时隔五年后再次鉴“芯”识SSD:SSD主控方案解析+闪存颗粒介绍,探讨M.2 SSD的选择技巧!

2021-07-05 14:59:10 89点赞 496收藏 19评论

创作立场声明:纯分享SSD主控和闪存颗粒的干货知识类文章,不存在利益关系,仅供参考!

前言

鉴“芯”识SSD:讲解品牌固态硬盘主流价位选购技巧前言:其实闪存技术(FlashMemory)在PC行业由来已久,但是进入PC家用市场则是最近这几年。可以说在闪存技术上奠定基础的是intel,可惜后来改变了战略以CPU为重心的主导地位,导致在闪存技术和研发上开始落后于三星。在1984年,东芝公司的发明人舛冈富士雄首先提出了快速闪存存储器(此处简称闪小喵鹿| 2k 评论496 收藏8k查看详情

距离上一篇鉴“芯”识SSD的文章已有5年的时间了,如今也该到了续篇的时候了。非常感谢@我是四海飘零老师的指导和资料整理分享。

M.2 SSD结构解析

固态硬盘(Solid State Disk)的结构其实非常的简单,主要就是接口(Interface Port)、缓存(RAM)、主控(SSD SOC)、闪存颗粒(NAND FLASH)组成。

M.2 NVMeM.2 NVMe

这里以M.2 NVMe为例展示一下SSD的组成结构。

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M.2分为3种形态:SATA SSD(M Key、B Key)、PCIe NVMe SSD(M Key)、PCIe AHCI SSD(M Key)。其中SATA SSD是走SATA传输通道,传输速率最高不会突破SATA 6Gbps(SATA 3.0)的峰值,SATA 6Gbps(SATA 3.0)的SATA M.2 SSD目前普遍实际的读取速度在550MB/s左右,写入速度在510MB/s左右。而PCIe NVMe SSD(M Key)则是走PCIe传输通道,也是目前市面上各大品牌主流采用的一直形态,依据传输协议划分为NVMe 1.3(简单理解为PCIe 3.0 x4)和NVMe 1.4(简单理解为PCIe 4.0 x4)。

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其中NVMe 1.3(简单理解为PCIe 3.0 x4)读取速度(峰值)在3500MB/s左右,写入速度(峰值)在3000MB/s左右,实际上各家品牌在这方面略有差异。这里以WD SN750 500GB为例,读取速度:3489 MB/s,写入速度:2601MB/s。

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雷电3和雷电4的传输速率最高均为40Gbps,雷电3传输带宽的有效速率:22Gbps,雷电4传输带宽的有效速率:32Gbps。也就是说NVMe 1.3(简单理解为PCIe 3.0 x4)足以满足雷电3的传输需求了。这里以WD SN750 1TB为例,Windows 10系统20H2版本,在雷电3下的读取速度:2685 MB/s,在雷电3下的写入速度:2156 MB/s。

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而NVMe 1.4(简单理解为PCIe 4.0 x4)实际的读取速度在7000MB/s左右,写入速度在5000MB/s左右,实际上各家品牌在这方面略有差异。这里以三星OEM PM9A1为例,读取速度:6734 MB/s,写入速度:4856 MB/s。

1.2到1.3的整体性能上限翻了倍,支持到了PCIe 3.0 x4通道。主流的还是第四版修订的1.3C,最新的1.4版本在2019年6月面世,在支持PCIe 4.0 x4之后,顺序读写速度从3500MB/s左右,翻倍到约7000MB/s。

目前支持PCIe 4.0 x4的PCIe NVMe SSD(M Key)价格普遍都昂贵,性价比并不是很实惠。尤其是容量越大,价格就越高。而且需要主板支持,目前Intel 11系列CPU的台式机和笔记本都可以已支持PCIe 4.0 x4,AMD则需要Ryzen 5xxx系列CPU的台式机和笔记本才能支持PCIe 4.0 x4,只有这样才能满足支持PCIe NVMe SSD(M Key)的接口传输带宽要求。

SSD NAND Flash(闪存颗粒)

目前SSD的核心部件之一就是NAND Flash(闪存颗粒),来源主要是这8家供应商。其中美光、英特尔、WD(SanDisk)是美系,三星、SK海力士是韩系,KIOXIA(Toshiba)是日系,YMTC(长江存储)、UNIC(紫光存储)则是我们纯国产化的大陆系。

Micron(美光)

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带“M”字样标识的就是美光的闪存颗粒了。

Intel(英特尔)

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早期的Intel闪存颗粒都有带“i”的标识,这个就能作为判断是否为Intel闪存颗粒。

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后期的Intel闪存颗粒都换成了带圆环的标识,通过这个标识这也能判断是否为Intel闪存颗粒。

KIOXIA(原Toshiba,东芝)

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目前铠侠(KIOXIA)的闪存颗粒就是源自于东芝(Toshiba)的闪存颗粒。

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早期的时候可以通过查看是否有TOSHIBA(东芝)的标识来判断是否是东芝(Toshiba)的闪存颗粒。

WD(西数,原SanDisk)

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自从WD(西部数据)收购了SanDisk(闪迪)后就拥有了相应的闪存颗粒供应链了。

SK(海力士)

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SK海力士也是很多品牌热衷采购的闪存颗粒,品质不输于三星的闪存颗粒。只需要看是否带有“SK hynix”的标识就可以判断是否是SK海力士的闪存颗粒了。

YMTC(长江存储)

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长江存储(YMTC)是纯国产化的闪存颗粒,品质和性能丝毫不逊色于美系、韩系、日系的存储颗粒。通过查看“YM”标识即可判断出这款闪存颗粒来源自长江存储(YMTC)。

UNIC(紫光存储)

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紫光存储也国产的闪存颗粒,品质和性能可媲美美系和韩系。通过查看“UNIC”字样标识即可判断出这款闪存颗粒来源自紫光存储(UNIC)。

Samsung(三星)

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三星的内存颗粒可以通过编号来查询,一般带有“SEC”字样标识即可判断出这款闪存颗粒来源自三星(Samsung)。

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基本上三星的SSD全是自家的闪存颗粒,这一点无需质疑。除了价格贵一些也没啥太大的毛病。尤其是海外定价比国行价格便宜,遇上美亚黑色星期五特价活动绝对让你瞬间心仪,也许你的海淘之路就此开启。

主流SSD主控讲解(含国产品牌)

三星(PHONENIX、ELPIS、PABLO)

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三星SSD产品从低端到高端型号均是采用了自家PHONENIX主控,可以通过主控芯片上印有“PHOENIX”的文字标识即可知道这款SSD的主控品牌。

目前三星PHONENIX主控主流的SSD产品是以PCIe Gen3 x4(PCIe 3.0)接口为主,并包含八个用于NAND闪存访问的通道,有五个CPU内核,其中一个专用于主机侧通信,支持NVMe 1.3协议,并且采用镀镍散热片,支持最新的9x层V-NAND颗粒。

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三星也有以PCIe Gen4 x4(PCIe 4.0)接口为主的SSD产品,那就是980 PRO这款系列SSD,采用了ELPIS主控芯片,搭配V-NAND 3-bit MLC和2GB低功耗DDR4 SDRAM。顺序读取高达7,000 MB/s,顺序写入高达5,100 MB/s。

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三星当前最新的PCIe Gen3 x4(PCIe 3.0)接口为主的SSD产品,那就是980这款系列SSD,采用了PABLO主控芯片,搭配V-NAND 3-bit MLC和支持HMB(主机内存缓冲区)高速缓存技术。顺序读取高达3,500 MB/s,顺序写入高达3,000 MB/s。

Marvell(美满科技,俗称马牌)

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这也是一家能提供全套存储解决方案的全球领先半导体厂商,绝大部分的机械硬盘采用的主控芯片也是Marvell家的。随着SSD的普及,Marvell也有诸多主控芯片方案,只需要通过查看主控芯片上印有大“M”的标识和下方一串文字即可知道这款SSD的主控品牌和主控型号,比方说:88SS9174、88SS9187等。

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2019年马牌也出了三款PCIe 4.0主控芯片,分别是:88SS1231、88SS1322、88SS1323,可以看到以上三款SSD主控芯片的参数。读写速度算是位于PCIe 4.0 SSD里的第二梯队吧。

慧荣(SMI)

慧荣(SMI)是一家台湾系的SSD主控,也是全球主要NAND Flash控制芯片供应商,也是目前国内众多国产品牌SSD里出货量最大的SSD主控芯片品牌。被许多网友戏称为SSD领域里的“联发科”,能够提供交钥匙模式(turnkey model )的解决方案。

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很多国产SSD品牌的主控芯片都会选择这一款SSD主控芯片:SM2263XT。要识别慧荣(SMI)的主控芯片,只需要通过查看主控芯片上印有“SM”的标识和下方一串文字即可知道这款SSD的主控品牌和主控型号,例如:SM2263XT、SM2262G等。

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慧荣(SMI)也出了三款PCIe 4.0主控芯片,分别是:SM2267XT、SM2267、SM2264,可以看到以上三款SSD主控芯片的参数性能都还是蛮不错的。其中SM2264的读写速度位于PCIe 4.0 SSD顶尖水准,就看是有哪家SSD品牌能率先出货了。

群联(PHISON)

群联也是台系SSD主控芯片方案供应商之一,也是目前U盘、存储卡与SSD领域IC芯片的领头者。

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要识别群联(PHISON)的主控芯片,只需要通过查看主控芯片上印有“PHISON”的标识和下方一串文字即可知道这款SSD的主控品牌和主控型号,例如:PS3110-S10、PS5018-E18等。

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对比热门的四款PCIe 4.0主控芯片来说,群联PS5018-E18的读写性能优势十分明显,这也是让采用了群联公版SSD的国产品牌有了叫板三星980Pro的实力。

联芸科技 (MAXIO)

联芸科技是全球固态存储控制芯片产业的标杆企业之一,也是为数不多掌握NAND Flash控制芯片核心关键技术企业之一。

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最新的联芸MPA1001主控也是目前PCIe 3.0 ×4里读写性能能够跻身顶级性能的SSD主控芯片,能够采用这款SSD主控的品牌也是行业里的佼佼者。要识别联芸(MAXIO)的主控芯片,只需要通过查看主控芯片上印有“MAXIO”的标识和下方一串文字即可知道这款SSD的主控品牌和主控型号,例如:MAP1001、MAP1002、MAP1003等。

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比方说嘉合劲威最近就推出了一款搭载了联芸MAP1001主控的光威Premium系列SSD产品,采用了高速度、高耐用的长江存储(YMTC)原厂晶圆,也是嘉合劲威旗下自封3D TLC NAND颗粒。

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这次我老公在618期间剁手下单买了光威(GLOWAY)的这款Premium NVMe M.2 SSD 1TB,主控芯片正是这款联芸MAP1001主控,1TB的缓存为1GB。

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嘉合劲威旗下自封3D TLC NAND颗粒源自于长江存储(YMTC)原厂晶圆,1TB的TBW高达800TB(这是普通SSD的1.5倍了,意味着更高的耐久度),MTBF:150万小时(更长的使用寿命),拥有5年原厂质保。

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读写性能的确是目前PCIe 3.0 ×4 NVMe M.2 SSD里的旗舰产品,也是目前国产“芯”SSD里的性能标杆。

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光威(GLOWAY)的这款Premium NVMe M.2 SSD 1TB也许不是最快的PCIe 3.0 ×4 NVMe M.2 SSD,但却是极少数拥有高TBW的SSD产品,堪比企业级的高速NVMe SSD产品,尤其是在4K方面的速度联芸MAP1001比许多同容量同价位的SSD产品搭载了慧荣SM2263XT主控的SSD要快了近3倍。

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入手买它最重要的因素就是价格很实惠,是目前在综合读写性能、TBW、保修时间、品牌等关键指标下高性价比的产品。

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在AS SSD Benchmark得分超过4000分的SSD说明了联芸MAP1001主控的性能还是不错的,这也可以看出光威(GLOWAY)的这款Premium NVMe M.2 SSD 1TB的性能在国产SSD里也算是旗舰级了。

总结

还有许多国产SSD主控方案没有介绍,可以期待下一篇最终章还有十几款国产SSD主控的讲解和介绍。综上所述,以上的闪存颗粒和主流的SSD主控介绍就到这里了。

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