2024存储趋势:变与不变
我们从闪存、主控到SSD三个方面,分别讨论2024年存储趋势的变与不变。
闪存:接口速度、性能表现再提升
2024年,闪存迎来了新的技术爆发,各家产品都有所提升。
其中最为亮眼的是长江存储晶栈Xtacking 4.0技术新一代闪存,它已经被应用于致态TiPro9000 PCIe 5.0 SSD,提供14GB/s满速读取能力,具体产品分析见下文SSD点评部分。
三星在4月份和9月份分别宣布了第九代V-NAND TLC和QLC版本的量产(280层堆叠),闪存接口速度3200MT/s。
美光在7月份宣布了276层堆叠的G9 TLC(实际为美光第七代,G9是为了对标三星第九代)闪存,接口速度最高3600MT/s。不过并不是所有的美光G9 闪存都能提供3600MT/s的接口速度,比如美光2650 SSD所用闪存的实际接口速度为2400MT/s。
铠侠也在7月份量产了第八代BiCS闪存,新闪存堆叠层数为218层。虽然堆叠层数上没有优势,但BiCS8也带来了大量升级,其中就包括新引入的CBA(CMOS Direct Bonded to Array)和OPS(On Pitch SGD)技术。铠侠的CBA类似于长江存储晶栈Xtacking,将CMOS电路和存储阵列部分放在单独的晶圆上制造,而后粘合在一起,优点是可以解决两部分制造工艺上的冲突,便于实现更高的闪存接口速度。
SK海力士在11月宣布量产全球首款321层堆叠的3D TLC闪存,接口速度从上代3200MT/s提高到3600MT/s。SK海力士开发了低应力材料并引入自动对准技术满足3堆栈的需要。
JEDEC和开放NAND闪存接口工作组(ONFI)联合制定的JESD230G规范在10月份发布,相比之前的规范,NAND闪存接口的最大传输速率提升至4800MT/s。如果说2400MT/s开启了主流级PCIe 4.0 SSD满速读写的大门,那么未来4800MT/s将开启四通道主流级PCIe 5.0总线饱和的新时代。
JESD230G还提出了SCA独立命令/地址总线协议。SCA让命令/地址(CA)和数据总线并发传输,提高了NAND接口效率。
主控:高速高能效、PCIe 5.0年底爆发
2024年很多SSD主控开始打出能效牌,并全面搭配2400MT/s闪存使用,开始追赶在这方面已经领先两年时间的致态TiPlus7100。
三星应用在990 EVO和990 EVO Plus当中的Piccolo短笛主控使用5纳米工艺制造,三星宣称其在顺序读写工况下可以带来大约70%的MB/s/W能效提升。不过从高性价比SSD横评中来看,990 EVO的能效表现尚不如致态TiPlus7100出色。
受限于制造成本,瞄准高性价比的主流级SSD主控尚未全面过渡到7nm制程。在12nm工艺下深挖电源管理潜能提升能效表现,就成了当前主控的发展方向。比如2024年开始应用于江波龙FORESEE XP2300等SSD中的慧荣SM2268XT2主控,相比其前身SM2268XT除了提升闪存接口速度到最高3600MT/s之外,还将PS3和PS4待机状态下的功耗分别降低了20%和17%。
群联PS5027-E27T也在2024年开始得到应用,相比之前的PS5021-E21T,顺序读取速度从5000MB/s提升到7400MB/s,性能提升48%。以1TB版本为例,平均活动功耗只增加了30%,整体能效表现同样是得到了提升。
PCIe 5.0 SSD主控在年底迎来爆发,除了之前已经实现商用的群联PS5026-E26和英轫IG5666两款8通道旗舰级DRAMBased方案之外,玩家们期待已久的慧荣SM2508主控终于首次亮相。这款主控使用台积电6nm工艺,将SSD功耗控制到7W以内,从而适应高端笔记本电脑的安装使用需求。
英轫在3月份宣布第九款自研芯片YRS820成功量产。YRS820是一款外置DRAM缓存的旗舰主控方案,基于RISC-V开源指令架构,采用PCIe 5.0 x4接口,拥有8个闪存通道,支持NVMe 2.0协议。顺序读写速度可达14/12 GB/s。采用YRS820的梵想S990在10月底发布,不过目前尚未看到产品上市的消息。
联芸也正式展出了MAP1802主控,这款主控具有非常高的规格:4通道DRAMLess方案,顺序读写速度可以达到14800/14200 MB/s,当然这个速度需要搭配4800MT/s接口速度的闪存才能实现。目前还没有如此快的闪存问世,所以MAP1802主控还需要耐心等待才能迎来它的高光时刻。MAP1806同样是PCIe 5.0接口DRAMLess方案,但闪存通道数量增加到8个,最高可支持3600MT/s闪存,只要搭配现有2400MT/s闪存应该就能实现其标称的14800/14000 MB/s顺序读写速度。
主机端方面,AMD锐龙桌面平台早就全面支持PCIe 5.0 SSD,不变的是移动端的锐龙AI 300系列依然不支持PCIe 5.0。英特尔酷睿桌面平台对PCIe 5.0 SSD的支持则得到增强。新一代酷睿Ultra 200S处理器开始提供PCIe 5.0 x4直连通道,SSD可以直接驶上低延迟的专用快车道,而无需像14代酷睿平台那样向显卡借道。
SSD:PCIe 5.0迎普及化曙光,4通道DL仍是主流
这部分我们主要回顾PCEVA在2024年评测的SSD产品,并进行简要的点评。
首先是旗舰级产品的评测回顾:
致态TiPro9000在2024年底正式亮相,用实力宣告PCIe 5.0 SSD的致态时刻到来。TiPro9000使用长江存储新一代晶栈Xtacking 4.0架构闪存。8通道主控搭配完整容量的LPDDR4缓存,标称顺序读写14.0/12.5 GB/s,4K随机读写2000K/1600K IOPS。此外TiPro9000还充分优化了主控发热和电源管理,在不安装散热片的情况下首次具备了在笔记本中安装的实用性。
作为大雕510K的升级产品,技嘉大雕512K在沿用群联PS5026主控的基础上升级了接口速度更快(2000MT/s)的闪存,提供12400/11800 MB/s顺序读写能力。在随后的6月份,技嘉又推出了更快的大雕514K SSD,搭配2400MT/s闪存,提供14500/12700 MB/s顺序读写性能。
铠侠VD10采用四通道群联PS5031-E31主控,搭配3200MT/s接口速度的铠侠BiCS8闪存,具备10000 MB/s的顺序读取能力,实现了之前8通道方案搭配1600MT/s闪存方能实现的效果,并且具备更好的能效表现。
SK海力士P41是一款读写性能强劲的经典8通道带缓存旗舰级PCIe 4.0 SSD,技术方案成熟可靠,闪存写入性能强劲,独立大缓存保障了全盘范围内的高效随机读写能力。可胜任高端电竞、内容创作等各种应用对存储系统的性能要求。
接下来是主流级高性价比SSD:
国内3A游戏大作《黑神话:悟空》在8月20日正式登录PC和PS5平台。长江存储同步推出了致态TiPlus7100《黑神话:悟空》联名版,给重走西游路玩家们提供强大助力。除了具备TiPlus7100领先的高性价比之外,联名版固态硬盘赠送的天命人专属ID身份卡,设计精美,也颇具收藏价值。
金士顿NV3使用了2000MT/s接口速度新一代闪存,顺序读取速度6000MB/s。在通过fio进行的全盘闪存直接读取测试中,成绩超越西数SN770等TLC SSD,展现出技术代差对性能的实际影响,成为打破QLC偏见的又一力证。
然后是商用消费级产品:
2024年我们先后测试了长江存储PC411和PC41Q两款商用消费级SSD。PC411应用长江存储晶栈®Xtacking® 3.0架构下最新一代的3D NAND闪存颗粒,在高效的4通道DRAMLess设计下实现了PCIe 4.0满速读取(总线饱和),实现了兼顾高性能、低功耗和高性价比的目标。我们还结合机械革命imini Pro520和雷神猎刃16两款机型,体验了PC411对整机使用体验的全面提升。
长江存储PC41Q展现出了超出同类QLC SSD的性能以及稳定性。我们还对PC41Q进行了全面的可靠性测试,包括6000次写入过程中异常断电、133%标称耐久度写入测试、高温烘烤模拟断电1年数据保存能力测试、旧文件读取掉速和自我恢复测试。PC41Q通过了各项测试,充分说明了长江存储QLC闪存的高品质。
江波龙XP2300使用慧荣SM2268XT2主控,搭配新一代236层堆叠3D TLC闪存,覆盖从256GB到4TB多种容量,顺序读写速度最高7400/6700 MB/s,4K随机读写最高1070K/1130K IOPS,紧跟AI时代潮流,提供4TB大容量以及全面和扎实的综合表现。
再之后是PSSD移动固态硬盘:
长江存储致态推出了容量更大、速度更快的移动固态硬盘新品:致态灵·先锋版。凭借长江存储晶栈Xtacking 3.0架构闪存的技术优势,致态灵·先锋版的缓外写入性能及能效表现超越了三星T9、闪迪E81至尊超极速和西数黑盘P40。
和致态灵·先锋版同期问世的还有致态天枢大师工具箱软件,分为SSD和PSSD两个版本,我们在文章和视频中对其进行了详解。
三星T9延续了三星在移动固态硬盘产品上的稳定性和兼容性口碑,通过了原厂在包括PC、手机、电视、游戏机和相机在内多达64台主机设备的兼容性验证。在PCEVA的测试中,三星T9 4TB具备917MB/s的缓外顺序写入能力,能够满足8K乃至12K超高分辨率视频记录的需求。
金士顿在2024年8月推出了XS1000红色限定款移动固态硬盘。在延续XS1000体积小重量轻功耗低优点的同时,与众不同的红色外观显得更加时尚,为希望用不同色彩表达自我个性的用户提供了更丰富的选择。
最后是企业级SSD:
长江存储PE321企业级固态硬盘采用自家第三代三维闪存技术打造,为数据中心和企业级服务器的平稳运行奠定坚实的基础。PE321的最大顺序读写速度(7400/7000 MB/s)和最大随机读写(1750K/640K IOPS)均处于行业领先水平。出色的随机读写低延迟表现,能够有效提升响应速度,满足高性能计算、人工智能、大数据、CDN等核心存储场景的需求。
忆恒创源PBlaze7 7A40使用平头哥镇岳510主控和长江存储Xtacking 3D TLC NAND闪存,实现了产品的全国产化,并在延续14GB/s满血读取能力的同时,将4K随机读取性能从PBlaze7 7940的2800K IOPS进一步提升到3300K IOPS,4K随机写性能则提升至1000K IOPS,也是目前基于TLC NAND,首个稳态下4K随机写性能突破百万IOPS的产品。
SSD全盘性能查询-性能排行榜:
相比轻松跑满接口带宽的读取速度,写入是当前消费级SSD的主要性能瓶颈。虽然SLC缓存可以起到应对爆发写入的作用,但闪存自身写入性能(也就是SSD缓外直写速度)依然影响到SLC缓存的释放效率,而混合读写正是制约SSD性能的关键因素。相对来说写入越强的闪存成本也就越高。
SSD全盘性能查询系统在2024年正式上线,除了顺序写入和4K随机写入数据之外,还提供了500秒写入性能排行榜。将我们今年评测过的2TB容量SSD结合近期京东售价,制作下面的关系分布图。横轴是售价(单位元),纵轴是500秒累计写入量。趋势线(下图中蓝色虚线)左上的型号性价比较高,右下的型号则是新上市或者价格仍有调整空间的产品。越靠上靠左,说明性价比越好。
可以看到,致态Tiplus 7100性价比优势非常突出,TiPro9000虽然刚刚开卖,定价也落在了合理区间。目前数据库还在完善阶段,今年会加大更新频次,给消费者更精准的参考建议,敬请关注。
2024年度SSD编辑选择奖:
致态TiPro9000:PCIe 5.0性能制霸
致态TiPro9000年度压轴登场,开启PCIe 5.0 SSD的致态时刻:长江存储晶栈®Xtacking® 4.0闪存,八通道主控搭配LPDDR4缓存,PCIe 5.0 x4满速读取,超强性能制霸全场。TiPro9000还具备出色的功耗控制,让PCIe 5.0 SSD告别风扇噪音,并且笔记本也能安装使用。
致态灵·先锋版PSSD:缓外高速写入
致态灵·先锋版移动固态硬盘使用了长江存储晶栈®Xtacking®架构闪存,顺序读写速度均达2000MB/s,2TB版本缓外直写速度高达1617MB/s,同时还具备出色的能效优势,能够满足iPhone15/16 Pro及以上或具备Type C外录功能无反相机的4K、8K乃至12K超高分辨率视频记录需求。此外致态还提供了天枢大师PSSD版管理软件以及加密软件,满足商用人士需求。
金士顿XS1000红色版:小巧轻便颜值在线
多数移动固态硬盘主打商务办公或是游戏电竞,金士顿XS1000R很好地填补了女性和时尚这方面的空白。XS1000本身具备小巧轻便的特点,并且通过单芯片方案实现了非常出色的功耗表现,更适合长期连接手机使用。红色版本的XS1000R相比普通XS1000没有额外溢价,性价比也是一个加分项。
总结
回顾整个2024年,原厂PCIe 5.0 SSD先是出现了三星990 EVO Plus这种实际只有PCIe 4.0速度的急功近利产品,直到年底问世的致态TiPro9000方才真正发挥出PCIe 5.0的技术优势,14GB/s满速读取能力和大幅改善的散热能力,拉开了PCIe 5.0普及化和实用化的序幕。铠侠随后发布了10GB/s读速的主流级PCIe 5.0产品VD10,SK海力士的PCB01以及它的零售版本Platinum P51预计也将在明年同大家见面。
PCIe 4.0接口的四通道DRAMLess方案继续挑起主流市场大旗,西数也推出了SN3000/SN5000和SN7100三款四位数新型号,试图通过提速保持竞争力。对于主流级SSD,玩家在注重性能的同时也关注其功耗表现。我们也在一些横评中引入了性能/功耗比测试,借助USB功耗仪和移动硬盘盒,测试SSD在顺序读取工况下的能效表现(下图数值越高越好)。
长江存储时隔3年推出新款PSSD移动固态硬盘,凭借晶栈Xtacking闪存技术优势,在性能和性能功耗比方面均有耀眼表现。在产品层面上,长江存储致态已经全面覆盖了存储产品的几乎所有品类,从消费级SSD、商用消费级SSD、企业级SSD、PSSD移动固态硬盘到各种存储卡,均能提供富有竞争力的产品。在11月,致态11.11京东销量超越三星,跃居SSD品类第一名,完成了从追赶者到领导者的转变。年底TiPro9000的问世则进一步巩固了致态在高性能市场的竞争力。
展望2025年,闪存除了堆叠层数继续增长之外,接口速度也将获得新的发展。7nm工艺新一代四通道DRAMLess主控,搭配3600MT/s乃至4800MT/s闪存,将给主流级PCIe 5.0 SSD带来新的发展机遇。
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