Обзор SSD-накопителя Transcend SSD230: эра 3D NAND наступает

За последний год Micron как производитель флеш-памяти с трёхмерной структурой совершила очень заметный рывок. Фактически, компания стала вторым после Samsung производителем флеш-памяти, который способен выпускать кристаллы, подходящие по показателям ресурса для использования в твердотельных накопителях. И более того, хотя, помимо Samsung и Micron, производить 3D NAND нужного качества сегодня может ещё и Intel, именно Micron стала поставлять память на открытый рынок в заметных количествах, благодаря чему получила хорошие шансы не только стать видным игроком в сегменте 3D NAND, но и несколько поколебать в этой сфере гегемонию Samsung.

Кристаллы Micron 3D NAND

Вторую половину прошлого года Micron посвятила активному переоснащению производства и переводу мощностей с выпуска планарной 16-нм MLC и TLC NAND на флеш-память с трёхмерной структурой. Сегодня компания может похвастать достаточно зрелым производственным процессом, в рамках которого выпускается фирменная 3D NAND первого поколения с плавающими затворами и 32 слоями. Успехи Micron в освоении новой технологии можно проиллюстрировать тем фактом, что сходящая в настоящее время с конвейера компании TLC 3D NAND имеет на 30 процентов более низкую себестоимость (в пересчёте на единицу объёма) в сравнении с планарной памятью с трёхбитовой ячейкой. При этом ещё год назад Micron планировала добиться 25-процентного выигрыша, однако в реальности новый производственный процесс смог обеспечить лучшие результаты по сравнению с первоначальными прикидками.

Сама Micron при этом считает свою 3D NAND первого поколения полностью конкурентоспособной по сравнению с трёхмерной памятью Samsung, несмотря на то, что южнокорейская компания имеет трёхлетнюю фору и пользуется уже третьей версией техпроцесса, в рамках которого изготавливаемая 3D NAND получает по 48 слоёв. Micron же компенсирует своё отставание фирменной технологией CMOS Under the Array, предполагающей размещение управляющей логики под массивом ячеек NAND. В результате, по имеющимся оценкам, получающаяся у Micron трёхмерная 32-слойная память действительно может обеспечить близкую плотность хранения данных.

Сильно растут и объёмы поставок 3D NAND авторства Micron. Сегодня трёхмерные кристаллы составляют более половины от общего объёма флеш-продукции этой компании. Если же учесть, что доля Micron на глобальном рынке NAND составляет порядка 11-12 процентов, то получается, что более шести процентов всей производимой сейчас флеш-памяти – это 3D NAND, выпущенная Micron. Естественно, такие объёмы заметно превышают потребности самой этой фирмы, и трёхмерная память Micron активно просачивается на открытый рынок. А если к этому прибавить выгодные цены таких кристаллов и хорошие показатели выносливости, то вполне естественно ожидать, что твердотельные накопители производителей второго-третьего эшелонов, в основе которых применялась бы не планарная, а более прогрессивная флеш-память Micron с пространственной структурой, должны становиться реальностью.

И это действительно происходит. На сегодняшний день SSD, построенные на различных типах 3D NAND, предлагаются уже не только под торговыми марками Samsung, Intel, Micron и Crucial. После того как независимые разработчики контроллеров в лице Marvell, Silicon Motion и Phison смогли спроектировать готовые для внедрения платформы, совместимые с трёхмерной памятью, новинки, в которых применяется Micron 3D NAND, стали появляться одна за другой. Вслед за пионерским Crucial MX300 на контроллере Marvell 88SS1074 на прилавках магазинов появился целый набор продуктов ADATA на платформах Silicon Motion. Затем в ассортименте многих мелких производителей стали возникать ультрабюджетные SSD с трёхмерной памятью, базирующиеся на чипах Phison PS3111-S11 и Marvell 88NV1120. А теперь к этой разнородной компании присоединился ещё один крупный игрок – компания Transcend.

Transcend славится своей любовью к контроллерам Silicon Motion и давними партнёрскими отношениями с Micron. Поэтому появлением нового накопителя этой компании, в котором сошлись воедино контроллер SMI и TLC 3D NAND, мы совсем не удивлены. Причём, если учесть схему работы Trancend, вполне закономерно, что это решение имеет некоторые особенности по сравнению с основной массой присутствующих на рынке накопителей на базе флеш-памяти с трёхмерными ячейками. Поэтому, как только новый Transcend SSD230 оказался нам доступен, мы сразу же взялись за его тестирование: хочется верить, что этот SSD сможет лучше других новинок раскрыть какие-то черты TLC 3D NAND компании Micron. Тем более что действительно удачных продуктов на базе трёхмерной памяти Micron, помимо Crucial MX300, нам пока не попадалось. Transcend же, в отличие от многих прочих производителей второго-третьего эшелона, умеет создавать хорошо сбалансированные решения, и именно поэтому Transcend SSD230 может быть очень интересен.

⇡#Технические характеристики

Итак, накопитель Transcend SSD230 (его также называют SSD230S) основывается на платформе разработки Silicon Motion и на трёхмерной трёхбитовой флеш-памяти Micron. Надо сказать, что подобной конфигурацией сегодня могут похвастать немногие альтернативы. Фактически такое сочетание компонентов есть лишь в SATA-накопителе ADATA Ultimate SU800 и в NVMe-модели Intel SSD 600p. Поэтому в любом случае Transcend SSD230 представляет собой достаточно оригинальное решение, которое по сравнению с постепенно заполняющими прилавки магазинов безбуферными SSD с TLC 3D NAND на базе контроллера Phison S11 может предложить несоизмеримо лучшую производительность.

Какова конкретная конфигурация Transcend SSD230, понятно и без дополнительных пояснений. У SMI существует лишь два контроллера, совместимых с TLC 3D NAND компании Micron: SM2258 и SM2260. Причём второй вариант годится лишь для накопителей с интерфейсом PCI Express. Поэтому в Transcend SSD230, который представляет собой обычный SATA SSD, применён процессор SM2258. Разработчики Silicon Motion работали над адаптацией этого контроллера в тесном сотрудничестве с Micron, и получившийся чип обладает неплохими по современным меркам параметрами, хотя и остаётся сравнительно простым. Самое главное: микросхема SM2258 обладает поддержкой прогрессивной коррекции ошибок на основе LDPC ECC, которая (в теории) примерно утраивает ресурс любой флеш-памяти и позволяет достичь высокой жизнестойкости даже в накопителях с памятью с трёхбитовыми ячейками.

В остальном же SM2258 – типичный Silicon Motion. Чип базируется на единственном ядре с 32-битной RISC-архитектурой, для общения с флеш-памятью имеет четыре канала, плюс поддерживает DDR3 SDRAM-интерфейс для быстрого буфера, необходимого для хранения копии таблицы трансляции адресов. Иными словами, это – обновлённая версия популярного контроллера SM2256, которая адаптирована для работы с TLC 3D NAND-памятью компании Micron.

Впрочем, несмотря на достаточно слабую аппаратную базу, SM2258 обещает неплохую производительность. Так, разработчики этого контроллера говорят о возможности достижения показателей в 90 и 80 тысяч IOPS при случайном чтении и записи соответственно. Поэтому, например, в названии основанного на этом контроллере накопителя ADATA присутствует слово Ultimate, которое обычно используется лишь применительно к продуктам с выдающейся производительностью.

Всё дело в нюансах: программисты Silicon Motion «прикрутили» к SM2258 неплохой набор программных технологий, которые раскрывают имеющиеся аппаратные ресурсы с максимальной эффективностью.

Во-первых, естественно, это SLC-кеширование, которое сегодня есть в любом накопителе, основанном на TLC-памяти. Однако подход, реализованный в SM2258, несколько отличается. В данном случае кеш не имеет какого-то фиксированного и заранее предопределённого размера. Вместо этого ускоренная запись в SLC-режиме выполняется во всё доступное во флеш-памяти пространство. Иными словами, эффективный размер SLC-кеша составляет до трети от свободного в накопителе объёма, что по максимуму ограждает пользователя от встречи с ситуациями, когда скорость записи катастрофически падает из-за необходимости сохранения данных напрямую в медленную TLC-память. Уплотнение же сохранённой информации и переключение ячеек из SLC- в TLC-режим происходит в фоне, в моменты простоя SSD. Подобная технология встречается не слишком часто, но наиболее удачная её реализация под именем Dynamic Write Acceleration имела место в MLC-накопителе Crucial MX200.

Во-вторых, в SM2258 реализован режим Direct-to-TLC, который позволяет контроллеру при необходимости писать данные напрямую в TLC-память, в обход SLC-кеша. Это позволяет избавиться от нестабильности в моментальной производительности даже в том случае, когда SLC-кеш переполнен или не может быть задействован по каким-то иным причинам.

Впрочем, несмотря на всё это, Transcend SSD230 не позиционируется в качестве флагманского накопителя. В отличие от ADATA компания Transcend оценивает свою новинку с контроллером SM2258 очень сдержанно и не присваивает ей никаких званий класса Hyper, Extreme или Ultimate. По мнению производителя, SSD230 относится к уровню ниже SSD360 и SSD370, то есть является скорее доступной и массовой моделью, нежели чем-то из ряда вон выходящим.

Хотя формальные характеристики Transcend SSD230 выглядят сравнительно неплохо.

Впрочем, если сравнивать паспортные характеристики SSD230 с основанным на той же аппаратной платформе ADATA Ultimate SU800, то вариант Transcend смотрится похуже. У SSD230 заявлены более низкие скоростные параметры для моделей с небольшой ёмкостью, ниже обещанный производителем ресурс, а, кроме того, в серии отсутствует терабайтная модификация.

Но на всё это, кроме отсутствия терабайтной версии Transcend SSD230, можно не обращать никакого внимания. Дело в том, что SSD230 совершенно не отличается от ADATA Ultimate SU800 по номенклатуре аппаратной начинки. И даже более того, микропрограмма накопителя Transcend базируется на более новой версии базового микрокода, поэтому SSD230 должен быть как минимум не хуже.

Правда, и стоит Transcend SSD230 несколько дороже. Но на самом деле разница не столь велика. А если вспомнить о катастрофической ситуации с реальным ресурсом, которую выявил тест надёжности ADATA Ultimate SU800, то целесообразность экономии и оправданность выбора модели ADATA вызывает серьёзные сомнения.

К сожалению, пока у нас нет результатов испытаний выносливости варианта Transcend, но хочется надеяться, что эта компания отнеслась к закупкам памяти у Micron более ответственно либо внесла какие-либо ключевые исправления в работу накопителя на уровне схемотехники или прошивки.

В любом случае на продукты серии Transcend SSD230 установлена трёхлетняя гарантия, которая не аннулируется при превышении указанного в спецификациях предельного объёма записи, а действует до момента уменьшения до нуля показателя здоровья SSD в фирменной сервисной утилите SSD Scope.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для тестирования своего нового накопителя SSD230 компания Transcend предоставила нам модель ёмкостью 512 Гбайт. Это максимальная доступная версия, которая к тому же имеет наибольшую скорость за счёт высокой степени внутреннего параллелизма.

Внешне SSD230 выглядит как типичный накопитель авторства Transcend. Это значит, что корпус у рассматриваемой модели остался алюминиевым и собран он на винтах, что по современным меркам – достаточно редкий вариант. Плюсы такой конструкции очевидны: с одной стороны, внутренности надёжно защищены, а с другой – выделяемое электронными компонентами тепло легко выводится наружу.

Название SSD нанесено краской на его лицевой стороне. С обратной стороны имеется техническая наклейка, которая не несёт для пользователя никакой полезной информации, кроме объёма накопителя. Ни о дате выпуска, ни о версии залитой на заводе прошивки Transcend решила не распространяться.

Внутри корпуса обнаруживается урезанная по габаритам печатная плата, которая заметно отличается по дизайну и от плат, применяемых в ADATA Ultimate SU800, и от эталонного дизайна Silicon Motion, который эта компания демонстрировала на выставках. Иными словами, инженерам Transcend удалось внести свой вклад в разработку аппаратной платформы SSD230, и этот накопитель всё же нельзя назвать полным аналогом продукта ADATA, хоть они и похожи.

При близком рассмотрении на плате Transcend SSD230 512 Гбайт обнаруживается базовый контроллер SMI SM2258, буферный чип DDR3L-1600 SDRAM и шесть микросхем флеш-памяти с маркировкой Micron NW838 (MT29F768G08EECBBJ4-37). Емкость DRAM-буфера составляет положенные для полутерабайтного накопителя 512 Мбайт, производитель – Samsung.

Массив флеш-памяти устроен оригинально. Используемые в нём микросхемы содержат по паре 32-слойных кристаллов TLC 3D NAND ёмкостью 384 Гбит, и это значит, что общий объём флеш-памяти в Transcend SSD230 512 Гбайт составляет не 512, а больше – 576 Гбайт. Но доступно для пользователя из них лишь 477 ГиБ. Получается, что в накопителе предусмотрен внушительный, 99-гигабайтный резерв, который используется контроллером не только под подменный фонд и технологии выравнивания износа и сборки мусора, но и на реализацию RAID5-подобного хранения данных вместе с контрольными суммами, что позволяет устранять неисправимые через LDPC ECC ошибки.

Вторая особенность массива флеш-памяти ещё более неожиданна. Все двенадцать NAND-устройств, на базе которых собран Transcend SSD230, распределены не по четырём, а по трём каналам контроллера SM2258. Четвёртый же канал пустует, хотя компоновка печатной платы предусматривает посадочные места для микросхем, которые можно к нему подключить. Таким образом, вместе с тремя каналами контроллер пользуется четырёхкратным чередованием устройств.

Надо сказать, в ADATA Ultimate SU800 мы видели точно такую же организацию массива флеш-памяти, так что, весьма вероятно, связана она с особенностями работы контроллера Silicon Motion, а не с какими-то оригинальными проявлениями свободы творчества разработчиков Transcend. К тому же конфигурация «3 × 4» вряд ли может нанести сколь-нибудь серьёзный удар по производительности, поскольку степень параллелизма массива флеш-памяти остаётся достаточно высокой, плюс почти все операции записи, благодаря выбранной реализации алгоритма ускоренной записи, происходят в быстром SLC-режиме.

⇡#Программное обеспечение

Вообще, для накопителей собственного производства компания Transcend предлагает фирменную утилиту SSD Scope, которая позволяет следить за состоянием накопителя, управлять функцией TRIM операционной системы, выполнять диагностическое сканирование, инициировать Secure Erase – полное безопасное удаление данных, а также при необходимости обновлять микропрограмму. Кроме того, в SSD Scope предусмотрена полезная функция клонирования содержимого дисков.

Однако текущая версия этой полезной программы (3.5.0) с тестируемым накопителем Transcend SSD230 оказалась несовместима.

Впрочем, нет никаких сомнений, что данная проблема будет исправлена в следующих версиях.