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六款主流級1TB M.2 SSD橫評:QLC與TLC的大亂鬥

2021-07-29 03:10:34

2012年,首款採用TLC快閃記憶體的SSD,三星840正式進入市場,它的效能與耐久度與當時市場普遍存在的MLC SSD相差甚遠,其實TLC的各種問題是等到後來的3D NAND工藝出來後才有所改善的,等到TLC與MLC各佔半壁江山已經是4年後的2016年的事情了,當然後續自然是TLC快閃記憶體主宰了市場,MLC逐漸隱退。

到了2018年,以英特爾660p與三星860 QVO的首批QLC SSD來了,但說真的QLC所面對的問題比TLC更大,雖然他們耐久度確實不如TLC SSD,但由於基本都是大容量所以總體寫入量是夠用的,主要問題還是他們SLC快取用光後的速度是HDD級的,這給人的印象太不好了,所以現在QLC搶佔市場的速度遠沒有當年TLC快。

當然了,之前測試的英特爾670p算重新整理了我對QLC SSD的認識,效能好得出乎意料,這引起我對這些主流級NVMe SSD的興趣,我們此前測試的SSD多數是以效能較好的中高階產品為主,但他們並不是SSD市場的全部,這種主流級的SSD佔了很大一部分市場,而且目前這級別的產品有TLC有QLC,品牌型號眾多,算是魚龍混雜的狀態。

就出貨的容量而言,目前256GB和512GB這種容量的佔大頭,128GB的容量太少了,1TB與2TB這種大容量產品市場佔有率在緩慢上升中,但2TB的價格實在太貴了。1TB的價格相對來說並不是高不可攀,當然它價格肯定要比512GB的要高,但就價效比而言它比512GB的好多了,主流級NVMe SSD 1TB這個容量目前售價多在600到800元左右,是個比較誘人的檔位,本次橫評就是要測試一些比較有代表性的主流級1TB SSD。

當然選擇1TB這個容量其實還有另一個考慮,就是512GB的QLC SSD表現太糟糕了,我不太建議選購非TB級的QLC SSD。

參測的六款主流級1TB NVMe SSD

目前主流級的NVMe SSD型號實在太多了,全部都測是不可能的,我們只選取了比較有代表性的六款產品,包括英特爾670p、鎧俠RC10、與西數SN550同款的閃迪至尊高速、西部資料SN350、英睿達P2與金士頓NV1,當中有用TLC的也有用QLC的,他們的價位基本都在600到800元之間。

西數SN350這款產品官方是沒有說明它用的快閃記憶體型號,但它的質保寫入量非常少,所以大家都從這極低的TBW猜測它用的是QLC快閃記憶體,但經過我們一番研究之後,可以從效能上判斷它用的是TLC快閃記憶體,只不過西數出於產品定位的考慮才把質保寫入量定這麼低,反正這東西是可以根據實際需求而定的,基本都小於產品的實際壽命。

英睿達P2這款產品是TLC與QLC混用的,官方也沒明說它用的是那種快閃記憶體,我們手頭上的這塊用的是QLC快閃記憶體。金士頓的NV1就更厲害了,它有群聯E13和慧榮SM2263XT兩種主控的版本, 快閃記憶體也是TLC/QLC混用的,不過金士頓這方面也是慣犯了,買他們家的東西就要有摸獎準備,我們手頭上這個是用慧榮主控的版本,配的QLC快閃記憶體。

英特爾SSD 670p 1TB最大連續讀取速度3500MB/s,最大連續寫入是2500MB/s,4K隨機最大讀寫IOPS分別為310000/340000,採用動態SLC快取演算法,最大SLC快取容量140GB,最小則是12GB,它採用單面設計,主控是慧榮SM2265G,快取是南亞的256MB DDR3,快閃記憶體則是英特爾第四代3D NAND,144層堆疊3D QLC,用了兩顆,單顆容量512GB。

鎧俠EXCERIA RC10 1TB最大連續讀取速度1700MB/s,最大連續寫入是1600MB/s,4K隨機最大讀寫IOPS分別為350000/400000,SLC快取容量是21GB,它採用單面設計,主控是定製版的群聯E12C,快取是三星的1GB DDR4,快閃記憶體則是鎧俠BiCS 4 96層堆疊3D TLC,用了四顆,單顆容量256GB。

閃迪至尊高速其實就是西數藍盤SN550,反正現在閃迪與西數是一家人,1TB的最大連續讀取速度2400MB/s,最大連續寫入是1950MB/s,4K隨機最大讀寫IOPS分別為345000/380000,SLC快取容量是12GB, 主控是閃迪自行設計的,沒有DRAM快取,快閃記憶體也只有一顆,是閃迪BiCS 4 96層堆疊3D TLC,一顆就有1TB。

西數綠盤SN350 1TB的最大連續讀取速度2400MB/s,最大連續寫入是1900MB/s,4K隨機最大讀寫IOPS分別為340000/380000,SLC快取容量是10GB, 這個官方給出的資訊也挺讓人迷惑的,導致一堆人猜它用的是QLC,但上手後才發現它用的是TLC,主控與藍盤SN550是同款,SSD的佈局也是一樣的,只是快閃記憶體換了,不過一樣是閃迪BiCS 4 96層堆疊3D TLC,同只有一顆1TB的。

英睿達P2 1TB最大連續讀取速度2400MB/s,最大連續寫入是1800MB/s,4K隨機最大讀寫IOPS分別為170000/370000,用的是動態SLC快取演算法,最大容量是250GB,沒有給出最小容量是多少,SSD是單面設計,主控是群聯E13T,沒有DRAM快取,我們手頭上這塊用的是美光96層堆疊3D QLC快閃記憶體,用了四顆,單顆容量256GB。

金士頓NV1 1TB最大連續讀取速度2100MB/s,最大連續寫入是1700MB/s,隨機效能並沒有給出,我們手頭上這款用的是慧榮SM2263XT主控,同樣用了動態SLC快取演算法,最大容量是257GB,快閃記憶體是金士頓自封的,用的是單面4顆設計,用軟體查出來是英特爾的第二代3D NAND,64層堆疊3D QLC,單顆容量256GB。

測試平臺與說明

其實我們研究過,Intel平臺與AMD平臺即使是使用直連CPU的通道,他們在SSD的效能上是有區別的,不過主要是PCI-E 4.0的SSD上,這次測試的全部都是PCI-E 3.0 x4的所以區別不是很明顯,經過一番考量後我們選用了Intel的Z590平臺來做這次測試,受測盤會安裝在直連CPU的M.2介面上。

除了上述六款SSD之外,還會加入一款SATA SSD給大家對比,因為1TB的SATA盤的售價其實和這些主力級NVMe硬碟差不多的,放進去給大家參考一下。

這次的測試考量到這些SSD的定位,所以過載內容基本不怎麼考慮了,就只留一個TxBENCH全盤寫入,重點考察SSD在低佇列深度時的讀寫效能,以及混合讀寫效能。因為日常90%應用都在佇列深度1-3的範圍內的,基本不會超過4,SSD在高佇列深度下的效能其實和大多數使用者關係不大,但這通常是SSD廠家標出來的資料。

另外日常應用純讀取或純寫入的操作雖然有不少,但主要應用的負載都是混合讀寫的,基本都是集中在60%/40% 讀/寫到80%/20% 讀/寫這個區間內,70/30的混合讀寫是最多的,所以我們會把CrystalDiskMark的混合讀寫測試開啟

當然最能反饋SSD實際效能的還是得看真實的軌跡回放測試,PCMark的磁碟測試就是實際應用時的磁碟讀寫軌跡,都是一些常用的應用負載,最能反映SSD實際使用時的效能,也是本次橫評的考察重點。

CrystalDiskMark

單純看QD1的連續讀寫效能的話,英特爾670p的表現是最好的,它QD1的連續讀寫速度分別為3112/2714 MB/s,速度遠高於其他幾款產品。不過在70/30的混合讀寫測試裡面它排在中間,最好的是西數SN350,甚至比閃迪至尊高速還快。QD8的連續讀寫測試大家的速度都都漲了,與QD1的排序變化不大。

隨機讀寫測試我們可以直接看到SSD的延遲,其實除了速度外SSD的延遲也是非常重要的,這關乎到SSD的響應速度,速度再快延遲大也是白搭。我們可以看到英特爾670p的隨機讀取延遲相當低,只有45us,其他參測的NVMe都在65到75us之間,至於SATA 6Gbps AHCI的SSD延遲達到了110us,當初PCI-E SSD要走NVMe協議當中一個重點就是要降低延遲,大家現在應該明白兩者之間差距有多大了。

隨機寫入延遲方面,NVMe SSD之間差距其實不是很明顯,都在12到16us之間,走SATA口與AHCI規範的SC001延遲是36us,明顯比M.2 NVMe SSD大很多。

混合讀寫的表現就參差不齊了,英特爾670p的表現是最好的,其次是英睿達P2、鎧俠RC10、西數SN350,閃迪至尊高速的混合讀寫延遲不知道為什麼差不多和SATA盤一個級別,金士頓NV1更是超過了SATA盤,這就很神奇。

PCMark 7磁碟測試

為了讓大家更為直觀的看出各個SSD之間的差距,我們只放出這個測試的原始得分,對日常應用有優化的英特爾670p依然是最好的,其次是三個用TLC的SSD,英睿達P2和金士頓NV1這兩個用QLC的效能比那三個TLC的差一截,但別忘了英特爾670p用的也是QLC快閃記憶體。

PCMark 8磁碟測試

PCMark 8測試也只會放出傳輸速率,英特爾670p還是有很大的速度優勢,平均傳輸速度有834MB/s,其次是閃迪RC10與閃迪至尊高速,兩者的速度都超過670MB/s,西數綠盤SN350只有580MB/s,與另外兩個TLC SSD有一定差距,英睿達P2與金士頓NV1依然和TLC SSD有一定差距,但比SATA盤還是要快很多。

PCMark 10磁碟測試

PCMark 10的儲存測試除了會給出各個SSD的傳輸率之外還會給出平均延遲,傳輸率方面英特爾670p還是最強的,接下來是三個TLC SSD,三者差別很小,另外兩個QLC SSD方面,金士頓NV1的速度是要比英睿達P2快的。延遲方面,英特爾670p只有61us,相應速度極快,三個TLC SSD延遲表現差不多,基本上都是90us左右,金士頓NV1延遲是115us,英睿達P2更是達到了133us,當然SATA盤的延遲還是最大的。

其實從各個PCMark與CDM的測試就能看出,英特爾670p在日常應用負載時的是比其他幾款主流SSD是有不少優勢的,速度快延遲低,當然大家應該都清楚QLC SSD的劣勢是在SLC快取耗盡之後。

TxBENCH全盤寫入測試

該測試是在受測盤在無分區的情況下進行的全盤連續寫入測試,會填充整個盤的可用空間,而從這條寫入速度曲線我們可以看出很多資訊。

全盤的總可用空間,英特爾670p和致鈦SC001 Active的是最多的,有953.8GB,然後鎧俠RC10、閃迪至尊高速、英睿達P2、金士頓NV1這幾個容量都在931GB附近,沒太大差別,而西數綠盤SN350它本來標的就是960GB,所以它的實際可用空間也是最小的,只有894.1GB。

各個SSD的SLC快取設定也是挺有特色的,QLC SSD基本上都採用大容量動態SLC快取的演算法,金士頓NV1和英睿達P2還是很明顯的全盤SLC快取方案,SLC快取容量都超過250GB,但兩者在快取用光後的策略是不一樣的,英睿達P2快取用光後寫入速度是很穩定的低的,但金士頓NV1明顯在很努力的清理快取所以寫入速度會有不時升高。英特爾670p的快取容量沒他們兩個這麼誇張,但127GB也不少,無快取時的寫入速度比另外兩隻QLC SSD更高。

至於那三隻TLC SSD,他們所配的SLC快取容量都不算大,而且有快取時的寫入速度也不如英特爾670p,不過快取耗盡後TLC的原始寫入速度比QLC快多了。有意思的是,西數綠盤SN350在有快取時的寫入速度是要比閃迪 至尊高速更快的,但快取耗盡後寫入速度要慢非常多,這也是西數綠盤與藍盤最大的差別,而且從這個寫入速度就可以判斷,SN350用的快閃記憶體不可能是QLC。

還有一組比較有趣的數字就是各盤在寫入的各個階段的耗時,由於各個盤的可用空間不同,所以全盤寫入耗時只是給大家一個參考,實際意義不大,也沒有人會一次性把整個SSD寫滿。

寫入10GB的時候,大家的SLC快取都還在, 所以寫入速度都很快,從比例上來看最快與最慢的M.2盤差距有74%,但實際上時間差距還不到3秒,SATA盤和M.2盤的差距極大。

寫入50GB與100GB時TLC SSD的SLC快取都用盡了,所以這個階段他們的耗時比QLC SSD還要長,另外致鈦SC001 Active配的也是大容量SLC快取,所以寫入100GB資料時它的速度甚至比西數綠盤SN350更快。

寫入500GB時大家的SLC快取都用完了,所以QLC SSD的弊端也顯露出來,極其低下的QLC原始寫入速度使其在快取用光後的寫入速度極慢,TLC SSD裡面最慢的西數綠盤寫入500GB資料耗時是22分17秒,致鈦SC001 Active這隻SATA盤則是23分40秒,而QLC盤裡面最好的英特爾670p要32分18秒,金士頓NV1的時間達到了54分08秒,英睿達P2更是超過了1小時。

當然了日常使用時沒多少有一次性向SSD寫入這麼多資料的機會,不過QLC SSD在第一次上機轉移資料時可能會讓人抓狂,而且他們都是使用動態SLC快取演算法,快取容量會隨著可用空間減少而減少,追求大量資料穩定寫入效能的話QLC SSD不是一個好選擇,但QLC SSD也沒打算給你這麼用就是了。

總結

在說總結之前大家先來看看這次參測的六款SSD的售價,因為主流級的產品售價是個非常重要的參考因素,以下產品價格均採自7月28日的京東報價。

從整體效能上來看的話,英特爾670p是最強的,從CDM和各個PCMark的測試結果就能看得出來,它的速度比其他主流級SSD都快,延遲也低,再加上日常應用大多數都是些輕量寫入的負載,它的實際使用體驗其實是旗艦PCI-E 3.0 M.2的水準,至於其它的快取用光後寫入速度過慢的缺點,你可以想想你有多少機會一次性寫入超過100GB的資料?

英特爾670p憑藉其極其優秀的效能表現,授予超能網編輯推薦獎金獎

當然如果你覺得用能買TLC SSD的錢買QLC SSD不爽的話你可以去考慮閃迪至尊高速或者西數藍盤SN550,它們效能上沒英特爾670p那麼強,但勝在快取用光後寫入速度相當快,可能比某些速度達到3500MB/s的PCI-E 3.0 M.2還要快,所以它們的SLC快取容量過少也說不上是什麼缺點。鎧俠EXCERIA RC10效能相對來說沒它們那麼好,不過也差不到哪去,缺貨時可以充當備選產品。

閃迪至尊高速表現出極佳的綜合性能,授予超能網編輯推薦獎銀獎

西數綠盤SN350、英睿達P2和金士頓NV1的售價比上面三款低100元,要從這三款裡面選的話我肯定是選西數綠盤SN350,雖然他的質保寫入量真的很低,但這畢竟用的是TLC快閃記憶體,實際耐久度不會這麼低的,標這麼低完全是西數想拉開它和藍盤的差距,而且它的效能比另外兩款要好得多,沒有不選它的理由。

最後說一下SATA盤,實際上現在1TB的SATA盤售價和現在主流級M.2 NVMe盤售價是差不多的,如果你的主機板上還有M.2介面或者有空餘的PCI-E介面的話,建議優先選擇M.2 NVMe SSD,畢竟效能差距擺在那裡,但SATA SSD還有它的存在價值,畢竟M.2口的數量是有限的,SATA口有許多,而且沒有M.2口的舊電腦升級也只要SATA SSD這一個選擇,所以SATA SSD還會在這個市場上存在很久。


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