純國產(chǎn)SSD性能深度測試

馬宇川

純國產(chǎn)SSD之光威弈pro國產(chǎn)固態(tài)硬盤硬件解析

本次我們將測試的國產(chǎn)固態(tài)硬盤是來自光威的弈pro系列國產(chǎn)SATA固態(tài)硬盤，該系列主要由256GB、512GB、1TB三種容量的產(chǎn)品組成，我們將對其中的256GB、512GB產(chǎn)品進行測試。從產(chǎn)品外觀就可以看出它們的不同，中國紅的配色、霸氣的龍頭Logo，無一不彰顯出它的中國元素。而在內(nèi)部配置上也是相得益彰，這款SSD采用了由長江存儲科技有限責任公司研發(fā)的Xtacking架構(gòu)64層TLC3DNAND閃存。根據(jù)長江存儲介紹，在傳統(tǒng)3DNAND閃存架構(gòu)中，外圍電路約占芯片面積的20%～30%，降低了芯片的存儲密度。隨著3DNAND技術(shù)堆疊到128層甚至更高，外圍電路可能會占到芯片整體面積的50%以上。Xtacking技術(shù)則將外圍電路置于存儲單元之上，從而實現(xiàn)比傳統(tǒng)3DNAND更高的存儲密度。

具體來說，Xtacking架構(gòu)可在一片晶圓上獨立加工負責數(shù)據(jù)I/O及記憶單元操作的外圍電路。這樣的加工方式有利于選擇合適的先進邏輯工藝，以讓NAND閃存獲得更高的I/O接口速度與更多的操作功能，存儲單元則在另一片晶圓上被獨立加工。當兩片晶圓各自完工后，通過創(chuàng)新的Xtacking技術(shù)，只需一個處理步驟就可通過數(shù)十億根金屬VIA（Vertical Interconnect Accesses，垂直互聯(lián)通道）將二者鍵合接通電路。

相比傳統(tǒng)3D NAND閃存架構(gòu)，Xtacking技術(shù)可充分利用存儲單元和外圍電路的獨立加工優(yōu)勢，實現(xiàn)了并行、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計及制造，產(chǎn)品開發(fā)時間可縮短三個月，生產(chǎn)周期可縮短20%，從而大幅縮短3D NAND產(chǎn)品的上市時間。此外，這種模塊化的方式也為引入NAND外圍電路的創(chuàng)新功能以實現(xiàn)NAND閃存的定制化提供了可能。目前，Xtacking技術(shù)已經(jīng)推出了采用64層、128層堆疊的TLC、QLC顆粒，本次我們測試的光威弈pro國產(chǎn)固態(tài)硬盤采用的則是64層堆疊的TLC顆粒。

同時在主控方面，光威弈pro采用了來自聯(lián)蕓科技的MAS090X系列SATA 3.2主控。根據(jù)聯(lián)蕓官方介紹，MAS090X系列主控采用40nmCMOS工藝設(shè)計、BGA封裝，內(nèi)嵌32位CPU內(nèi)核。這是一款DRAMLESS主控即不需要外置內(nèi)存作緩存的主控，我們推測它應(yīng)該是通過占用少量電腦內(nèi)存來構(gòu)建虛擬化緩存池，保證性能的輸出，并降低SSD的生產(chǎn)成本。

該主控可與各類NAND閃存顆粒進行自適配，從而避免了傳統(tǒng)專用硬件架構(gòu)缺乏NAND閃存支持靈活性的缺點。同時基于專用的NAND閃存控制處理指令集，聯(lián)蕓科技在MAS090X全系列SSD主控芯片上首次建立了NAND閃存控制層次化模型，原創(chuàng)設(shè)計了層次化NAND閃存專用處理器架構(gòu)，可同時對多個NAND閃存顆粒進行操作交織管理，利用固態(tài)硬盤上多閃存顆粒的并發(fā)度，提升了NAND閃存的通道帶寬。目前聯(lián)蕓科技MAS090X系列主控芯片支持Toggle2.0/3.0、ONFi3.0/4.0閃存接口，結(jié)合NAND閃存顆粒自適配技術(shù)可支持包括長江存儲、三星、東芝、閃迪、英特爾、SK海力士、美光等多家廠商的MLC、TLC、QLC顆粒。該主控還支持LDPC糾錯技術(shù)，可有效延長SSD固態(tài)硬盤的使用壽命。

更值得一提的是，聯(lián)蕓科技MAS090X系列中的MAS0901S、MAS0902S安全SSD主控芯片全面支持AES256、SHA256、RSA2048國際密碼算法，以及國外主控不支持的國產(chǎn)商用密碼算法SM2、SM3、SM4。該主控還采用了全硬件高速加解密設(shè)計技術(shù)，AES/SM4加解密速度可達到700MB/s，能做到數(shù)據(jù)流實時全速加解密處理。對于注重安全性的國內(nèi)政府企事業(yè)單位、金融平臺來說，顯然采用聯(lián)蕓科技MAS090X系列主控的SSD將是一個更好的選擇。

性能幾何？光威弈pro國產(chǎn)固態(tài)硬盤性能實戰(zhàn)測試

測試點評：從基準性能測試來看，作為初出茅廬的國產(chǎn)硬盤，兩款不同容量的產(chǎn)品在性能表現(xiàn)上總體令人滿意。它們的ASSSDBenchmark總分都達到了800分這個水準，擁有主流SATASSD的性能。其中它們的連續(xù)讀寫速度表現(xiàn)都非常突出—在CRYSTALDISKMARK測試中的連續(xù)讀取速度均突破550MB/s，已接近SATA3.2的接口帶寬極限，同時它們的連續(xù)寫入速度也都達到了500MB/s以上。此外，在關(guān)鍵的隨機4KB寫入性能上，兩款產(chǎn)品也都突破了20000IOPS，已接近國外中高端SATASSD的性能，如金士頓KC600512GB在此項測試中的成績也就在23000IOPS左右。值得一提的是，512GB產(chǎn)品憑借使用更多的Die，在并發(fā)性能與最終性能表現(xiàn)上較256GB產(chǎn)品都要稍好一些。稍有不足的是，兩款SSD的低隊列深度隨機4KB讀取性能與國外SSD相比還有一定差距。

測試點評：在實際應(yīng)用性能測試中，我們使用了PCMark8存儲性能測試，以及兩款游戲進行了實戰(zhàn)。從得分來看，兩款光威弈pro固態(tài)硬盤在PCMark8中的得分都超過了4900分，同樣達到了主流SSD的水平。反映在具體項目上，在傳輸數(shù)據(jù)量較大，總共讀寫6108MB的AdobePhotoshop重載測試中，兩款SSD的耗時都在368秒左右，只比金士頓KC600512GB這類中高端SATASSD慢5秒。而在負載量較小的測試中，它們更無明顯區(qū)別。如在讀寫462MB數(shù)據(jù)的AdobeIllustrator應(yīng)用中，兩款光威弈pro固態(tài)硬盤的耗時在72.2～72.3s左右，而金士頓KC600512GB的耗時也需要71.9s;在讀寫1025MB數(shù)據(jù)的AdobeInDesign應(yīng)用中，兩款光威弈pro固態(tài)硬盤的耗時都為57.6s，金士頓KC600512GB的耗時只少了0.2s，在真實應(yīng)用中不會有明顯感覺。

在實際的游戲載入體驗中，兩款光威弈pro固態(tài)硬盤都能快速地啟動游戲大作，比如《坦克世界》在機械硬盤上啟動需用時約半分鐘，在這兩款SSD上的用時則大幅縮短到不到13秒，像《僵尸世界大戰(zhàn)》這類數(shù)據(jù)量不大的游戲則僅需不到8秒的啟動時間。

測試點評：接下來我們還進行了用戶非常關(guān)心的全盤讀寫測試。首先從讀取性能測試來看，兩款SSD的表現(xiàn)都非常穩(wěn)定，全盤連續(xù)讀取速度都穩(wěn)定在520MB/s以上。而在全盤寫入速度上，可以看到，光威為這兩款SSD都設(shè)置了比較大的SLCCACHE，其256GB產(chǎn)品的SLCCACHE緩存容量在51GB以上，在這個容量范圍內(nèi)寫入的話，其連續(xù)寫入速度可維持在470MB/s。不過超過這一容量，將數(shù)據(jù)直接寫入到閃存時，寫入速度則會大幅降低，其連續(xù)寫入速度會跌落到最低50MB/s左右。而512GB產(chǎn)品的SLCCACHE緩存容量則提升到了102GB，同樣在這個容量范圍內(nèi)寫入數(shù)據(jù)的話，連續(xù)寫入速度可維持在480MB/s左右，超過這一容量，連續(xù)寫入速度也會明顯降低，最低跌落至62MB/s左右。

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光威弈pro固態(tài)硬盤256GB 光威弈pro固態(tài)硬盤512GB

測試點評：在對光威弈pro固態(tài)硬盤進行全盤寫入測試時，我們也順便對它們的工作溫度進行了監(jiān)控。讓人驚喜的是，它的發(fā)熱量非常低，在進行長耗時的全盤寫入時，兩塊SSD的軟件偵測溫度只有30℃，同時通過FLIR熱成像儀實測，也證實兩款SSD的工作溫度的確不高。其中光威弈pro固態(tài)硬盤256GB的滿載最高工作溫度只有35.5℃，光威弈pro固態(tài)硬盤512GB的滿載最高工作溫度稍高一點，但也只有36.4℃。普通SATA固態(tài)硬盤在完成類似測試時，其工作溫度一般會飆升到50℃～70℃，相對較低的工作溫度可以有效提升光威弈pro固態(tài)硬盤的工作穩(wěn)定性。

表現(xiàn)令人滿意未來可期

綜合以上體驗，我們對由國產(chǎn)主控、國產(chǎn)閃存組成的光威弈pro固態(tài)硬盤的表現(xiàn)還是比較滿意的。從性能上來看，它已經(jīng)達到了主流SATA固態(tài)硬盤的水準，雖然與中高端SATA固態(tài)硬盤相比還有差距，但由于產(chǎn)品先天技術(shù)難度、自身技術(shù)積累等多方面原因，這個差距遠沒有我們在CPU、GPU方面的差距大，國產(chǎn)存儲產(chǎn)品成為相對容易追趕的一個項目。同時光威也提供了時間為三年的免費售后服務(wù)，像光威弈pro這樣的國產(chǎn)固態(tài)硬盤已經(jīng)具備很強的實用性。此外，光威還將很快推出性能更強、支持PCIeGen3×4NVMe1.3標準的國產(chǎn)NVMeSSD，也就是光威弈PROM.2NVMeSSD，預計將在今年下半年上市，這將大幅提升國產(chǎn)SSD的性能與技術(shù)規(guī)格。顯然國產(chǎn)SSD的發(fā)展才剛剛開始，好戲還在后面！