以及LPDDR3/4，但在支持的颗粒位宽上有区别。在制程工艺上，带DRAM的产品为12nm FinFET工艺，无Dram的则为28nm成熟工艺。

（信息来自英韧科技官网）

附送的散热器采用螺丝固定，并赠送了对应的双面导热硅胶，不影响保修；后续笔者将对该散热器的表现进行详细测试。

三、基本信息

按照惯例，到手上机利用CDI 查询硬盘的基本信息：

CDI抓取到的smart的信息较为有限，故使用smartmontools进一步抓取主控的smart信息。如下所示：

由smartmontools抓取到的信息可知，该硬盘仅有一个温度传感器。由抓取到的Supported Power States可知，致态TiPro7000搭配的IG5236主控PS0最大功耗为3.5W。

在本次测试中，笔者通过Flash ID获得了更为具体的颗粒信息：

致态TiPro7000采用了长江存储第三代3D NAND高品质TLC颗粒，单Die 512Gb，实际接驳了16CE通道，主控最大支持32CE，即2T版本性能可能将还有一个跨越。

四、测试平台及设置

Hardware：AMD Ryzen 3700X @ 4.4GHz

Motherboard：Micro Star X570 Gaming Plus（BIOS Verizon：7C37vAE）

Software：Windows 10 Professional 20H2 / Centos 8.4.2105

Heatsink：自带

IO Interface：M2_1 slot (From AMD® Processor)

裸盘（Without Heatsink）：即裸盘；带散热器（With Heatsink）：在裸盘的基础上加装自带散热器。

由于测试采用的是AMD平台，相关测试数据可能偏低

五、基本性能测试

① Without Heatsink

② With Heatsink

通过简单对比后可以发现，致态TiPro7000加和不加散热片跑分几乎相同，出现的读写波动可视为误差忽略不计。同时根据HD Tune的结果来看，TiPro7000的SLC Cache超过了200g，怀疑为典型的全盘SLC模拟固件策略，后续会进行进一步的验证。

PCM8的测试可近似认为硬盘在轻度负载下的性能表现，因此笔者通过HWINFO软件记录PCM8测试过程中的TiPro7000的温控情况（此时为裸盘状态），最高温度为48℃（室温15℃左右），由于采用的是开放式平台，温度数据仅供参考。

六、小结

1、致态TiPro7000的PCB布局采用了双面四贴的设计，最大容量可达2TB，弥补了上一代产品的不足；

2、致态TiPro7000在Windows下的常规性能上表现不错，能够达到或超越主流PCIe4.0的性能水平；

3、采用了全盘SLC模拟策略，理论上会影响缓存外的读写性能，实际的性能将在下篇作进一步展现。

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