固态硬盘产品PST测试汇总与分析 - 2017Q1

TLC颗粒写入速度的问题

还记得Intel X25-E即使32GB也能够有170MB/s的持续写入速度，而X25-M 80GB也不过80MB/s不到的持续写入速度么？因为SLC的持续写入速度一般比MLC快n倍，TLC的写入速度理论会比MLC再低n倍，因此会出现SATA 3接口的240GB/480GB甚至960GB的TLC SSD，读取550MB/s，持续写入才80 ~ 120MB/s的情况。



某些TLC SSD为何写入看上去写入并不慢呢？如图所示，三星21nm 2D TLC 64Gbit Die 的写入速度经过各种特殊优化后，可以保证SLC模式40MB/s，TLC模式10MB/s和SLC->TLC转换模式8MB/s的持续传输率（很容易理解，8GB有8MB/s的话，128GB的SSD就有128MB/s的持续写入了，只要主控性能够，通道数和CE数能够并发，容量翻倍持续写入也翻倍，到512GB基本就能满足SATA 3接口速度了，TLC SSD可以买512GB及以上的也是这个道理），这个速度就勉强能接受了，而这类优化是需要硬件和固件相结合的。

既然本段是闪迪固态硬盘，下面我来介绍下闪迪的19nm 2D TLC的情况。（东芝和闪迪颗粒同晶圆厂制造，因此下面说的部分硬件专利技术东芝可能也会采用）



首先是ABL架构的优化（东芝和闪迪颗粒都会有），ABL全称（All bit line），意思是在MLC的每根位线上都有连接到检测放大器，而检测放大器则是和页缓存互联的，所以可以单双页同时传输数据，因此这个技术能够大量提升MLC的写入性能，据测试基本接近2倍，而且相比传统HBL架构，在工作时闪存和闪存之间的干扰也降低了许多，还能有效降低功耗。之前的MLC架构是单/双位线共享单个检测放大器，也就是HBL（Half bit line）。



最上面的是19nm MLC，然后第二行是56nm的TLC，最下面就是这次闪迪的19nm TLC了。每个电压状态之间的间距越来越小，更容易搞错状态造成数据错误。



如图所示，每个电压状态之间间距（余量），会受到读取/编程干扰，P/E和掉电数据保存期，温度变化影响。而蓝色电压状态宽度，则受到编程方式，ECC纠错能力和闪存存储单元受到制程提升后单元之间的耦合效应影响。



高温能够增加闪存活性，降低出错率并提高传输速度。一般来说持续写入的时候SSD的温度较高，当读取的时候温度较低会造成错误率增加，因为要来回调节适当的读取电压。





这张图是三星840 21nm 2D TLC 在不同温度下的读取速度变化，反映了不同温度下读取错误变化造成的性能降低，在低温下需要多次调整读取电压来进行纠错补偿，代价是惨痛的。

闪迪和东芝的19nm 2D TLC是如何做的？在颗粒内部集成了温度补偿技术，也就是根据颗粒写入和读取时候的温度来自适应补偿读取电压。



加上温度补偿技术后，即可大幅度降低读取错误率，间接提升传输率。（换句话说东芝和闪迪的颗粒高温烘烤掉速表现就会比三星好。）



理论上SSD容量做大后写入传输率也可依靠并发操作大幅度提升，大容量的颗粒内部是由很多Die堆积而成，要防止超出定义温度标准，为此颗粒内部还加了数字温度检测，可以提供给SSD主控信息，必要时进行适当限速降温。



依靠在闪存的Word Line之间增加空气间隙，达到降低闪存存储单元之间耦合干扰，实际表现可以让19nm制程的耦合干扰降低到24nm制程的程度。（硬件专利，东芝和闪迪均支持）还有一些硬件专利技术是提高稳定性和降低功耗的，但对性能影响不大，这里就不介绍了。



如图，最终经过这些特殊优化后的闪迪19nm 2D TLC颗粒真实性能可以达到128Gbit Die 18MB/s的持续写入速度，也就是每16GB有18MB/s。搭载了这么多听上去很牛的技术后，终于能安安稳稳的使用TLC颗粒了，你们说这个开发成本怎么办？因此TLC的型号比下面提到的MLC型号还贵也就理所当然了。

又是巨作啊 支持！

闪迪普速和加强版系列分析：等的就是你，低价够用2D MLC



闪迪加强版和普速的主控方案原本的定位均是工控机市场，加强版的随机性能不输于早期的主流SSD，持续性能速度稳定，比固件渣优化的TLC产品实惠。闪迪普速这块盘的持续读写性能非常出众，随机性能受主控硬件规格太老而影响，日常使用足够，关键是价格和加强版差不太多，建议选择前者。



闪迪加强版用的是SM2246XT主控和定制固件，主控内部缓存是256KB SRAM X 2，随机读取的时候会有读放大（无大缓存，映射表每次读取数据时需要频繁加载），因此4KB表现不如有外置缓存的SSD好看，但是不影响综合表现，更何况MLC保证了写入的性能。

闪迪加强版 1Znm 240GB MLC 烘烤测试和掉速验证





由于外壳是全塑料的，因此我把盘拆了让PCB直接放在炉子前烘烤，温度是130度不到。

烘烤前基准测试：









然后连续3天，每天8小时，一共24小时无任何降速，测试通过。

闪迪SSD颗粒编号参照：

说完主控那就要说颗粒了，闪迪原厂的颗粒型号网上应该没有资料，这部分内容都是我自己的分析，并非来自官方内容。



闪迪至尊极速1代的颗粒为24nm HBL MLC，编号05091，LGA-52封装，Toggle 1.0接口



闪迪至尊高速1代的128GB有2种版本，一种是正反4颗19nm eX2 ABL MLC （猜测32Gb Die），每颗32GB（内部4 Dies封装），编号15004，猜测来自U110批次 。





另一种是正面2颗，后面空着，正面是2个64GB（64Gb Die，内部4 Dies封装）的19nm eX2 ABL MLC颗粒，编号05131。





闪迪至尊极速2代上采用的为19nm eX2 ABL MLC 编号05226颗粒，64Gb Die.



闪迪X210上采用的颗粒为19nm eX2 ABL MLC 编号05131颗粒，64Gb Die.







闪迪至尊超极速SSD上采用的闪迪1Ynm eX2 ABL MLC，编号05445 ，容量分别是32GB (64Gb Die , 4 Dies封装 )，64GB (64Gb Die , 8 Dies封装 )，128GB (64Gb Die , 16 Dies封装 )



闪迪X300s上采用的颗粒为闪迪1Ynm eX2 ABL MLC，编号15059，图中的为64GB (64Gb Die , 8 Dies封装 )



16 Dies封内部接线



闪迪至尊高速2代采用的颗粒为1Ynm eX3 ABL TLC，编号05444，128Gb Die，图中为4 Dies 封装。



闪迪加强版上的颗粒为1Znm eX2 ABL MLC ，编号05446，128Gb Die，图中为4 Dies 封装。



闪迪加强版会出现另一种1Ynm eX2 ABL 的MLC颗粒，编号05448，64Gb Die，图中8 Dies封装4CE。猜测来自新版U110，固件版本会是U21010RL，写入性能更强。

闪迪SSD固件定义判定：

闪迪产品固件型号第一个字母代表颗粒工艺，X代表19nm/1Ynm，Z代表15nm，第二个字母如果是2代表是MLC，如果是3则代表是TLC，至于那些R开头的固件版本号则是给特定的零售版产品的。

浴室的闪迪SSD评测：

闪迪至尊超极速 SanDisk Extreme Pro 评测
至尊极速 SanDisk Extreme II 评测
闪迪X110与Ultra Plus SSD评测

东芝固态硬盘

东芝固态硬盘主控分析： （以下内容均为个人分析整理，不代表官方数据）






东芝开发流片的主控尾号是XBG结尾（左上角），东芝购买别家主控授权打自己标（右上角），东芝买断授权并打磨成自家主控型号（左下角）

东芝SSD零售版型号：







如图，早期采用JMF61x主控的叫X-gale系列，太老旧就不细说了。
HDTS-1xxXZSWA = Toshiba Quark (Quark 1.0 = HG4 = 1Xnm MLC )
HDTS-2xxXZSTA = Toshiba Quark (Quark 2.0 = HG5d = 1Ynm MLC )
HDTS-3xxXZSTA = Toshiba Q Pro (Quark 2.5? = HG6y = 1Ynm 或 A19nm MLC )
HDTS-4xxXZSTA = Toshiba Q300 Pro (Quark 3.0 = HG6z = 必定A19nm MLC )
HDTS-6xxHZSTA = Toshiba Q200 EX (Quark 3.0 = HG6? 中国特供 = 必定A19nm MLC + 无作用的外置DRAM ）
HDTS-7xxXZSTA = Toshiba Q300 ( PS3110定制固件 = RG4 = A19nm eTLC )
xx代表容量，12 = 128GB , 25 = 256GB ...

东芝消费级SSD型号解析部分

THN  SN  J  256G  CS  U
         1    2   3       4   5

上图中1这个位置：SF代表SED（自加密），SN代表Non-SED（无自加密）
上图中2这个位置：代表主控类型，C代表DAIKOKU东芝自主研发主控（HG3系列-第三代主控配32nm MLC），S代表SandForce 2281打磨配订制版固件（HG4系列-第四代主控搭配24nm ABL MLC 持续写入是别家SF2281的2倍），Y代表JMF66x订制版，Z代表JMF61x订制版，F代表Marvell 88SS9187原型改进重新流片版（HG5系列TC58NC5HA9GST-A2P），H代表Marvell 88SS9187原型改进重新流片第二版，（HG5d系列TC58NC5HA9GST-A3P，这个d代表DevSleep支持），J代表基于Marvell 88SS9189原型改进重新流片版（HG6系列TC358790XBG）
上图中3这个位置：代表容量，***GB代表多少GB，***P代表PLP（带掉电保护型号）容量多少GB，*T**代表超过1000GB的容量型号（例如1T02代表1024GB）
上图中4这个位置：AC：Micro-SATA，MC: mSATA, BS: 2.5英寸9.5 mm SATA接口，CS: 2.5英寸7 mm SATA接口，DN, 8N: M.2 2280-D2-B-M (SATA 接口)
上图中5这个位置：代表闪存类型，J代表32nm MLC，P代表 24nm MLC Type A，R代表24nm MLC Type B，S代表19nm MLC Type A，T代表19nm MLC Type C，U代表A19nm 64Gb MLC，X代表A19nm 128Gb MLC，3代表19nm eMLC Type C，Z代表A19nm eMLC 64Gb，如果是D，则代表SSD内会有缓存。

东芝消费级SSD型号解析部分

THN  SN  J  256G  CS  U
         1    2   3       4   5

上图中1这个位置：SF代表SED（自加密），SN代表Non-SED（无自加密）
上图中2这个位置：代表主控类型，C代表DAIKOKU东芝自主研发主控（HG3系列-第三代主控配32nm MLC），S代表SandForce 2281打磨配订制版固件（HG4系列-第四代主控搭配24nm ABL MLC 持续写入是别家SF2281的2倍），Y代表JMF66x订制版，Z代表JMF61x订制版，F代表Marvell 88SS9187原型改进重新流片版（HG5系列TC58NC5HA9GST-A2P），H代表Marvell 88SS9187原型改进重新流片第二版，（HG5d系列TC58NC5HA9GST-A3P，这个d代表DevSleep支持），J代表基于Marvell 88SS9189原型改进重新流片版（HG6系列TC358790XBG）
上图中3这个位置：代表容量，***GB代表多少GB，***P代表PLP（带掉电保护型号）容量多少GB，*T**代表超过1000GB的容量型号（例如1T02代表1024GB）
上图中4这个位置：AC：Micro-SATA，MC: mSATA, BS: 2.5英寸9.5 mm SATA接口，CS: 2.5英寸7 mm SATA接口，DN, 8N: M.2 2280-D2-B-M (SATA 接口)
上图中5这个位置：代表闪存类型，J代表32nm MLC，P代表 24nm MLC Type A，R代表24nm MLC Type B，S代表19nm MLC Type A，T代表19nm MLC Type C，U代表A19nm 64Gb MLC，X代表A19nm 128Gb MLC，3代表19nm eMLC Type C，Z代表A19nm eMLC 64Gb，如果是D，则代表SSD内会有缓存。

东芝消费级SSD固件代码解析部分

J U R A 0101
1 2 3 4     5

上图中1这个位置：代表主控类型，C代表DAIKOKU东芝自主研发主控（HG3系列-第三代主控配32nm MLC），S代表SandForce 2281打磨配订制版固件（HG4系列-第四代主控搭配24nm ABL MLC 持续写入是别家SF2281的2倍），Y代表JMF66x订制版，Z代表JMF61x订制版，F代表Marvell 88SS9187原型改进重新流片版（HG5系列TC58NC5HA9GST-A2P），H代表Marvell 88SS9187原型改进重新流片第二版，（HG5d系列TC58NC5HA9GST-A3P，这个d代表DevSleep支持），J代表基于Marvell 88SS9189原型改进重新流片版（HG6系列TC358790XBG）
上图中2这个位置：代表闪存类型，J代表32nm MLC，P代表 24nm MLC Type A，R代表24nm MLC Type B，S代表19nm MLC Type A，T代表19nm MLC Type C，U代表A19nm 64Gb MLC，X代表A19nm 128Gb MLC，3代表19nm eMLC Type C，Z代表A19nm eMLC 64Gb。
上图中3这个位置：代表特殊代码，G代表官方OEM版，R代表官方零售版，E代表企业级产品，L代表联想，A代表苹果...等
上图中4这个位置：低容量消费级是A，1TB大容量的是B，企业级是T。
上图中5这个位置是固件版本号。

浴室的东芝SSD评测：

东芝Q Pro 256GB SSD深入评测和分析
东芝Q Pro 256GB 锁 120GB全盘SLC加速模式测试

贴外话：

截止目前为止，个人对市售TLC SSD产品评价：速度和软件优化都不错的三星850 Evo，售后好速度佳的闪迪至尊高速2代，品质佳软件渣价格有点坑的东芝Q300（OCZ Trion 100同方案），品控差的各种非颗粒生产厂家配的SM2256+白片。

颗粒成本：以三星工艺技术为例，一个12寸晶圆，三星采用16nm工艺可以切割出750多片的64Gb MLC Flash Die，同样采用16nm工艺可以切割出1000多片的64Gb TLC Flash Die，以每个晶圆 1500美金成本计算，每个64Gb MLC Flash Die的成本是2.2美金，每个64Gb TLC Flash Die的成本是1.7美金，可以看出同工艺同容量的条件下，TLC成本比MLC低23%

浴室的买买买~~动向：即浦科特M5S，Intel 520，ARC 100之后，目前朋友、客户和员工机标配已经改成闪迪加强版240GB。

闪存发展线路图：2015年9月更新

londbell 发表于 2015-10-1 21:56
我看还是卖499呀= =

下单立减60，即439，手机app下单再减1元，438

请问浴室大大：
1、很纠结，不知选购闪迪哪个好？
2、闪迪至尊高速3代何时上市，该不该等？
3、闪迪至尊高速2代和三星850evo 差不多价钱，该选哪个？

wispier 发表于 2015-10-2 11:33
下单立减60，即439，手机app下单再减1元，438

没= =我还不如去买Z400S，还有256GB版本的

闪迪加强版 240G
京东已经下单了~
可以换掉M4了~
这方面要求不高,稳定就行~

liushuaihn 发表于 2015-10-2 15:27
闪迪加强版 240G
京东已经下单了~
可以换掉M4了~

对，我也在考虑，可国庆节京东不降价优惠，不过我有500-30的优惠卷。我也要求不高，稳定，也不经常拷贝大文件，等