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3D MLC 強勢上陣——ADATA XPG SX8000 NVMe SSD

伴隨著電子儲存媒體之市場需求日增,構成 SSD 之基礎儲存元件——NAND 快閃記憶體,其製程技術亦不斷地加以演進。時至今日,NAND 快閃記憶體由 2D 製程轉換至 3D 製程,已經成為各主要製造陣營之首要目標。其間雖遭遇了製程轉換不順,導致產能停滯之困境。而在擺脫了製程轉換之瓶頸後,以 3D NAND 構成之 SSD 亦紛紛面市,並成為市場之新興主流。

威剛科技 (ADATA Technology) 因應 3D 製程之興起,而將其 SSD 主流產品線全數以 3D NAND 新系列繼而代之。於此中其效能之旗艦——XPG SX8000 系列,率先採用了 MLC 模式之 3D NAND 顆粒,而得以於 3D 製程所致生之高耐受性基礎上,又兼具 MLC 模式之高性能表現。

耑此特取得了 XPG SX8000 NVMe SSD 系列不同容量之產品,進行基礎與進階測試,並針對不同容量之表現加以交叉分析,使消費者能對於 MLC 3D NAND SSD 產品有更深入之了解。

XPG SX8000 系列採用第一代 Micron 20nm 3D NAND 顆粒,此顆粒具備 MLC/TLC 雙模式,而 SX8000 特別將顆粒規劃為 MLC 來使用。更進一步地,XPG SX8000 搭配慧榮 (SMI) SM2260 控制器作為解決方案。除此之外,XPG SX8000 全系列皆配備兩組 256MB DDR3L 記憶體作為快取之用,以此擁有雙倍之快取空間。茲將其全系列產品之規格特性表列如下:

容量128GB256GB512GB1TB
型號ASX8000NP-128GM-CASX8000NP-256GM-CASX8000NP-512GM-CASX8000NP-1TM-C
控制器SMI SM2260SMI SM2260SMI SM2260SMI SM2260
顆粒組成Micron 3D MLC 64GB *2Micron 3D MLC 64GB *4Micron 3D MLC 128GB *4--
快取記憶體NANYA NT5CC128M16IP *2NANYA NT5CC128M16IP *2NANYA NT5CC128M16IP *2--
介面PCIe 3.0x4PCIe 3.0x4PCIe 3.0x4PCIe 3.0x4
最高QD32循序讀寫速度1000/550 MB/s2000/1100 MB/s2500/1100 MB/s2500/1100 MB/s
4K隨機讀寫效能45K/100K IOPS85K/140K IOPS140K/150K IOPS160K/140K IOPS
最高寫入資料量80 TBW160 TBW320 TBW640 TBW
MTBF2,000,000 小時2,000,000 小時2,000,000 小時2,000,000 小時
保固五年有限保固五年有限保固五年有限保固五年有限保固

實物開箱

XPG SX8000 NVMe SSD 其彩盒外觀除了維持 ADATA 之洗鍊設計外,側邊亦揭示產品本身之特性:採用加強式低密度奇偶檢查碼運算控制模式(advanced LDPC)、具備 DRAM 快取與 SLC 模式快取,兼具資料正確性與讀寫加速性。

XPG SX8000 之規格型式為 M.2 2280,接腳腳位為 M key,傳輸協定最高支援 PCIe 3.0x4 模式。

除 128G 之產品為正面兩顆 3D NAND 顆粒構成外,其餘 256G/512G 之顆粒組成皆為正背面各兩顆,共四顆 3D NAND 顆粒。各產品之正面與背面皆焊有一顆 256MB DDR3L 記憶體作為快取。

測試環境

測試平台之規格:

測試之 SSD 將運行於 PCIe 3.0x4 模式。考量為避免不同主機板上 CPU 之節能設置之不同而干預 SSD 運作等非客觀性因素,於測試時 BIOS 中之 C1E、C3/C6 及 CPU EIST 節能功能皆設定為關閉狀態,以降低測試平台本身所帶來之誤差。測試平台之作業系統皆更新至最新狀態。

基本測試結果

AS SSD Benchmark 測試

AS SSD Benchmark 針對 XPG SX8000 512G 基本測試循序讀取 1730.46 MB/s、寫入 1110.56 MB/s。4K 讀取 40.24 MB/s、寫入 180.63 MB/s。

使用 AS SSD Compression-Benchmark 測試之結果顯示,憑藉著充足之快取空間,XPG SX8000 512G 之讀寫曲線十分平順,且面對於不同壓縮比例之資料,其皆擁有一致之傳輸速率。

此外,AS SSD Benchmark 針對 XPG SX8000 系列各容量所得之測試結果表列如下:

容量128GB256GB512GB
循序讀取速度961.83 MB/s1736.41 MB/s1730.46 MB/s
循序寫入速度672.34 MB/s1093.28 MB/s1110.56 MB/s
4K隨機讀取速度38.92 MB/s39.86 MB/s40.24 MB/s
4K隨機寫入速度179.15 MB/s182.29 MB/s180.63 MB/s

Anvil's Storage Utilities 測試

Anvil's Storage Utilities 對於 XPG SX8000 512G 測試顯示 4MB 區塊之循序讀取 1523.81 MB/s、寫入 1092.85 MB/s。4K 讀取 40.37 MB/s、寫入 191.61 MB/s。循序讀取部分由前述 AS SSD Benchmark 之表現較高,但其餘交集項目之差異並不顯著,可以列入測試數據之浮動範圍內。

CrystalDiskMark 測試

CrystalDiskMark 對於 XPG SX8000 512G 測試結果多佇列(QD32)循序讀取為十分優異之 2568 MB/s、寫入 1158 MB/s。4K 讀取 44.69 MB/s、寫入 225.2 MB/s。此外,將測試資料設定為 zero fill 之結果,QD32 循序讀取 2567 MB/s、寫入 1156 MB/s。 4K 讀取 45.45 MB/s、寫入 228.5 MB/s。由以上數據顯示,測試資料之可壓縮程度並不會影響其傳輸速度。

而 CrystalDiskMark 針對 XPG SX8000 系列不同容量規格所得之測試結果表列如下:

容量128GB256GB512GB
QD32循序讀取速度1039 MB/s2126 MB/s2568 MB/s
QD32循序寫入速度683.9 MB/s1143 MB/s1158 MB/s
4K隨機讀取速度42.24 MB/s43.71 MB/s44.69 MB/s
4K隨機寫入速度226.2 MB/s222.7 MB/s225.2 MB/s

TxBENCH 測試

TxBENCH 測試結果 QD32 循序讀取 2564.613 MB/s、寫入 1177.574 MB/s。4K 讀取 41.673 MB/s、寫入 184.573 MB/s

進階效能測試

ATTO Disk Benchmark——Neither 測試模式

以 ATTO Disk Benchmark 對於 XPG SX8000 512G 進行 Neither 模式測試,最高傳輸速度約為讀取 2064 MB/s、寫入 1169 MB/s。傳輸速度並不會因為佇列深度設定,而產生在傳輸區塊超過一定程度時之降速影響。

ATTO Disk Benchmark——I/O Comparison Random 測試模式

以 ATTO Disk Benchmark 對於 XPG SX8000 512G 進行 I/O Comparison Random 測試,最高傳輸速度約為讀取 1702 MB/s、寫入 1167 MB/s。傳輸速度並不會因為佇列深度設定,而產生在傳輸區塊超過一定程度時之降速影響。

ATTO Disk Benchmark——Overlapped I/O QD8 測試模式

以 ATTO Disk Benchmark 對於 XPG SX8000 512G 進行 Overlapped I/O QD8 測試,最高傳輸速度約為讀取 2199 MB/s、寫入 1177 MB/s。因為佇列深度設定,當傳輸區塊超過 24MB 時,傳輸速度將會大幅下降。

AIDA64 Disk Benchmark 讀取測試

以 AIDA64 Disk Benchmark 對於 XPG SX8000 系列不同容量規格所得之讀取測試結果表列如下:

容量128GB256GB512GB
平均線性讀取速度1926.6 MB/s1927.7 MB/s1927.9 MB/s
平均隨機讀取速度819.2 MB/s810.7 MB/s821.6 MB/s
平均緩衝讀取速度1928.8 MB/s1929.2 MB/s1906.3 MB/s

由以上結果可得知,XPG SX8000 系列不同容量 SSD 於 AIDA64 Disk Benchmark 之讀取測試,均有相近之性能表現。

AIDA64 Disk Benchmark 線性寫入測試

於 AIDA64 Disk Benchmark 對於 XPG SX8000 128G 進行線性寫入測試其結果顯示,測試之最終傳輸區塊大小為 32KB,初期寫入速率約為 680 MB/s,當 SLC 快取用盡時,寫入速率會降至 114 MB/s 左右,而後期當部分快取被釋放時,寫入速率將回升至 220 MB/s 之水準。

而針對於 XPG SX8000 256G 進行線性寫入測試其結果顯示,測試之最終傳輸區塊大小為 4MB,初期寫入速率約為 1104 MB/s,當 SLC 快取用盡時,寫入速率會降至 224 MB/s 左右,而後期當部分快取被釋放時,寫入速率將回升至 450 MB/s 之水準。相較於同系列 128G 之結果,可知 256G 之線性寫入效能幾達前者之兩倍。

再對於 XPG SX8000 512G 進行線性寫入測試。其結果顯示:測試之最終傳輸區塊大小為 8MB,初期寫入速率約為 1130 MB/s,當 SLC 快取用盡時,寫入速率會降至 380 MB/s 左右,而後期當部分快取被釋放時,寫入速率將回升至 885 MB/s 之水準。此一結果又較同系列之前兩者為佳。

AIDA64 Disk Benchmark 隨機寫入測試

於 AIDA64 Disk Benchmark 對於 XPG SX8000 128G 進行隨機寫入測試其結果顯示,其性能曲線會於 217 MB/s 附近持續上下震盪。

而針對於 XPG SX8000 256G 進行隨機寫入測試其結果顯示,其性能曲線會於 450 MB/s 附近持續上下震盪。

再對於 XPG SX8000 512G 進行隨機寫入測試其結果顯示,其性能曲線會於 900 MB/s 附近持續上下震盪,而肇因於其快取較大,以此發生震盪之區間亦隨之延後。

系列效能測試

我們將 XPG SX8000 NVMe SSD 同系列之 128GB、256GB、512GB 之測試結果進行交叉分析,所得之結果分述如下:

循序讀寫傳輸率

比較三種不同容量之 XPG SX8000 於 AS SSD Benchmark 測得之循序讀寫傳輸率可得知,當容量在 256GB 以下之情況下,循序傳輸率將隨 SSD 之容量而受影響。而當容量在 256GB 以上時,循序讀寫傳輸率將不再有所上升。推測有可能是面對於高容量之 XPG SX8000,解決方案之單一佇列循序傳輸率已達系統上限,以此所得結果不再有所變動。但比對 CrystalDiskMark 之測試結果,在 QD32 多佇列條件下,XPG SX8000 512GB 之循序讀取表現仍超越同系列 256GB 之產品。

4K讀寫傳輸率

XPG SX8000 系列於不同容量產品其 4K 讀寫結果皆十分相近,其微小差異來自於測試誤差。可以理解因 SSD 在小量存取上必需經由控制器來進行最佳化處理,以此容易形成效能瓶頸。而 4K 讀寫結果係解決方案(包含主控及針對 NAND 顆粒最佳化之韌體)本身之效能特性,基本上並不會因為 SSD 容量之不同而有所影響。

佇列深度比較

比較不同容量之佇列深度測試結果,可得知在讀取狀態之下,XPG SX8000 512G 可以承受更高之同時佇列請求,也能提供更佳之 IOPS 表現。雖然在單一佇列之 4K 傳輸率上有其系統上限,但 XPG SX8000 512G 於多佇列情況下能夠處理得更好。

在寫入部分,可以觀察到 XPG SX8000 各容量其 IOPS 效能皆十分相近。

不同傳輸區塊之比較

比較不同容量產品於 ATTO Disk Benchmark Neither 測試模式之結果,可得知於讀取狀態下,高容量之 256GB 及 512GB 在大傳輸區塊時可以有更高的傳輸率表現。而全系列在小區塊傳輸條件下,因囿於方案自身之效能,各自之表現會相近。

在寫入部分,XPG SX8000 128GB 於寫入表現上有一落差,其他容量產品於不同傳輸區塊之寫入表現皆十分相近。推測此一落差應為 128GB 之顆粒組成其通道數僅為他者之半數所致。

MLC 模式令 3D NAND SSD 兼備壽命與效能優勢

由以上之各項測試數據可得知,XPG SX8000 NVMe SSD 的確具有水準以上之性能展現。無論於連續傳輸率、4K 隨機讀寫速度,以及多佇列 IOPS 能力上,SX8000 系列之各項測試結果其分布皆位居於領先族群。又復以其所採用之 3D 製程 NAND 本身物理特性之優勢,而具備超越以往 2D 製程之高讀寫耐受度。以此,於 DIY 市場中,XPG SX8000 系列之整體實力確係不容小覷。

XPG SX8000 體現了解決方案之極致表現

XPG SX8000 NVMe SSD 採用 SMI SM2260+Micron 3D NAND 之解決方案,於規劃與設計上亦採用了 MLC 存取模式、加倍之 DRAM 快取以及相對充足之 SLC 快取空間。綜合以上之種種性能投注,從而使其呈現出解決方案之極致效能,也令使用者能於 TLC 成為主流之當下,能獲得一個無須妥協之選項。