致钛PC005 Active 1TB固态硬盘评测

2021-04-07 13:06:58 2点赞 6收藏 5评论

致钛是长江存储的自有品牌,属于原厂固态硬盘阵营,其关系大致相当于英睿达之于美光。PC005 Active是致钛推出的高端PCIe 3.0 NVMe固态硬盘,使用了长江存储自家Xtacking 3D NAND闪存。

致钛PC005 Active 1TB固态硬盘评测

致钛PC005 Active提供256GB、512GB和1TB三种容量选择,本次测试的是1TB版本。

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产品正面标签上包含了大量信息,除了常规的商标、型号和容量信息之外,还详细列出了PN产品码、SN序列号等信息。

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致钛PC005 Active为单面PCB设计,符合各类超薄笔记本电脑以及台式机等各种设备的安装空间需求。揭开产品标签后可以看到慧荣SM2262EN主控、1GB容量的南亚DRAM缓存以及两颗长江存储原片闪存颗粒。

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闪存颗粒编号为YMN08TE1B3PC3B,属于长江存储第二代64层堆叠3D TLC闪存,单die容量256Gb,每个颗粒中封装了16个闪存Die,单颗存储容量512GB,两颗组成1TB容量。

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Xtacking技术分析:

长江存储的Xtacking技术打破了国外闪存制造商在专利层面设置的重重壁垒,创造性地采用晶圆间键合技术,将外围电路合存储单元阵列分开单独制造,这两部分还可以针对性地采用不同的制程。这一点有些类似AMD在桌面锐龙处理器中采用的做法,但在将两者组合在一起的实现难度上更高。

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据TechInsight的数据,长江存储的64层3D NAND闪存的工艺节点为20nm,同国外竞争对手基本处于同一水平。对于闪存来说,由于要确保每个存储单元内容纳足够的电子数量,闪存的存储单元不需要使用非常尖端半导体工艺。

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不过在闪存当中还有很多外围电路,包括功能控制以及数据传输接口等部分,更适合用先进半导体工艺来完成。所以说Xtacking是一个非常有远见的专利技术,一方面,它起到了类似美光的CuA、SK Hynix的PUC、三星的COP那样减少外围电路占用的芯片面积、提高存储密度的作用:长江存储64层堆叠256Gb die的存储密度约为4.41Gb/mm2,高于同等堆叠层数的三星256Gb die(3.42Gb/mm2)和美光256Gb die(4.40Gb/mm2)。

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另一方面,使用先进制程的外围电路也有利于让闪存在未来实现更高的接口传输带宽。更进一步的,由于外围电路是在单独的晶圆上制造的,长江存储未来还有可能实现闪存功能的定制化,譬如带有计算能力的闪存芯片,执行实时数据分析、压缩甚至去重,在未来都是有可能实现的。

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测试平台及信息识别

测试平台:

CPU:Intel Core i9 9900K @5.0GHz(所有CPU节能特性关闭)

主板:技嘉Z390 AORUS PRO WIFI

内存:HyperX Fury DDR4 3200MHz 16GB

硬盘:浦科特M6PRO 128GB(系统盘)

致钛PC005 Active 1TB(FW:ZT00D212)

系统:Windows 10 LTSB

驱动:系统默认stornvme

设置:除特别说明以外,关闭ASPM及APST节能

CrystalDiskInfo信息识别:

统一SMART定义是NVMe协议的贡献之一,无论是何种品牌的NVMe固态硬盘,都能通过CrystalDiskInfo查看其各项健康度信息。测试样品搭载了ZT00D212固件。

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长江存储为致钛固态硬盘提供了YMTC固态硬盘工具软件,当前最新版本为v1.1.3。软件首页简明地显示了健康度、温度和传输接口模式。

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SMART信息识别:

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工具箱提供了固件离线升级功能,根据长江存储官网的信息,ZT00D212已经是当前最新版本。

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要使用硬盘擦除功能,需要以副盘挂载,先使用diskpart命令行工具手动清除全部分区,然后打开工具箱执行擦除。该功能可替代Linux下的nvme format命令。

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除了使用CrystalDiskInfo或官方工具箱检测SMART健康数据之外,利用smartmontools可以识别一些NVMe固态硬盘特有的信息,致钛PC005 Active拥有5种电源状态、仅支持512B扇区,过热保护阈值为75度。

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通过smi_nvme_flash_id工具可以识别致钛PC005 Active的闪存信息(DRAM缓存容量识别有误)。

致钛PC005 Active 1TB固态硬盘评测

基准测试

基准测试1:理论带宽测试

从CrystalDiskMark测速结果来看,顺序读取3531.8MB/s、顺序写入2956.2MB/s的实测成绩满足了官标3500/2900的性能指标。4K随机读写大约335K/375K IOPS,超过官标的330K/360K性能指标。

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基准测试2:PCMark 8实用性能测试

PCMark 8存储测试问世时间已有多年,但依然是当前最好用的固态硬盘性能基准测试之一。测试项目选择贴近家用、设计和办公,实用性强;记录-回放式的原理确保了其测试准确性。致钛PC005 Active在PCMark 8存储测试中取得了5084的成绩,属于高端NVMe固态硬盘水平。

致钛PC005 Active 1TB固态硬盘评测

或许有朋友会感觉这个成绩不够高。确实,同其他采用慧荣SM2262EN主控的NVMe固态硬盘相比,致钛PC005 Active的PCMark 8存储测试成绩偏低20分以上,几乎差出一个性能等级。这倒不是因为国产闪存性能不济,而是PC005 Active使用的SLC缓存策略比较原始,类似于3年前的Intel 760p所采用的固定容量模式:1TB版本仅有10GB左右的SLC缓存,持久SLC缓存仅有3GB,过小的容量阻碍了它获得更高的PCMark 8存储成绩。

目前还不清楚PC005 Active未使用当代SLC缓存算法的具体原因究竟是某些闪存功能尚不支持,还是固件算法有待磨合和升级。解决好SLC缓存的问题,致钛就可以真正进入旗舰级行列。

基准测试3:节能测试

NVMe固态硬盘的节能特性包括ASPM和APST两种,前者同时受BIOS和操作系统设置影响,后者则主要受操作系统中两个隐藏电源选项以及SSD固件预设的控制。在BIOS设置中开启PCIE ASPM电源管理,并在Windows电源选项-高级电源设置-PCI Express-链接状态电源管理中选择“最大节省量”,即可开启ASPM节能。开启结果可以通过HWiNFO64软件进行确认,出现L1 Entry代表已经开启。

致钛PC005 Active 1TB固态硬盘评测

APST则是另外一套节能体系,下图是Windows 10不同电源计划中有关APST的预设,包括空闲超时和延迟约束两部分,前者决定空闲时段超过一定时长后就可以让NVMe固态硬盘进入PS省电状态,后者则决定能进入的PS状态深度。

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结合致钛PC005 Active的APST预设,默认任何电源选项下它都能在闲时进入PS2节能状态;在使用电池+高性能电源计划下可以闲时进入PS3电源状态,在均衡和节能电源计划下可以闲时进入PS4电源状态。

致钛PC005 Active 1TB固态硬盘评测

在闲置超时200ms、延迟约束15ms、开启ASPM节能的设定下,致钛PC005 Active最多可进入PS3状态。于室温23度、被动散热条件下测试,CrystalDiskInfo温度读数25度,相比节能全关状态的35度下降了10度,效果明显。

致钛PC005 Active 1TB固态硬盘评测

开启节能的情况下致钛PC005 Active的CrystalDiskMark有轻微下滑。

致钛PC005 Active 1TB固态硬盘评测

PCMark 10完整系统盘基准测试成绩对比:平均存取时间略有增加,性能小幅下降。

致钛PC005 Active 1TB固态硬盘评测

基准测试4:温度测试

这个测试采取关闭一切节能特性的方式进行。使用IOMeter进行128K Q8T8顺序读取(8GB LBA),使SSD可以持续维持活动状态。测试开始73秒后致钛PC005 Active报告的温度数值达到70度,开始限速,顺序读取速度在1600MB/s到3500MB/s之间波动。温度在66度到70度之间变化。

致钛PC005 Active 1TB固态硬盘评测

进阶测试

进阶测试项目1:SLC缓存及性能衰减测试

空盘条件下致钛PC005 Active 1TB拥有大约10GB的SLC写入缓存空间。缓存容量较小是影响致钛PC005 Active迈入旗舰级性能范围的一个原因。当然缓存小并不总是坏事,后续的测试中我们还会发现它的亮点。

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利用IOMeter向盘内填充477GB容量的不可压缩数据之后,CrystalDiskMark的测速成绩相比空盘时略有下降,这是慧荣主控的一个固有特点。

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PCMark 10完整系统盘基准测试的成绩变化也比较明显。在使用固定SLC模式的情况下依然出现了过半盘使用掉速现象,有些令人意外。出现这个问题的大多数是采用动态SLC缓存的SSD,特别是小容量型号中比较容易出现(SLC缓存释放对使用性能产生干扰)。

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不过测试数据量相对较小的PCMark 8就不会有这个问题。50%空间使用率下的成绩和空盘时无异。

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半盘使用状态下性能下降,无非就这么几个可能的原因:DRAM缓存管理不了全部闪存空间、50%占用后固件自动转换了SLC缓存模式、SLC缓存释放干扰了性能(GC垃圾回收策略)。致钛PC005 Active的问题可能出在上述第三个因素上。

进阶测试项目2:4KB QD32 随机写入离散度测试

无文件系统下使用IOMeter进行128K QD32持续写入半小时。SLC缓存容量约为10GB,缓存外的顺序写入速度大约774MB/s。

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空闲15分钟后改用4K QD32随机写入5000秒并每秒记录。

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最后500秒平均IOPS:22090

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进阶测试项目3:PCMARK 8扩展存储测试之性能一致性部分(稳定态家用环境性能)

这个测试主要是给家用最恶劣环境下的性能参考(全盘不留任何剩余空间,禁用了Windows文件系统缓存跑纯RAW模式)。

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初看这张图表会感觉:怎么波动会这么厉害?PCMark 8扩展测试的每个阶段也是按照标准测试项目顺序来进行的,只是每个项目间不再预留30秒空闲整理时间,Photoshop Heavy排在全部10个测试项目中的第四位。如果仔细分析致钛PC005 Aciive的PCMark 8扩展测试日志就会发现,它在负载相对较轻的读取测试中表现相比其他SSD慢一些,这显然是垃圾回收操作影响的,加之只有10GB容量的小容量SLC缓存设定,在进行轻负载项目的过程中也在做SLC缓存的释放,所以影响了轻载项目的成绩,但等进行至第四项重负载Photoshop测试时,又就能以满血(缓存)状态上阵,爆发出强劲存取性能。

总结:

国产长江存储闪存起步虽晚但起点很高,Xtacking技术的发展潜力也很大。作为长江存储的原厂固态硬盘,致钛PC005 Active使用无二级OP设计,比1000GB容量规格的SSD实际可用容量多出23GB左右。

PC005 Active采用了成熟的慧荣SM2262EN主控,优势包括节能兼容性较好、待机温度低等等。当前版本固件采用的缓存算法适合写入较少的中轻度家庭电脑日常使用,如果未来能够加入智能动态缓存可以更好地兼顾轻负载和中等偏重负载下的使用效能。

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