Обзор SSD-накопителя ADATA XPG SX8000: NVMe по проекту Silicon Motion

С наступлением 2017 года рынок потребительских NVMe SSD заметно преобразился. Раньше интерфейсом PCI Express располагали исключительно флагманские или серверные накопители, которые помимо высоких скоростных показателей получали и заоблачную стоимость, тотчас же отталкивающую от них обычного покупателя. Но теперь всё изменилось. Основная масса таких продуктов подешевела, и, более того, в их рядах стали появляться варианты, максимально приближающиеся по цене к SATA-накопителям. Да что там говорить, отличным примером того, что NVMe SSD теперь можно рассматривать как типичный массовый продукт, стало появление накопителей такого класса, построенных на дешёвой флеш-памяти с трёхбитовыми ячейками. И сегодня такие SSD предлагают как минимум четыре производителя: ADATA, Intel, Samsung и Western Digital.

Немалый вклад в то, чтобы спустить NVMe SSD с небес на землю, внесли независимые разработчики контроллеров с Тайваня. Фактически появление действительно массовых M.2-накопителей с интерфейсом PCI Express можно связать с именами двух компаний – Phison и Silicon Motion. Эти фирмы – неутомимые бойцы бюджетного сегмента, и именно их стараниями мы сегодня наблюдаем широкий ассортимент SATA SSD начального уровня, которые пользуются высокой популярностью благодаря выгодному сочетанию цены и производительности. Теперь же Phison и Silicon Motion пытаются провести подобный манёвр и с NVMe SSD.

Эта стратегия похожа на их же действия при реализации своих разработок для SATA SSD. Принцип прост: они освобождают конечных производителей от необходимости проводить какую бы то ни было инженерную работу и предлагают им пользоваться полностью готовыми платформами, включающими недорогой контроллер, дизайн печатной платы и микропрограмму. Особенных успехов в части внедрения такой платформы для NVMe SSD достигла Phison. Её контроллер Phison PS5007-E7 (PS5007-11) сегодня можно встретить в большом числе моделей накопителей авторства Corsair, Galax, Patriot, PNY, Smartbuy, Team Group, Zotac и других.

Но хотя платформа на базе контроллера Phison PS5007-E7 и смогла урезонить зарвавшиеся цены на накопители с интерфейсом PCI Express, в конечном счёте самой доступной всё-таки не стала. Дело в том, что этот чип рассчитан на работу с планарной MLC NAND, а такие решения не могут соперничать по цене с накопителями, где применяется TLC-память, в принципе. В итоге SSD на платформе Phison E7 могут продаваться дешевле самобытных флагманских NVMe-продуктов Samsung, Toshiba и Plextor, но при этом оказываются дороже накопителей, для которых их производители выбрали платформу альтернативного разработчика – Silicon Motion.

В NVMe SSD-контроллере Silicon Motion SM2260 упор сделан на совместимость с различными типами 3D NAND, и в первую очередь с недорогой трёхмерной памятью Intel/Micron, которая не так давно стала доступна на открытом рынке. Именно поэтому платформа SM2260 захватила лидерство в понижении цен. На ней основывается самый дешёвый потребительский NVMe-продукт – Intel SSD 600p, но не только он. Недорогие SSD с этим же контроллером делает ADATA. В ассортименте этой компании есть сразу два варианта: XPG SX8000 и XPG SX7000. Первый использует трёхмерную память с двухбитными ячейками, второй – с трёхбитными. Очевидно, что наибольший интерес представляет именно ADATA XPG SX8000 – на данный момент у этого накопителя нет аналогов, а применение в его основе MLC 3D NAND позволяет надеяться на хороший уровень производительности.

Учитывая сказанное, мы решили провести подробное тестирование ADATA XPG SX8000. На сегодняшний день этот накопитель можно приобрести по весьма выгодной цене. Фактически он – второй или третий недорогой после Intel SSD 600p и WD Black SSD (в Россию не поставляется из-за региональной политики производителя) NVMe-накопитель, если смотреть на ассортимент глобально, и самый дешёвый, если выбирать исключительно среди MLC-вариантов. При этом его цена даже ниже, чем у флагманских SATA SSD, что может сделать его весьма привлекательным выбором. Нужно лишь, чтобы в производительности и в прочих потребительских аспектах не встречалось никаких подвохов. Давайте проверим.

⇡#Технические характеристики

Желание проверить, всё ли в порядке с ADATA XPG SX8000, появилось не на пустом месте. На самом деле используемая в этом накопителе платформа SMI SM2260 вызывает серьёзное недоверие. Причин тому две. Во-первых, на этом контроллере базируется Intel SSD 600p, который иначе как недоразумением назвать тяжело: используя шину PCI Express 3.0 x4 и протокол NVMe, он умудряется выдавать производительность, сравнимую с производительностью SATA SSD. Конечно, можно ссылаться на то, что Intel SSD 600p – это решение на базе TLC 3D NAND, а в ADATA XPG SX8000 применяться MLC 3D NAND, но есть и весьма весомый аргумент «во-вторых». Дело в том, что контроллер SMI SM2260 в комплекте с 3D MLC NAND должен был использоваться в накопителе Crucial Ballistix TX3 SSD – первом NVMe SSD компании Micron. Это решение планировалось к выходу ещё в сентябре 2016-го, но в последний момент было отменено со ссылкой на то, что его быстродействие оказалось не соответствующим тому уровню, на который могут рассчитывать потребители при выборе бренда Crucial.

Иными словами, конфигурацию из SM2260 с собственной 3D MLC NAND компания Micron забраковала. Однако она смогла привлечь других изготовителей, которые столь же высоких требований к производительности не предъявляют. В первых рядах решила выпустить собственный аналог так и не увидевшего свет Ballistix TX3 компания ADATA. И это совсем неудивительно. У ADATA есть большой опыт сотрудничества и с Silicon Motion, и с Micron. И более того, мы сталкивались даже с тем, что ADATA перепродавала накопители, производимые Micron, под своей торговой маркой. Таким, например, на первых порах был Premiere Pro SP920.

Можно было бы предположить, что с ADATA XPG SX8000 история примерно такая же и на самом деле это своего рода ребрендинг так и не увидевшего свет Crucial Ballistix TX3. Но нет, версия ADATA скорее похожа на эталонный дизайн Silicon Motion, нежели на тот продукт, который собиралась выпустить Micron. То есть XPG SX8000 – это в какой-то мере независимая разработка. Причём очень интересная, поскольку продуктов с 3D MLC NAND производства Micron на рынке совсем не много.

ADATA всегда отличалась тем, что имела очень широкий модельный ряд продуктов, в котором никогда не использовались контроллеры Phison. Кроме того, ADATA – один из крупнейших покупателей флеш-памяти Micron среди производителей SSD. Контроллер Silicon Motion – единственный на сегодняшний день вариант, поддерживающий 3D NAND этого производителя, поэтому появление накопителя на базе SM2260 в модельном ряду ADATA было предопределено. Иных вариантов для выпуска NVMe SSD у компании попросту не было: производство обычной «двумерной» памяти Micron планомерно сворачивает.

При этом выбор контроллера SMI SM2260 большой удачей всё-таки не выглядит. Этот чип базируется на двухъядерном процессоре ARM Cortex-R, с одной стороны, поддерживает интерфейс PCI Express 3.0 x4 и современную версию протокола NVMe 1.2, а с другой – предлагает восемь каналов для подсоединения флеш-памяти. Но несмотря на неплохую на первый взгляд архитектуру, контроллер этот способен выдавать производительность лишь на уровне 2,4/1,0 Гбайт/с при последовательном чтении и записи соответственно и 120/140 тысяч IOPS при случайных операциях. Для NVMe-решения это – относительно низкие показатели. Например, конкурирующий чип Phison PS5007-E7 заметно выигрывает у варианта SMI, особенно по скоростям на произвольных операциях. Правда, зато в SMI SM2260 поддерживается коррекция ошибок на основе LDPC-кодов, которая позволяет добиваться от флеш-памяти значительно лучшей выносливости. Конкурирующий Phison PS5007-E7 подобных прогрессивных алгоритмов в своём арсенале не несёт.

Впрочем, основной проблемой SMI SM2260 видится не столько его производительность, сколько то, что он производится на фабриках TSMC по 40-нм техпроцессу, тогда как прочие контроллеры для NVMe-накопителей выпускаются по 28-нм технологии. В результате SM2260 – более чем «жаркий» чип, для охлаждения которого производителю пришлось даже поместить на его поверхность дополнительный медный теплорассеиватель.

Паспортные характеристики ADATA XPG SX8000 выглядят следующим образом:

Аббревиатура XPG в названии накопителя расшифровывается как eXtreme Performance Gear. Иными словами, ADATA как бы намекает, что перед нами модель SSD, которая направлена на бескомпромиссных энтузиастов. Однако по характеристикам о ней такого явно не скажешь. Паспортные показатели производительности у ADATA XPG SX8000 ставят этот накопитель выше уровня Intel SSD 600p, но ниже по сравнению с любым другим NVMe-накопителем. А это значит, что, несмотря на использование в ADATA XPG SX8000 прогрессивной трёхмерной флеш-памяти с двухбитовыми ячейками компании Micron, перед нами – модель начального уровня (по меркам NVMe SSD).

Не спасает NVMe-накопитель ADATA даже то, что в нём реализовано SLC-кеширование (технология Intelligent SLC Caching). По всей видимости, MLC 3D NAND компании Micron обладает сравнительно невысокой скоростью записи, по крайней мере к микроновской TLC 3D NAND претензии по этой части достаточно серьёзны.

Спецификации Micron 3D NAND

В итоге, несмотря на то, что контроллер в XPG SX8000 общается с массивом флеш-памяти по восьми каналам, разработчикам пришлось задуматься о дополнительном ускоренном однобитном режиме записи в этот массив.

SLC-кеш в ADATA XPG SX8000 работает несколько иначе, чем обычно. Он не имеет фиксированного объёма, размер изменяется динамически, и на работу технологии кеширования отводится ровно половина свободного места в массиве MLC 3D NAND. Это значит, что на каждые 128 Гбайт объёма накопителя максимально приходится до 32 Гбайт эффективной ёмкости SLC-кеша, но, по мере заполнения SSD пользовательскими файлами, предельный объём данных, который можно записать в ускоренном режиме, сокращается.

На фоне невысоких паспортных скоростей некоторые вещи в характеристиках ADATA XPG SX8000 могут и порадовать. Во-первых, условия гарантии: на накопитель даётся пять лет гарантийного обслуживания с достаточно щедрым ресурсом перезаписи, позволяющим обновлять более трети полной ёмкости ежедневно. Во-вторых, широта модельного ряда. В него входит и редкая для NVMe SSD карликовая 128-гигабайтная модель, которая вполне может приглянуться определённой аудитории покупателей. И в-третьих, невысокая стоимость. Впрочем, тут может накладываться региональная специфика. Например, в России в данный момент ADATA XPG SX8000 несколько переоценён и продаётся дороже накопителей на базе платформы Phison E7, хотя на самом деле всё должно быть наоборот.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для тестирования ADATA XPG SX8000 мы выбрали модель ёмкостью 512 Гбайт. С одной стороны, это – достаточно ходовой объём, особенно применительно к NVMe SSD. С другой же – степень параллелизма массива флеш-памяти в SSD такой ёмкости позволяет показывать производительность, за которую авторам накопителя не должно быть стыдно.

Перед тем как перейти к непосредственному знакомству с нашим образцом, следует заметить, что формально ADATA XPG SX8000 существует в двух вариантах. В виде обычной M.2-платы, которая как раз и досталась нам на тесты, либо в виде M.2-платы, оснащённой дополнительными теплорассеивателями. Если учесть особенности контроллера SMI SM2260, версия с радиаторами должна быть интереснее, но проблема в том, что в продаже она пока не засветилась.

Таким образом, имеющийся вариант ADATA XPG SX8000 внешне выглядит совершенно стандартно. Внимание может привлечь разве что металлическая поверхность TFBGA-корпуса контроллера SM2260, которая должна хоть как-то бороться с его перегревом.

Наклейка с маркировкой, которая имеется на лицевой стороне накопителя, не несёт на себе никакой важной информации. На ней есть только артикул и серийный номер изделия. Хотя информация о версии микропрограммы явно не помешала бы – новые прошивки для ADATA XPG SX8000 периодически выходят, причём вносимые в них изменения незначительными не назовёшь: изменяются даже параметры производительности и алгоритмы работы температурного троттлинга.

Микросхемы на ADATA XPG SX8000 512 Гбайт располагаются с двух сторон. Массив флеш-памяти собран из четырёх чипов с собственной маркировкой ADATA, однако внутри них находится по четыре 256-гигабитных кристалла MLC 3D NAND компании Micron, имеющих 32-слойный дизайн (кодовое имя L06B). Для удешевления своего продукта компания ADATA закупает у производителя памяти полупроводниковые пластины, которые режет, сортирует и упаковывает в микросхемы самостоятельно. В итоге получающиеся микросхемы по основным характеристикам аналогичны чипам Micron MT29F1T08CMCBBJ4-37:B. Это значит, что восьмиканальный массив флеш-памяти в ADATA XPG SX8000 512 Гбайт работает с относительно невысоким двукратным чередованием, и модель терабайтной ёмкости будет несколько быстрее, а накопители меньшего объёма по той же причине окажутся заметно медленнее.

Необходимо подчеркнуть, что практикуемое ADATA изготовление микросхем флеш-памяти из кремниевых заготовок Micron собственными силами – палка о двух концах. С одной стороны, компания добивается снижения себестоимости, но с другой – она предъявляет гораздо меньшие, чем Micron, требования к качеству финальной продукции. Чем это может обернуться, мы имели возможность убедиться воочию при тестировании надёжности ADATA Ultimate SU800: выносливость получающейся памяти и SSD на её основе может оказаться ниже всякой критики.

Из массива флеш-памяти объёмом 512 Гбайт пользователю в распоряжение предоставляется примерно 477 ГиБ, оставшиеся же 7 процентов пространства отведены на работу технологий выравнивания износа, сборку мусора и т.п. Никакой дополнительной резервной ёмкости, как в накопителях на базе TLC 3D NAND компании Micron, в данном случае нет. Поэтому, в частности, в ADATA XPG SX8000 применяется динамическое SLC-кеширование, в то время как в основанном на том же контроллере Intel SSD 600p кеш имел постоянные параметры.

DRAM-буфер, необходимый для быстрых операций с таблицей трансляции адресов, в ADATA XPG SX8000 512 Гбайт представлен двумя чипами Nanya LPDDR3-1600 ёмкостью по 256 Мбайт каждый. В итоге размер буфера абсолютно типичен – по мегабайту на каждый гигабайт ёмкости накопителя.

Никакого сервисного программного обеспечения для ADATA XPG SX8000 производителем не предлагается, поэтому мы сразу переходим к тестированию скоростных характеристик.