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国产长江存储3D闪存首发测试

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Essence 发表于 2020-5-7 13:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
点击数:2644|回复数:18
专注3D闪存设计与制造的长江存储在上个月刚刚宣布了第二代128层堆叠3D闪存,除了堆叠层数追上世界一流水平,Xtacking架构的创新也得到了业界一致认可。不过对于众多吃瓜网友来说,急切盼望的是能够直接用上国产闪存的终端产品:固态硬盘。


最近PCEVA通过特殊渠道获得了一张采用长江存储3D闪存的固态硬盘,虽然样品的容量仅有120GB,但对了解国产闪存具有极高的参考价值。


单从外观来看,这张固态硬盘甚至没有自己的名字,我们姑且就把它叫做SATA SSD。

打开塑料外壳,映入眼帘的是大家熟悉的群联PS3111硬件方案,DRAMLess无缓存设计,属于入门级SATA固态硬盘的常规做法。群联的这颗PS3111主控发热量比慧荣小的多,所以使用塑料外壳不会有什么影响。

与群联PS3111主控搭配的是两颗编号为CA59G54AOA的闪存颗粒,总容量128GB。到此为止还是很难将它和长江存储联系起来。

通过phison_flash_id检测结果可知,该闪存为YMTC YMN08TB1W00U1B,正宗国产长江存储3D闪存!由于没有来自长江存储的闪存资料,对于这个编号的具体含义我们不得而知,不过通过时间节点可以肯定,它应该属于长江存储的第一代64层堆叠3D TLC闪存。


简单介绍一下PHISON的闪存编号规律,第一排是颗粒编号:
第一位是颗粒厂商,T=Toshiba,I=IMFT,从目前来看C=YMTC(Yangtze Memory Technologies Co., Ltd),即长(C)江存储。
第二位是封装类型,T=TSOP,A=BGA
第三四位是闪存类型,58=2D NAND,59=3D NAND


第二排是生产日期,O2003=2020年第3周,对应1月13日到19日之间。闪存封装日期略早于新冠肺炎武汉开始封城时间,晶圆的制造日期比这个时间点更早。实际上即便在疫情发展时间,位于武汉的长江存储也没有停产。

背面还有两个空闪存位。PS3111主控方案最大可以支持到1TB容量。从定位来说,120GB当属现在的入门级产品。

测试平台:

CPU:Intel Core i5 7700K @4.8Ghz(所有CPU节能特性关闭)
主板:华硕ROG STRIX Z270F Gaming
内存:影驰Gamer II DDR4 3000 8GB*2
硬盘:浦科特M8V 512GB(系统盘)
         SATA SSD 128GB(FW:SBFMP1.3)
         Liteon MU3 120GB(FW:F/W:1.1)
系统:Windows 10 Pro 1903
驱动:系统默认storahci

CrystalDiskInfo信息识别:
CrystalDiskInfo对于群联PS3111方案的支持一直不是很上心,未能识别的SMART项目中,A8代表SATA PHY错误计数、AA使用16进制高低位存储出厂和新增坏块数量、AD使用16进制高低位存储闪存最大和平均擦除次数、DA代表CRC错误计数、E7代表剩余健康度百分比,F1主机写入量的单位是GB。



通过TxBENCH识别可以看到,这颗“SATA SSD”支持DIPM节能,不支持HIPM和DevSlp节能,这也是群联固件的常规做法:在节能特性主动权掌握在主控手中,减少兼容性故障的同时,尽可能实现较低功耗。



对照测试产品介绍:建兴MU3 120GB,同样使用群联PS3111主控,不同的是搭配铠侠BiCS4 3D TLC闪存(96层堆叠),具备二级OP预留空间,用户可用容量相应会小一些。简单来说,这是一个同主控、同容量级、不同闪存的对照测试。


需要特别说明的是,除了闪存不同之外,这两张固态硬盘对应的固件也不同,二者的性能差异不排除有固件因素影响。由于群联和铠侠长期合作,在固件成熟度和优化上可能有一定发展时间上的优势,长江存储未来也可能有更多的成长空间。

基准测试

基准测试1:CrystalDiskMark
通过CrystalDiskMark测试来看,长江存储64层堆叠3D TLC闪存的写入速度比铠侠96层堆叠3D TLC略低一些。



基准测试2:PC Mark 7测试
SATA SSD 128GB(S11+YMTC):5122,RAW分数5237



Liteon MU3 120GB(S11+BiCS4):5221,RAW分数5670



基准测试3:PCMark 8测试
SATA SSD 128GB(S11+YMTC):4889



Liteon MU3 120GB(S11+BiCS4):4900


两款固态硬盘的性能跟它们的容量一样,都是入门级水平。对于主打性价比的小容量固态硬盘而言,这个性能已经能够满足办公和普通家用。包括游戏在内的一些常见应用都是以读取为主,小容量SSD比较欠缺的写入性能短板并不会在轻负载使用中直接体现。

基准测试4:PCMark 10快速系统盘测试:
PCMark 10快速系统盘测试针对的是较小容量的系统盘所进行的短程轻负载测试,需要至少10GB可用空间,单次测试产生23GB数据写入量。使用国产长江存储3D TLC闪存的SATA SSD 128GB获得700分,存储带宽89.75MB/s,平均存取时间192μs。



同Liteon MU3 120GB以及2TB 7200RPM机械盘(非SMR)进行性能对照:


入门级SATA固态硬盘的性能一直承受着很多非议,但再怎么不济,也能压倒性地胜过机械硬盘。虽然Windows 10正在改进索引算法,改善机械硬盘的性能表现,但二者之间依然有着极大的性能鸿沟,用120GB固态硬盘做个系统盘还是很不错的。

基准测试5:SLC Cache测试
由于群联主控支持全零数据压缩,所以不能像其他固态硬盘那样使用HDTach测试全盘范围写入速度曲线。不过PS3111本身使用固定容量的SLC缓存,使用HDTune的文件基准测试也能够轻松完成测试。


两款固态硬盘的SLC缓存策略出奇一致,都具备5GB出头的SLC缓存。不同的是写入速度依然是BiCS4更胜一筹。


进阶测试

进阶测试项目1:随机读写理论测试
使用国产长江存储闪存的SATA SSD 128GB的4KB随机读取比使用铠侠BiCS4闪存的Liteon MU3 120G慢7%~15%。



4KB随机写入,由于测试数据都位于SLC缓存以内,二者差距不大。



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,空闲15分钟后改用4K QD32随机写入5000秒并每秒记录。

128K QD32持续写入,持续45分钟,每秒记录写入速度(MB/s)。这一过程是为了覆盖写入全盘空间,让闪存中尽可能都写有数据。



充分闲置休息后,改用4K QD32随机写入,持续5000秒,每秒记录:


离散度表现差异不大,毕竟是同款主控,固件策略上大体一致。

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)。


重负载下写入速度较慢的影响被放大了。不过话说回来,这种小容量、入门级固态硬盘原本就是不是设计用来承担高负载应用的。

进阶测试项目4:PCMark 10盘性能一致性测试和写放大分析:
PCMark 10的盘性能一致性测试需要10~20小时时间,YMTC SATA 128GB实际使用了大约13个小时完成,属于重负载读写压力测试。加入这个测试主要是为了验证SSD在极端读写压力下的稳定性。


UL Benchmark表示一次测试会产生最小23TB的写入量,不过由于写入速度比较慢,实际写入量远低于这一预计值。

全部测试完成之后,这颗固态硬盘的主机写入量总计3360GB,约合3.3TB。SMART信息中E7剩余健康度95%。据此推算,固件预设的总写入寿命为65TBW左右。

将CDI显示方式改为16进制,通过AD项可以看到闪存擦写次数统计。换算后可知当前闪存平均擦写42次,最大擦写73次。综合主机写入量计算,整体写入放大率为1.6。


在上面的测试结束后,我又以IOMeter顺序写入的方式为其增加了2169GB的写入量,最终闪存平均擦除次数为63次,最大擦除次数99次,时间有限暂时只能写这么多。在此状态下,重复进行了一些简单的性能测试,成绩同全新状态时相比没有明显衰减。





总结:
这是我们首次有机会直接测试国产长江存储3D闪存的性能表现,虽然只是一款入门级的SATA产品,但这是国货固态硬盘迈出的坚实一步。它的意义不仅在于实现了国产从零到有的变化,更会压缩那些劣质固态硬盘的生存空间,为用户提供一个实惠和值得放心的选择。

在有限的测试时间里,我们测试了这张采用国产闪存的固态硬盘的理论和实用性能,并对重负载使用情况下的稳定性进行了初步的检验,在超出其设计使用环境的读写压力下经受住了考验,没有出现掉盘等意外情况。

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yhhuada66 发表于 2020-5-7 13:30 | 显示全部楼层
不错不错,128层3d nand有产品面世了估计性能会更好,多了一个选择
digitalboy163 发表于 2020-5-7 13:45 | 显示全部楼层
终于等到国产了,有机会一定支持
来自安卓客户端来自安卓客户端
jy201512 发表于 2020-5-7 16:00 | 显示全部楼层
出3T以上的话 支持下
doymll 发表于 2020-5-7 16:03 | 显示全部楼层
期待能支持国产那一天
guangyunjian 发表于 2020-5-7 20:21 | 显示全部楼层
容量太小了,期待大容量降价
haierccc 发表于 2020-5-7 21:20 | 显示全部楼层
感动啊,热干面啊。。
终于看到国产SSD和国产内存条了。
另外请教一下,上文的:这颗“SATA SSD”支持DIPM节能,不支持HIPM和DevSlp节能,这也是群联固件的常规做法:在节能特性主动权掌握在主控手中,减少兼容性故障的同时,尽可能实现较低功耗。
该怎么理解呢?
xdd6622 发表于 2020-5-7 22:09 | 显示全部楼层
支持国产。。。。
Essence  楼主| 发表于 2020-5-7 22:37 | 显示全部楼层
haierccc 发表于 2020-5-7 21:20
感动啊,热干面啊。。
终于看到国产SSD和国产内存条了。
另外请教一下,上文的:这颗“SATA SSD”支持DIPM ...

DIPM是由SSD端主动发起的,SSD自己可以尽可能掌握主动权。HIPM是主机端发起,SSD可以选择不支持这个特性,减少麻烦。
haierccc 发表于 2020-5-7 22:42 | 显示全部楼层
Essence 发表于 2020-5-7 22:37
DIPM是由SSD端主动发起的,SSD自己可以尽可能掌握主动权。HIPM是主机端发起,SSD可以选择不支持这个特性 ...

原来如此!        
muya1987 发表于 2020-5-7 23:35 | 显示全部楼层
还可以啊,等着128层堆叠的颗粒,低价的大容量SSD,不知道能不能靠国产实现。
tx97 发表于 2020-5-8 00:14 | 显示全部楼层
终于等到这一天,以后买SSD一定支持国产
saintluffy 发表于 2020-5-8 09:21 | 显示全部楼层
汗死,还以为国产开挂了,这么快就有128层的了
redyan9985 发表于 2020-5-8 09:22 | 显示全部楼层
入门水平,使用很ok,比大号U盘强。
七月流火 发表于 2020-5-8 11:43 | 显示全部楼层
大容量ssd白菜价看来是不远了,三星东芝他们的日子不好过了
copyleft2000 发表于 2020-5-8 16:03 | 显示全部楼层
这个性能与紫光S100性能差不多
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tiancai2nd 发表于 2020-5-8 18:27 | 显示全部楼层
七月流火 发表于 2020-5-8 11:43
大容量ssd白菜价看来是不远了,三星东芝他们的日子不好过了

我觉得国产货成本要想跟三星、东芝比,起码十年吧
现在在性能略弱的情况下,价格能跟国外品牌持平就已经谢天谢地了
sonic613 发表于 2020-5-12 14:32 | 显示全部楼层
现在就等价格出来,白菜价不是梦了
copyleft2000 发表于 2020-5-13 20:33 | 显示全部楼层
我觉得国产SSD定位不能局限在120G做系统盘的层面,应该考虑大容量完全替代入门级办公,家用硬盘的层面。
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