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NAND闪存要“长生不老”
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用合作网站帐户直接登录    NAND闪存如今已为消费级、企业级市场广泛接纳，速度快、轻便易携、安静无噪音都是它的优势，不过难言之隐就是NAND的P/E循环次数有限，主流的25nm MLC闪存寿命是次，如今20nm级MLC NAND普遍不到3000次，TLC甚至不足1000次。　　工艺越来越先进，NAND存储密度越来越高，由于物理结构的原因其寿命也在降低，为此EMC的专家表示NAND需要新的继任者，明年相变技术的PCM就会出现在市场上，它的速度更快，存储密度更高，最关键的是可靠性也会更高。 普通的NAND闪存擦除一次数据就会损伤一次物理结构　　NAND的时代真的要结束了吗？Macronix（台湾旺宏电子）的工程师可不这么认为，在本月的2012年IEEE国际电子设备会议（2012 IEEE International Electron Devices Meeting，IEDM）上他们会提交论文，披露他们对P/E次数达到1亿次的自我修复NAND的研究。　　实际上1亿次寿命还只是目前得到的数据，带队的副处长Hang‑Ting Lue表示“实际上还真不知道（这种NAND）是否会坏，目前为止根本没看到其寿命将近的信号。这个1亿次寿命只是过去几个月测试的结果。”　　正常的NAND每次写入数据都会击穿一次隧道氧化层，这是一种物理损害，因此NAND寿命有限，热处理可以修复这种损害，但是要想通过热处理修复这种损害，那就需要在250°C的高温下持续数小时，目前来说这是不可能的。　　这种NAND超长寿命的机理其实也借用了PCM相变技术的某种原理，Macronix的工程师在研究PCM技术时发现其中使用的硫化玻璃（chalcogenide glass）到达熔点时会产生一种热效应。最终他们发现这种效应对NAND也会起作用，因此他们重新设计了NAND的结构，有一个精细的加热器可以加热NAND的存储单元。　　重新设计NAND架构需要做相当多的改变，其中最关键的一个就是栅电极的改变，需要让它携带电流以加热储存单元。为此需要增加额外的二极管电路，这也会增加核心面积，工程师们也不得不重新排列存储电路以降低影响。　　改进后的NAND架构可以让电流通过晶体管的栅极并在数毫秒内形成热脉冲，他们发现这一温度可以达到800°C，不过影响只限于栅极附近。这个热处理过程通过加热器可以修复NAND损伤，即使经过1亿次P/E循环之后，数据依然保存完好。　　由于多了一个额外的热处理过程，这未免让人担心它对电力消耗有较大要求。Hang‑Ting Lue承认了这一点，不过表示热处理过程并不频繁发生，而且一次可以修复一个扇区，因此“它并不会榨干你的手机电池。”　　热修复的NAND还有额外的惊喜，它可以带来更快的擦除速度（意味着更快的写入速度），通常来说这是不依赖温度的。Lue表示未来这种技术会带来一箭双雕的效果，既可以大幅延长NAND寿命，也可以加速擦除速度。　　Lue表示Macronix公司已经在此领域取得了突破性进展，但是他没有给出具体的应用时间表，因此这一技术进入市场的时间还是未知数。
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4￥7295￥34996￥22997￥14998￥17999￥89910￥699很抱歉，访问出错了，可能有以下原因导致诡异的SLC Cache，廉价TLC SSD越级PK中端MLC_使用评测_什么值得买
诡异的SLC Cache，廉价TLC SSD越级PK中端MLC
& & 老妖之前是一直不玩TLC SSD的，不过最近TLC新品很多，测试过几个之后发现现在的TLC SSD其实是越做越好的。一种产品从推出要成熟，都需要一个过程。人的思维也是要与时俱进的，一种产品以前不好，不等于一直不好，即便是现在不够好，也不等于未来也同样不好。最近海淘入手了一套网件ARLO家庭监控套装，所以顺便买了一块廉价的威刚SP550 480G用于存储监控视频。ARLO还在快递的路上，干脆先给SP550做一个性能测试，看看采用慧荣SM2256K主控的TLC SSD新品性能究竟如何。ARLO的测试稍后奉上。&& & 威刚SP550沿用了威刚SSD一贯的半透明白色包装盒风格，包装盒正面注明了产品的一些特点，还有附送Acronis Ture Image HD软件、保修三年等信息。包装盒背面注明了产品序列号和各个不同容量版本的最高持续读写速度。120G版本的最高持续读写速度为560MB/s和410MB/s，而 240G和480G版本的最高持续读写速度都达到了560MB/s和510MB/s。　　SP550的SSD本体采用铝合金材质的黑色外壳，轻薄设计，厚度仅为7mm，为了能够兼容9mm厚度的槽，附送了一个“增高垫”，属于外增高，哈哈。。。玩过这么多7mm的SSD，送增高垫的是第一次遇到。　　　　SP550的拆解很容易，拧下两旁的四颗螺丝就可以轻松打开，没有卡扣需要撬开。绿色PCB，其版型大小仅为普通版型大小的3/4。PCB正面是四颗NAND闪存芯片 + 一颗主控芯片 + 一颗缓存颗粒，PCB背面是四颗NAND闪存芯片。& & 威刚SP550的主控芯片采用了慧荣SMI的SM2256K。说到慧荣SMI，大家可能会马上想起SM2246EN这个经典的主控。正是SM2246EN让慧荣在SSD主控市场中站稳了脚跟，树立了良好的口碑。SM2256K是SMI的新一代产品，内部整合了32Bit版本RISC处理器核心，具备独立SRAM、ROM等单元，支持四通道，与2246EN一样都能够同时支持MLC 和 TLC 闪存颗粒，不过SM2256增加了对 3D NAND颗粒的支持，另外还支持SMI专利的 NANDXtend技术，号称“可以让TLC SSD的耐久度提高至原来的三倍以上”，可以看做是一款专门针对TLC NAND优化过的主控芯片。SM2256支持ONFI 3.0、Toggle 2.0和异步的NAND，支持AES 128/256、TCG Opal加密标准，支持LDPC ECC校错机制，支持DevSleep省电模式。另外，SM2256主控还采用了新的SLC Cache算法，能够更大幅度的提升TLC SSD的使用体验。　　缓存采用了三星的DDR3缓存颗粒，编号为K4B4G16460-BYKO，从编号看来，频率为DDR3 1600 CL=11，电压1.5V，容量为单颗512MB。　　闪存颗粒采用了海原厂的TLC NAND，编号为H27QFG8PEM5R，采用16nm制程，单颗容量64GB，8颗组成总容量512GB，其中划分出32GB作为OP冗余，所以实际的容量为480G。一、理论性能测试　　首先测SSD的常规五项：AS SSD Benchmark、CrystalDisk Mark、ATTO Disk Benchmark、Anvil’s Storage Utilities、TxBENCH。这五款软件都能够测试SSD的最大持续读写速度，AS SSD Benchmark可以测得SSD在队列深度QD64下的随机4K读写速度，CrystalDisk Mark和TxBENCH可以测得SSD在队列深度QD32下的随机4K读写速度，Anvil’s Storage UtilitiesSSD可以测得队列深度QD4、QD16下的随机4K读写速度。ATTO Disk Benchmark则主要是测SSD的最高持续读写速度。　　在AS SSD Benchmark测试中，威刚SP550的得分仅有943分，Anvil’s Storage Utilities的得分为4188.94，这两个分数明显低于目前主流的中端MLC SSD，甚至低于M7V和OCZ Trion150等高端TLC SSD。CrystalDisk Mark测得的最高持续读写速度达到了560.7 MB/s和511.3MB/s，略高于官方标称的参数。在各个队列深度下的随机4K读写性能也算是中规中矩，没有特别突出的地方，也没有明显的短板。从各项理论测试成绩来看，威刚SP550看上去就仅仅只是一款非常普通的TLC SSD而已。& & 网上曾有一些评测说SM2256K主控采用了压缩算法，AS SSD Benchmark中自带了一个压缩数据的测试，这项测试主要是针对主控是否具备类似SF-2281那样的压缩属性进行测试。如果主控具备压缩属性的话，写入速度会变成一条平抛物线。威刚SP550的测试结果显示SM2256K主控应该是没有采用压缩算法的。测试成绩汇总对比与结果分析：　　在上面几个软件的理论性能测试中，威刚SP550的表现可以说非常一般，虽然在跑分上比一些低端的MLC SSD稍高，但是比起浦科特M7V等高端TLC SSD却差了一截。纵观二十几款SSD的横向对比，威刚SP550的理论测试成绩只能算是中下水平，比起中端MLC SSD还是有不小的差距。不过这仅仅是理论性能测试，后面还有实际应用的测试。在前面很多款TLC SSD的测试中，已经证明了现在的这几个理论性能测试软件其实并不能真实反映一个SSD的性能水平。二、模拟实际使用环境性能测试　　PCMARK8是目前最接近实际使用环境的模拟测试软件，其中测试部分有游戏、办公、图形处理等几个项目，其测试成绩比前面常规五项的几个软件都更能真实的反映出SSD的实战性能。更确切的说，是在家用、游戏以及普通办公情况下的SSD实际性能。在反复满盘写入、删除后进行PCMARK8测试就更能够反映出一个SSD在长时间使用后的实际性能表现。　　有了前面的理论测试成绩之后，我对威刚SP550原本是没什么期待的，结果PCMARK8的成绩出来之后让我大跌眼镜，最终的得分居然达到了4951，这个分数不仅超过了所有的TLC SSD，甚至比浦科特M6S多了三分。通过几个子项目测试成绩的详细对比，可以发现SP550的测试结果与同门师兄威刚SP920非常接近，只是在PhotoShop的重载测试中落后幅度较大，其他项目都是在伯仲之间。对比二十几款的主流SSD，SP550的性能居然能够跻身中端MLC SSD的行列，不仅超过了之前我测过的所有TLC SSD，而且已经非常接近威刚的高端SP920。对比加强版这种使用超低端SMI 2246XT主控的廉价MLC SSD更是全部完胜。& & 在PCMARK8的测试中，威刚SP550的表现与之前我测过的几个TLC SSD是完全相反的。目前几乎所有的TLC SSD都是采用了SLC Cache技术来作为性能优化方式，但是只要测试数据量超过了SLC Cache空间的大小，性能就会立马被打回原形。前面的常规五项中，测试数据量均为1GB左右，完全控制在SLC Cache空间之内，所以有些TLC SSD的理论得分非常高，甚至超过了很多的中端MLC SSD。但是PCMARK8的测试数据量十分巨大，达到了几十G，远远超过了TLC SSD的SLC Cache空间，所以这些TLC SSD往往一到PCMARK8测试环节就扑街了。而威刚SP550则刚好相反，在前面的五项理论性能测试中，SP550的得分是比较低的，属于中下水平，但是到了测试数据量爆棚的PCMARK8中反而越战越勇。我一度怀疑SP550可能并不是使用TLC NAND，但是拆开后发现确实是不折不扣的TLC NAND。那么合理的解释就是SP550或者说SM2256K主控的SLC Cache机制与其他几款主控不同。下面就来研究一下SM2256K主控诡异的SLC Cache机制三、SM2256K诡异的SLC Cache机制浅探　　由于TLC NAND的写入性能要低于MLC NAND和SLC NAND，所以目前几乎所有的TLC SSD都会采用SLC Cache技术来提高测试成绩、改善用户使用体验。SLC Cache的技术原理其实很简单，就是把部分TLC存储空间模拟成SLC来运作。用比较简单易懂的话来讲，因为SLC为1bit，MLC为2bit，TLC为3bit，把TLC模拟成SLC就是只利用TLC NAND 3bit中的1bit，因此理论上虚拟1GB的SLC就需要3GB的TLC。不同主控的SLC Cache算法不同，具体操作方式也可能不同，各个厂家具体产品的SLC Cache空间大小设置也可以不同。当持续写入的数据大于SLC Cache空间的大小时，就需要把数据写入到非SLC Cache的存储空间内，此时持续写入速度就会变成真实的TLC NAND的写入速度而出现断层式的下降。因此，有些比较极端的媒体把SLC Cache技术蔑视为“作弊”行为。一些厂家在TLC SSD产品上也不敢正面说明运用了SLC Cache技术。在我看来，普通用户在日常使用中需要持续写入到SSD中的数据量其实并不大，一次性用完SLC Cache空间的几率也很小。而SLC Cache能够在很大程度上改善用户的使用体验，这其实是一种进步。　　威刚SP550在包装盒和说明书上均未介绍SLC Cache空间的大小，根据我之前测过的几款TLC SSD的实际情况，其SLC Cache空间一般都不会超过10GB。　　　　下图是威刚SP550和OCZ Trion150两个不同的TLC SSD的对比测试，分别是测试数据模块分别设置为1GB、4GB、8GB、16GB时的CrystalDisk Mark测试图，左边为威刚SP550 480G，右边为OCZ Trion150 240G。　　在我以前做过的TLC SSD测试中，当持续写入的数据模块大于SLC Cache空间大小时，持续写入性能就会出现不同程度的下降。而且此时主控会忙于尽快清理出更多的SLC Cache空间来提供给测试使用，主控和缓存资源都被极大的占用，因此会影响到SSD的整体性能，尤其是深队列下的4K随机读写成绩。所以一般来说，在测试数据模块大小超出SLC Cache空间越多的时候，TLC SSD的性能下降越明显。　　OCZ Trion150 240G的SLC Cache空间容量大小约为4.5G，当测试数据模块的大小增加到8GB和16GB之后，Trion150的持续写速度都出现了暴降，仅为175MB/s左右，而且深队列随机4K读写性能也出现了大幅度的下滑。　　但是SP550的测试结果则非常诡异，测试数据模块从1GB一直增加到16GB，其CrystalDisk Mark的测试成绩几乎没有变化，仅仅在单队列的随机4K读取速度上出现了小幅度的下滑。我干脆把测试数据模块一下子提升到32GB，和前面的测试表现一样，除了随机4K读取速度下降为27.95MB/s之外，其他几项依然还是没有明显的变化。　　 & &通过上面的数据对比，基本上可以得出结论，SM2256K主控的SLC Cache空间回收效率要高于其他的几款主控，即使在测试数据模块大小明显大于SLC Cache空间时，依然能够依靠高效的回收效率腾出空间来应对测试，以保证性能不出现明显的下降。所以，在面对测试数据量非常巨大的PCMARK8时，SP550依然能够保持较高的性能水平，而没有和另外几款TLC SSD一样出现明显的性能下降。四、配套软件　　现在很多知名品牌的SSD都附带有很好的配套软件。威刚SSD一直都附送有Acronis Ture Image HD软件，据说是一款不错的克隆软件，不过我一直都没有正儿八经的使用过，个人感觉实用意义不大。而威刚的SSDTool工具软件则属于实用型的，提供了常规的监测SSD信息、读取SMART数据、Trim优化、SecretErase、固件升级等功能。不过并没有提供类似浦科特PlexTurbo那样的利用内存为SSD加速的功能。　　　总结：& & 1、威刚SP550的理论性能跑分并不出彩，甚至可以说是偏弱的。但是在实际使用中的性能却很强悍。不仅完胜其他几款TLC SSD，甚至达到了中端MLC SSD的性能水平。& & 2、虽然很多主控都宣称专门为TLC NAND做过优化，但是到目前为止能够让TLC SSD在PCMARK8这个级别的性能测试软件中和中端MLC SSD进行正面PK的就只有SM2256K主控了。凭借更先进的SLC Cache机制，威刚SP550即使在测试数据模块大小明显超出SLC Cache空间的情况下，也依然能够保持高水平的性能表现。不过SMI官方宣传资料中SM2256K主控“可以让TLC SSD的耐久度提高至原来的三倍以上”的说法则无法在现有的测试中进行检验。我个人认为，SM2256K新的SLC Cache机制能够让TLC SSD在实际使用中达到中端MLC SSD的性能水平已经不错了，至于提高使用寿命的问题，呵呵就好。& & 3、作为老牌的存储产品厂家，威刚自从SP920之后就没有推出过一款更好的高端SSD产品，相比之下面对低端市场的SP550却意外的出彩。SP550所采用的慧荣SM2256K主控+三星缓存+海力士原厂16nm TLC NAND的方案应该属于慧荣为2256K定制的打包方案，市场价格低廉。我个人觉得，入手这样的TLC SSD，比购买2246XT这样的超低端主控+正片或者白片MLC NAND的SSD产品要更划算（某迪加强版就坑了很多小白）。因为性能的优势是现在马上可以感受到的，而NAND的寿命问题其实还是一个未知数。用户购买SSD其实就是为了提高性能，买性能烂的产品还不如就老老实实使用机械硬盘。如果非要钻MLC的牛角尖，那么就干脆提高预算，买个像样一点的中高端产品。　
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