Итоги 2015 года: SSD-накопители

Год назад, рассуждая о перспективах рынка потребительских SSD, мы предполагали, что 2015 год будет ознаменован появлением большого количества новых высокопроизводительных твердотельных накопителей, использующих новые интерфейсы и протоколы. Иными словами, на полном серьёзе мы ждали революции, в результате которой производительность массовых твердотельных накопителей шагнула бы на следующую ступеньку. Но реальность оказалась совсем иной. Разработка принципиально новых быстродействующих накопителей оказалась для большинства игроков рынка SSD неинтересной, да и непосильной задачей. Основная масса компаний, производящих твердотельные накопители, привыкла заниматься лишь сборкой SSD из готовых компонентов и рисковать, вкладываясь в проектирование новых продуктов, не пожелала. В итоге, за прошедший год никакой революции так и не произошло, а вместо этого мы столкнулись с широкомасштабной ценовой войной, в результате которой средняя стоимость потребительских SSD ежеквартально теряла по 10 процентов минимум.

Так дешевел один из самых популярных SSD – Samsung 850 EVO 250GB

Однако на самом деле столь стремительно дешевели не любые модели, а лишь те, которые претендовали на роль массовых. Честно говоря, рынок клиентских твердотельных накопителей уже давно проявлял признаки сегментации. Но теперь, вследствие произошедшего «ценопада», они стали значительно глубже. Потребительские SSD окончательно разделились на две группы: небольшую, в которую входят относительно дорогие новаторские высокопроизводительные решения для энтузиастов, и на многочисленную, включающую дешёвые накопители для нетребовательных пользователей ПК. Давайте вспомним, что происходило в прошлом году с каждой из этих групп.

⇡#Высокопроизводительные накопители

К сожалению, какое-то движение вперёд в сегменте высокопроизводительных накопителей не слишком заметно. И это вполне понятно. Рынок ПК сужается, поэтому инвестировать в разработку флагманских решений для таких применений решаются лишь очень немногие фирмы. SSD – относительно новая технология, и фактически сейчас мы стоим на этапе смены принципов организации систем хранения данных. Большинство пользователей только переходит на твердотельные накопители, которые в сравнении с HDD предлагают существенно более высокую производительность. Разбираться же в том, что какие-то из SSD – быстрее, а какие-то – медленнее, потребители пока не готовы, и вследствие этого SSD верхней ценовой категории пока не пользуются столь же устойчивым спросом как, например, дорогие видеокарты. Потребители в основной массе ещё не распробовали плюсы SSD и, приобретая себе твердотельный накопитель, больше ориентируются на цену, чем на его характеристики. В результате получается, что разработка флагманских накопителей в сегодняшних условиях – это скорее имиджевый проект, заниматься которым может быть интересно лишь производителям из числа лидеров рынка.

Собственно, именно так и получается. Со своими SSD для энтузиастов к настоящему моменту отметились лишь четыре крупнейших производителя: Intel, Kingston, Samsung и Plextor. Причём реальный интерес представляют в первую очередь новинки Intel и Samsung, так как только эти компании задействуют в своих флагманских продуктах полный набор имеющихся возможностей для повышения быстродействия систем хранения данных. В этот набор входит две вещи. Во-первых, включение накопителя в систему с использованием шины PCI Express, а не по устаревшему SATA-интерфейсу. И во-вторых, переход на оптимизированный для твердотельных накопителей протокол NVMe, приходящий на смену устаревшему AHCI. Первая мера серьёзно поднимает пропускную способность при передаче данных. Например, используемые в самых быстрых клиентских SSD четыре линии PCI Express 3.0 позволяют развить скорость до 3,9 Гбайт/с, что более чем вшестеро быстрее традиционного SATA-интерфейса. Вторая мера направлена на снижение латентностей: протокол NVMe обеспечивает более быструю реакцию накопителя на команды, позволяет создавать множественные очереди команд произвольной глубины и имеет явные оптимизации для многопоточной работы с данными.

Intel 750 SSD

Собственно, Samsung 950 Pro и Intel 750 – это и есть то лучшее, что можно выбрать сегодня среди высокопроизводительных твердотельных накопителей для персональных компьютеров. Оба эти SSD заметно поднимают производительность персональных компьютеров на новый уровень, они похожи по своим свойствам, но Intel 750 интереснее моделями больших объёмов, в то время как Samsung 950 Pro лучше использовать в качестве системных накопителей.

Samsung 950 PRO

С архитектурной точки зрения Samsung 950 Pro и Intel 750 объединяет и то, что оба эти накопителя основываются на проприетарных контроллерах, созданных разработчиками этих фирм именно для флагманских решений. И в этом нетрудно усмотреть ещё одно объяснение отсутствия широкого выбора высокопроизводительных SSD. Почти все прочие производители твердотельных накопителей не имеют НИОКР-отделов и полагаются на контроллеры сторонних инженерных команд. Но такие разработки обычно нацелены на массовые продукты, а контроллеры, пригодные для применения в серийных высокопроизводительных моделях для PCI Express, есть только у Marvell. Однако последние слишком гибки по функциональности и потому нуждаются в серьёзной доработке и адаптации, на что способны далеко не все производители SSD. Поэтому число серийных PCI Express-накопителей на контроллерах Marvell тоже сильно ограничено. Фактически внимания заслуживает лишь Kingston HyperX Predator и, вероятно, не вышедший пока Plextor M8e.

Kingston HyperX Predator

Некоторое оживление на рынок высокопроизводительных SSD обещало принести появление платформы Phison PS5007-E7, которая создавалась независимым тайваньским производителем с явным прицелом на простоту внедрения. Но не сложилось: в 2015 году ни одного SSD на этой платформе выпущено так и не было. Впрочем, не всё ещё потеряно, и какие-то PCI Express SSD на её основе, вероятно, всё же появятся в течение 2016 года.

Контроллер Phison PS5007-E7

Говоря о высококлассных высокопроизводительных SSD для персональных компьютеров, нельзя не отметить и то, что выпускаются они в принципиально новых форм-факторах, которые на рынок массовых накопителей, очевидно, придут позднее. В свете использования ими шины PCI Express вполне логичным выглядит появление SSD в виде обычных карт расширения, однако такое исполнение не всегда удобно своими габаритами. Поэтому наиболее перспективным на данный момент кажется формат M.2, который позволяет подключать накопители не только по шине PCI Express, но и через SATA-интерфейс. Именно благодаря такой всеядности M.2 нашёл широкое распространение и в сегменте массовых SSD, но там он используется исключительно в своей SATA-ипостаси. Тем не менее на сегодняшний день слоты M.2 можно обнаружить на подавляющем большинстве материнских плат, и очевидно, что формат этот индустрией одобрен и принят.

Слоты M.2 с накопителями

Вместе с тем не прекращаются и попытки адаптации под использование шины PCI Express привычного 2,5-дюймового форм-фактора. И на сегодня существует как минимум два варианта кабельного подключения SSD по этой шине – посредством разъёмов SATA Express и U.2. Лучшие перспективы имеет второй вариант – задействовать четыре линии PCI Express позволяет только он, соответственно, накопители, подключающиеся через разъём U.2, могут иметь более высокую производительность.

Разъёмы U.2, SATA Express и SATA

Впрочем, на данный момент и SATA Express, и U.2 широким распространением похвастать не могут. Первый вариант подключения не использует ни один из имеющихся на рынке SSD, а для U.2 выпускается лишь один потребительский SSD – специальная версия Intel 730.

⇡#Массовые накопители

Прогресс в сегменте флагманских накопителей не слишком заметен, но он есть: за прошедший год было выпущено как минимум три модели SSD, которые подняли производительность на новый уровень. С массовыми же накопителями дело обстоит гораздо хуже. Нет, новые модели в течение 2015 года выходили в изобилии. Но производительность у них не росла, а напротив – зачастую даже падала. Отчасти это можно списать на то, что массовые накопители продолжают пользоваться SATA-интерфейсом с максимальной теоретической пропускной способностью 600 Мбайт/с. И этот барьер действительно сдерживает скорость последовательных операций у современных SSD. Однако для роста производительности на случайных операциях никаких искусственных преград нет, но она, тем не менее, признаков роста у моделей 2015 года не проявляла. И это значит, что практически все выпущенные в прошлом году новые SSD были как минимум не лучше своих предшественников, а в худшем случае и вовсе уступали им по характеристикам.

Согласуется же с законами рынка такое положение дел совершенно банально: новые накопители не просто дешевле, а заметно дешевле. Падение цен на массовые SSD стало основным трендом прошедшего года. Если средняя удельная цена каждого гигабайта твердотельного накопителя по результатам 2014 года составила $0,55, то в течение 2015 года она упала на 30 процентов – до $0,39. И более того, сегодня в магазинах можно найти накопители, каждый гигабайт ёмкости которых обойдётся в беспрецедентные $0,25. Естественно, ни о каком улучшении характеристик тут заботиться попросту некогда. Основной задачей производителей была неустанная оптимизация себестоимости и снижение издержек.

Ежегодное изменение средней цены одного гигабайта ёмкости SSD

Эффективность такой тактики хорошо понятна. Снижение цен позволяет серьёзно увеличивать продажи, так как всё возрастающее число пользователей и сборщиков компьютеров начинают предпочитать твердотельные накопители дисковым. В прошлом году, например, стала поставляться с предустановленными SSD уже примерно четверть новых ноутбуков, а в году наступившем эта доля должна увеличиться до 31 процента. Ближайшая же цель в развязанном производителями твердотельных накопителей ценовом ралли – установление паритета между SSD ёмкостью 256 Гбайт и массовыми моделями HDD, что должно дать мощный толчок к проникновению SSD в недорогие системы. Поэтому в течение нескольких последующих месяцев быстрое падение цен на твердотельные накопители, скорее всего, продолжится.

Основой для снижения цен стало применение в SSD более дешёвой флеш-памяти с увеличенной плотностью хранения информации в полупроводниковом кристалле. На первом этапе для этого применялась MLC NAND, выпущенная по более тонким полупроводниковым технологическим процессам. Так, в первой половине 2015 года на рынок активно приходили SSD, основанные на 16-нм MLC-памяти Micron, а также на усовершенствованной 19- и 15-нм MLC-памяти Toshiba. Однако вскоре для поддержания ценовой гонки этого уже стало не хватать, и производители твердотельных накопителей затеяли массовый переход на TLC-память. В ход пошла 19-нм TLC NAND производства Toshiba, 16-нм TLC NAND компании Micron и трёхбитовая 16-нм флеш-память SK Hynix. Именно эти три варианта памяти и стали главным фактором, который обусловил падение цен на втором этапе – во второй половине 2015 года.

Чип MLC NAND компании Micron

Вместе с тем предпочтение стало отдаваться и более простым контроллерам, предлагаемым независимыми тайваньскими разработчиками: JMicron, Silicon Motion и Phison. Эти контроллеры имеют невысокую производительность либо из-за урезанного числа каналов, либо просто из-за малой вычислительной мощности, но зато они открывают дополнительные возможности по снижению себестоимости. Они не только дешевле производительных платформ, но и предоставляются их разработчиками в виде полностью готовых к внедрению решений, не требующих от производителей SSD никакой дополнительной инженерной работы.

Суммируя всё сказанное выше, представить себе портрет типичного массового накопителя образца 2015 года очень несложно: дешёвый контроллер, дешёвая память и худшие по сравнению с выпущенными ранее продуктами характеристики.

Впрочем, упрекнуть производителей клиентских твердотельных накопителей в том, что при проектировании новых моделей они специально снижают планку, вряд ли получится. Производители в первую очередь реагируют на спрос, а он, как показывают результаты работы ведущих компаний в SSD-отрасли в прошедшем году, приходится именно на дешёвые модели. Самой яркой иллюстрацией этого факта выступает существенный рост рыночной доли компании Kingston, которая специализируются на разного рода бюджетных решениях – она за последний год увеличилась почти на треть и достигла 11,4 процента. SanDisk же, которая, напротив, старается в первую очередь продвигать более дорогие и производительные решения, наоборот, сильно сдала – её рыночная доля упала до 10,7 процента, хотя год назад эта компания владела примерно 20 процентами рынка.

Доли рынка основных производителей SSD на конец третьего квартала 2015 года

Лидирующее же положение по поставкам SSD закономерно занимает Samsung, которая на сегодняшний день может похвастать долей в 46,4 процента. Причём, судя по действиям этой компании на рынке твердотельных накопителей, тот день, когда Samsung сможет похвастать более чем 50-процентной долей, совсем недалёк. Так, в самое ближайшее время эта фирма собирается нанести сокрушительный удар по ультрабюджетному сегменту рынка, коим должен стать новый накопитель 750 EVO на базе планарной TLC NAND-памяти.

Тем не менее качественные и быстродействующие SATA-продукты на рынке всё-таки остались. Во-первых, никуда не делись легендарные SanDisk Extreme Pro и Crucial MX200 – наиболее современные накопители, основанные на лучших контроллерах Marvell и надёжной и быстрой MLC NAND, производимой самими SanDisk и Micron по 19-нм и 16-нм технологиям. Представлены они были ещё в 2014 году, но с производства их, к счастью, до сих пор не сняли. И пусть себестоимость таких решений выше из-за более сложного контроллера и более дорогой памяти, но гиганты вроде SanDisk и Micron вполне могут себе это позволить, да и продаются такие качественные SSD дороже типовых массовых решений.

SanDisk Extreme Pro

Во-вторых, отдельного упоминания заслуживает продукция компании Samsung, которая принципиально отличается от всего того, что предлагают конкуренты. Дело в том, что ещё в 2014 году Samsung смогла наладить выпуск трёхмерной флеш-памяти и теперь с успехом пользуется своим технологическим превосходством. Трёхмерная флеш-память (V-NAND в терминах Samsung) выпускается по 40-нм техпроцессу, что обуславливает её высокую надёжность и хорошее быстродействие. Так, TLC V-NAND способна соперничать по надёжности и производительности с планарной MLC NAND, а MLC V-NAND серьёзно превосходит её. Размещение же ячеек V-NAND в виде трёхмерного массива с 32 вертикальными слоями позволяет достигать рекордной плотности хранения информации и обеспечивает низкую себестоимость такой памяти. Поэтому накопители Samsung – 850 EVO на базе TLC V-NAND и 850 PRO с начинкой из MLC V-NAND – на фоне любых других SATA SSD смотрятся очень выгодно. Дополнительно усиливают характеристики этих накопителей и высокоэффективные контроллеры собственной разработки Samsung, благодаря которым 850 EVO и 850 PRO на протяжении всего 2015 года остаются чуть ли не самыми лучшими потребительскими SATA SSD. А если к сказанному добавить, что в последнее же время Samsung начала гибко управлять ценами этих моделей, то сомнений в превосходстве 850 EVO и 850 PRO над предложениями конкурентов практически не остаётся.

Samsung 850 EVO

Однако, как и флагманские накопители Crucial и SanDisk, накопители Samsung, основанные на V-NAND, пришли тоже из позапрошлого года. Что ещё раз подтверждает общий посыл: никаких привлекательных в чём-то, кроме цены, потребительских SATA SSD на рынке за прошедший год так и не появилось. Впрочем, одно исключение всё-таки есть. Пользуясь технологическим превосходством, компания Samsung смогла начать поставки беспрецедентно ёмких клиентских SSD. В линейках 850 EVO и 850 PRO появились модели с ёмкостью до 2 Тбайт, для которых компании пришлось даже разработать новый контроллер. И более того, несмотря на то, что среди SATA SSD потребительского уровня столь вместительных накопителей больше нет, в ближайшем будущем Samsung намеревается выпустить и ещё более ёмкие модификации – объёмом до 4 Тбайт.

⇡#Немного о перспективах

Укрепляющееся лидерство компании Samsung на рынке твердотельных накопителей явно показывает, что переход на использование трёхмерной флеш-памяти – правильный шаг, открывающий широкие возможности для дальнейшего роста. Обеспечивая более плотное хранение информации даже по сравнению с планарной TLC NAND, трёхмерная флеш-память может стать основой для недорогих, но при этом быстродействующих и надёжных SSD. Проблема лишь в том, что, кроме Samsung, ни один из производителей флеш-памяти начать массовые поставки 3D NAND пока не готов, из-за чего, собственно, компании Samsung и удалось так серьёзно вырваться вперёд.

Но мы надеемся, что в наступившем году технология 3D NAND начнёт приобретать более широкое распространение. Как ожидается, в первой половине года поставки трёхмерной памяти собственной разработки начнут Micron и Intel, готовящие 32-слойную 256-Гбит MLC и 384-Гбит TLC 3D NAND.

Intel/Micron MLC 3D NAND: 256 Гбит и 32 слоя

Также на финальном этапе подготовки к началу массового производства находится и SK Hynix с 36-слойной 128-Гбит MLC 3D NAND. А чуть позднее к числу поставщиков трёхмерной памяти присоединится и Toshiba, разработавшая собственную технологию 3D BiCS (Bit Cost Scalable – «недорогая и масштабируемая память») NAND, которую планируется применять в 48-слойной 256-Гбит TLC-памяти.

Toshiba MLC 3D NAND первого поколения: 128 Гбит и 48 слоёв

Правда, некоторые вопросы вызывает готовность для работы с трёхмерной памятью имеющихся контроллеров, поэтому, скорее всего, внедрение 3D NAND в потребительские накопители будет не столь простым и быстрым, как того хотелось бы. Иными словами, решения на базе планарной TLC NAND, несмотря на все свои слабые места, скорее всего, продолжат множиться в сфере потребительских SSD и в наступившем году.

Однако оставлять надежды на революционные изменения всё-таки не следует. Дело в том, что в 2016-м на рынок SSD должна прийти принципиально новая технология – разработанная Intel и Micron память 3D XPoint. Такая память с классическим перекрёстным строением использует совсем иные относительно NAND физические принципы: ставка делается на изменение сопротивления материала, который находится между проводниками, расположенными друг над другом крест-накрест. К сожалению, никаких подробностей о процессах и материалах, лежащих в основе этой технологии, разработчики не сообщают, но зато охотно обещают, что память 3D XPoint в 1000 раз быстрее и устойчивее к износу, чем NAND-флеш, и в 10 раз плотнее традиционной DRAM-памяти. Но самое главное, 3D XPoint – это уже практически готовый к серийному производству продукт. Как предвещают создатели технологии, первые изделия на базе новаторской технологии можно будет купить уже до конца третьего квартала.

Технология 3D XPoint

И более того, согласно имеющимся планам, экспансия продуктов на базе памяти типа 3D XPoint начнётся с сегмента ПК для энтузиастов, в котором они будут представлены под торговой маркой Optane. Предварительные тесты оптимистично обещают, что при случайных операциях такие накопители смогут предложить примерно в 7-8 раз более высокое быстродействие по сравнению с имеющимися на рынке флагманскими SSD с шиной PCI Express. Конечно, в первое время накопители серии Optane будут далеко не дёшевы, но нет никаких сомнений в том, что, если Intel и Micron смогут оставаться в рамках сформулированного ими плана, спрос на такие решения определённо будет.

Интересно будет посмотреть и на то, что предложит в качестве ответа на Optane компания Samsung, которая наверняка не захочет терять своё лидерство в качестве поставщика высокопроизводительных твердотельных накопителей. На данный момент известно лишь о том, что южнокорейский гигант ко второй половине года должен освоить выпуск SSD, построенных на V-NAND третьего поколения с 48 слоями и ёмкостью 256 Гбит. Однако, скорее всего, перед лицом 3D XPoint компания представит и какие-то иные инновационные решения. Время покажет.

⇡#Заключение: лучшие твердотельные накопители 2015 года

Samsung 950 PRO. Вполне естественно, что лучшие флагманские SSD стоит искать в ассортименте фирмы, которая занимает на рынке доминирующее положение. Так что если вы хотите получить в своё распоряжение накопитель премиального класса, который заведомо превосходит любые другие SSD по скорости и прочим характеристикам, то можете смело остановить свой выбор на новейшем Samsung 950 PRO. В его основе лежит собственная аппаратная платформа разработки Samsung, в которой задействуется передовая трёхмерная MLC V-NAND второго поколения. В тандеме с фирменным контроллером такая память обеспечивает не только лидирующую производительность, но и очень хорошую надёжность. Но следует иметь в виду, что поскольку Samsung 950 PRO – это флагманский накопитель для энтузиастов, то включается он в систему по шине PCI Express 3.0 x4 и выполнен в виде карты форм-фактора M.2. Кроме того, работает он по протоколу NVMe, что означает его совместимость лишь со свежими платформами и операционными системами.

Обзор и тестирование Samsung 950 PRO.

Samsung 850 EVO. Есть в ассортименте компании Samsung и примечательные SSD среднего уровня. В частности, отличное сочетание потребительских характеристик предлагает накопитель Samsung 850 EVO. Как и 950 PRO, он базируется на собственной аппаратной платформе, которая включает новаторскую трёхмерную флеш-память типа TLC V-NAND, и это во многом определяет его превосходство над всеми прочими SSD, выступающими в той же ценовой категории. В результате Samsung 850 EVO может похвастать отличной для накопителя с SATA-интерфейсом производительностью, которая подкрепляется фирменной технологией SLC-кеширования TurboWrite. Не вызывает никаких нареканий и надёжность, ведь расчётный ресурс TLC V-NAND составляет порядка 10-20 тысяч циклов перезаписи. Особенно привлекательными в линейке 850 EVO нам представляются варианты с ёмкостью 500 Гбайт и выше, которые обладают SLC-кешем большего размера. Кстати, в ней есть и уникальный SSD с объёмом 2 Тбайт, аналогов которого у других производителей вообще не существует. Ко всему перечисленному следует добавить, что на Samsung 850 EVO распространяется пятилетняя гарантия, причём владельцы накопителей данного производителя всегда могут обратиться в любой из раскиданных по стране многочисленных сервис-центров Samsung.

Обзор и тестирование Samsung 850 EVO.

SanDisk Extreme Pro. Как и Samsung, компания SanDisk сама производит флеш-память для своих накопителей, и вполне закономерно, что Extreme Pro базируется на собственной MLC NAND, выпущенной по 19-нм техпроцессу второго поколения. Однако контроллер в этом SSD используется сторонний – разработки Marvell. Впрочем, несмотря на это, в Extreme Pro можно найти немало ноу-хау от самой SanDisk. Самое интересное добавление – SLC-кеш nCahce 2.0, который в Extreme Pro реализован внутри MLC NAND. В результате производительность этого SATA-накопителя весьма впечатляет, а, кроме того, SLC-кеширование помогает увеличить износостойкость массива флеш-памяти. В итоге SanDisk Extreme Pro выделяется среди конкурентов не только быстродействием, но и условиями гарантийного срока — 10 лет. Иными словами, SanDisk Extreme Pro – ещё один интересный и актуальный вариант для систем среднего уровня.

Обзор и тестирование SanDisk Extreme Pro.

Crucial MX200. Есть примечательный SATA SSD среднего уровня и в ассортименте Micron. Crucial MX200 использует произведённую этой фирмой по техпроцессу с 16-нм нормами MLC-память и, подобно SanDisk Extreme Pro, основывается на контроллере Marvell. При этом модель MX200 дополнительно усилена технологией динамического SLC-кеширования Dynamic Write Acceleration, которая поднимает производительность SSD выше среднего уровня. Правда, используется она лишь в модификации с ёмкостью 250 Гбайт, так что в первую очередь интерес представляет именно она. К сожалению, на данный момент Crucial MX200 проигрывает альтернативным вариантам Samsung и SanDisk по ценам и по условиям гарантии, однако он всё же достоин упоминания в списке самых интересных предложений 2015 года, например из-за того, что MX200 широко доступен не только в традиционных для SATA-накопителей 2,5-дюймовом и mSATA-форм-факторах, но и в M.2-виде.

Обзор и тестирование Crucial MX200.