144層堆疊QLC

? ?? ???QLC NAND問世也有差不多四年的時間了，這四年里隨著3D NAND的堆疊技術(shù)也在不斷演進，Intel? QLC NAND的堆疊層數(shù)也從第二代3DNAND的64層提高到了第四代的144層。堆疊層數(shù)的提高意味著單顆容量越來越大，讀寫性能越來越強，耐久度也越來越好

? ?? ???前不久，Intel?發(fā)布了搭載最新144層堆疊顆粒的QLC SSD 670P，從官方指標上來看，比之前的660P和665P有了質(zhì)的飛躍

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? ?? ???今天我們就來看一下，144層QLC 的670P究竟表現(xiàn)怎樣

Intel? SSD?670P的外觀與用料

? ?? ???自從Intel?在去年年底發(fā)布EVO認證平臺LOGO之后，自家的產(chǎn)品包裝都逐漸向矩形嵌套的那個畫風(fēng)靠攏。前不久的Rocket Lake S處理器也好，這次的670P也是，從外包裝一眼便能看得出來是2021年的新產(chǎn)品

? ?? ???背面寫明了5yr LIMITED WARRANTY，也就是五年有限質(zhì)保，不過質(zhì)保的寫入量上限沒有直接標明。上一代660P給出的質(zhì)保寫入量上限為200PE，也就是2TB的盤質(zhì)保上限是400TBW?；?44層堆疊QLC的670P在壽命上也得到了加強，質(zhì)保上限提高到340PE，2TB盤的質(zhì)保上限為740TBW。雖然相比各廠商目前普遍為高端消費級TLC盤提供600PE質(zhì)保尚有一段差距，不過相比660P已經(jīng)有了70%的實質(zhì)性提升，QLC飽受詬病的壽命問題得到了很大程度上的緩解

? ?? ???包裝內(nèi)容物就沒什么特別的了，一根固態(tài)盤本體和一個小冊子

? ?? ???670P采用目前M.2固態(tài)盤最主流的規(guī)格尺寸2280，標簽貼在了正面

? ?? ???所有元器件也集中在了正面，背面則是什么都沒有，因為大部分的主板和筆記本都只提供了單面的散熱片，因此單面設(shè)計的固態(tài)盤顯然比雙面的更適合。不過目前有些廠商已經(jīng)開始將標簽也貼到背面了，這樣正面顆粒裸露更加有利于散熱，不知以后Intel?會也借鑒一下

? ?? ???除去標簽可以看到670P上主要元件有四枚，一枚主控、一枚DRAM、兩枚NAND。是按照目前主流的接口——主控——DRAM——NAND的順序排列的

? ?? ???主控和660P同樣來自慧榮，型號為SM2265G。目前慧榮的官方網(wǎng)站上并沒有關(guān)于這款主控的詳細資料。不過結(jié)合現(xiàn)有信息可以做一些猜測，670P支持NVME 1.4版本協(xié)議、主控芯片封裝大小、支持外置DRAM等。SM2265G很有可能是SM2267的基礎(chǔ)上將PHY降級為PCI-E GEN3版本得到的一款主控，有點類似群聯(lián)E16與E12直接的關(guān)系

? ?? ???DRAM緩存是常規(guī)配置NT5CC128M16JR-EK，這是一顆256MB容量的DDR3L-1866 DRAM顆粒。如果是一般高端方案會按照每TB閃存搭配1GB緩存的配置，Intel?給2TB的670P只配備了256MB的緩存，也符合其入門級別的定位

? ?? ???NAND編號為29F08T2AOCQKI，這是一款基于144層堆疊的QLC閃存顆粒，單顆容量達到1TB，所以才能將2TB的盤做成單面

? ?? ???從布局上看670P相比660P要更加松散，因為660P采用的64層堆疊QLC顆粒容量有限，想做大容量的盤需要在單面安排4顆粒的位置，所以非常擁擠

基礎(chǔ)性能測試

? ?? ???這次使用最新的Intel? Rocket Lake S作為測試平臺，CPU為I9-11900K，主板為ASUS ROG M13H。所有待測盤都安裝在直通CPU的M.2插槽內(nèi)

? ?? ???Crystal Disk Info可以正確讀取通電時間、寫入量、溫度等重要信息，也可以查詢到670P的確支持NVME 1.4版本協(xié)議
首先我們來看一下空盤狀態(tài)下的Crystal Disk Mark基準測試

? ?? ???順序讀取達到了3461 MB/S基本達到官方指標3500MB/S；順序?qū)懭脒_到3009MB/S，超過了官方指標2700MB/S；高隊列4K隨機測試讀取達到1284.73MB/S，換算成IOPS大約是313654，達到官方指標310KIOPS；高隊列4K隨機寫入達到1408.09MB/S，換算成IOPS約為343771，也達到了官方指標340KIOPS。看來Intel對670P的指標并沒有什么虛標，各項基本都能達到。雖然極限隨機性能相比于目前高端的TLC盤（官方讀寫指標在3000MB/S以上的）還是存在一定差距，但值得一提的是4K單隊列隨機讀取速度高達85.18MB/S，這甚至超過了許多高端TLC NVME固態(tài)盤。

在和660P 512G的對比中，670P 2T取得了壓倒性的勝利。大多數(shù)項目都有翻倍甚至更多的提高，其中差距最大的是七讀三寫（70%讀取/30%寫入）混合測試。七讀三寫是比較符合當前固態(tài)盤使用習(xí)慣的一種場景模擬，更能體現(xiàn)出固態(tài)盤在日常情況下的運行狀態(tài)。不過在4K Q1T1隨機寫入方面，670P出現(xiàn)了不如660P的情況，這原因很可能是隨著閃存堆疊層數(shù)的增加，寫入延遲也隨之提高，所以才會發(fā)生隨機寫入倒退的情況

? ?? ???上面的是滿盤測試，接下來我為670P 2T裝入1500G的大量視頻文件，占用掉約78%的空間，看看其基準測試是否有什么變化

? ?? ???Crystal Disk Mark的基準測試幾乎沒有什么變化，上下波動1%左右基本上可以忽略，所以日常使用不太需要擔(dān)心裝了一半就發(fā)生掉速的這種事情

? ?? ?? ?接下來是游戲加載測試，使用的是《古墓麗影：暗影》和《無主之地3》，分別記錄從點擊基準測試按鈕到出現(xiàn)基準測試畫面的加載時間

? ?? ???盡管人肉秒表統(tǒng)計可能存在一定的誤差，但是依然可以明顯看出670P的游戲加載速度相比660P有著一定程度上的提高
? ?? ???由于QLC的NAND直寫速度較慢，所以我使用長時間順序讀取來測試670P滿載時的溫度。670P溫度表現(xiàn)很好，在安裝主板自帶的散熱片之后，滿載溫度也不超過50度，比660P更低

深入測試

? ?? ???670P在上面的基準測試中表現(xiàn)得不錯，接下來我將使用IOMETER測試一下670P在不同隊列縱深下的性能峰值究竟怎樣

? ?? ???4K隨機讀取方面IOMETER跑出來的峰值和CDM差不多都是在300KIOPS出頭的樣子，大約在Q8T8的時候就達到頂峰，后續(xù)隨著隊列增加再無提升
? ?? ???4K隨機寫入方面峰值也是同CDM結(jié)果一致，在340~350KIOPS之間。寫入相比讀取能更早達到滿速，在Q4T4時基本到達峰值。而相比之下部分高端的NVME盤，雖然IOPS峰值很高，但也需要Q32T4甚至更高的隊列縱深才能體現(xiàn)。
? ?? ???經(jīng)過這項測試我們可以看到，雖然670P的4K隨機讀寫峰值不如部分高端TLC NVME盤，但是其起速還是比較快的，在低隊列縱深情況下性能可觀。這對于大多數(shù)讀寫隊列縱深在4以內(nèi)的家用環(huán)境來說，相比高端TLC盤的差距又進一步縮小

? ?? ???對家用固態(tài)盤有一定了解的朋友們一定知道上面的基準測試和峰值測試時，都是在670P的SLC CACHE范圍內(nèi)進行的。SLC CACHE可以認為是給TLC/QLC固態(tài)盤的一層魔法盾，提高日常使用的體驗。但是人們總有好奇心理，見到一個美人之后就會想知道她卸妝后的素顏是什么樣，接下來我就領(lǐng)大家看一下670P的SLC CACHE機制及隱藏在魔法盾背后真實的QLC表現(xiàn)

? ?? ???這是一張Intel給出的一張關(guān)于670P SLC CACHE的說明。670P使用了動靜態(tài)混合的SLC CACHE方案。大容量固態(tài)盤經(jīng)常會采用動態(tài)SLC CACHE，隨著可用容量的降低CACHE也隨之減小。在670P中，動態(tài)CACHE部分在全盤可用空間約維持50%以上時保持不變，而當可用空間低于50%之后進入全盤模擬SLC CACHE模式，CACHE容量隨著可用空間的降低而線性下降。當可用空間低于15%時動態(tài)CACHE基本耗盡。
? ?? ???與此同時為了保證最低限度的使用體驗，670P還留有了一層固定的靜態(tài)CACHE。而針對于2TB這個容量的版本，空盤時則有256GB動態(tài)CACHE，再加上24G靜態(tài)CACHE總共容量為280GB。
? ?? ???此時我心中產(chǎn)生了一個疑問，固定的靜態(tài)SLC CACHE一般情況下是由固態(tài)盤的OP（預(yù)留空間）提供的，這部分閃存容量不計入可用空間，單獨用來提供CACHE或者幫助GC使用。但是670P 2TB版本的可用空間為2048GB，也就是2TB的NAND全部用來用作存儲空間，沒有外部預(yù)留。所以我認為很可能是29F08T2AOCQKI這顆QLC NAND的實際容量大于8Tb（1TB），這樣在NAND內(nèi)部提供預(yù)留空間才能保證靜態(tài)CACHE的正常運作

? ?? ???上面的測試中我曾經(jīng)將這片670P用視頻文件填充了約78%的空間，在已占用這么多空間的情況下，670P 2T版本依舊能夠提供能夠提供約110GB的SLC CACHE，抗掉速能力還是很強的。
? ?? ???與此同時也看得到，在SLC CACHE耗盡之后 670P的QLC NAND直寫速度約為250MB/S，相比于670P的100出頭還是有著顯著地提高
? ?? ???有了大容量的SLC CACHE，伴隨產(chǎn)生的問題是這些CACHE如果在短時間內(nèi)耗盡，固態(tài)盤要怎么才能恢復(fù)性能？
? ?? ???最常見的方法是“等”！沒錯，等待是一個辦法。讓主控自行執(zhí)行垃圾回收，將數(shù)據(jù)文件寫回，逐漸釋放CACHE空間。但等著總是讓人心焦，特別是當無法看到進度條的時候，人們總是覺得它好像什么也沒干，想要手動去處理一下。
? ?? ???Windows提供的磁盤優(yōu)化工具可以在一定程度上處理這個問題

? ?? ???但是Intel提供了一個更好的方案——Memory and Storage Tool GUI（MAS）。也就是以前Intel? SSD Toolbox的升級版

? ?? ???新版的MAS對于非Intel? 固態(tài)盤只支持檢測型號、序列號、可用空間、固件版本等信息，而針對Intel? 固態(tài)盤則可以提供診斷掃描、固件更新、安全擦除和優(yōu)化等功能，我要重點說的是安全擦除和Performance Booster兩個，因為絕大多數(shù)廠商提供的工具箱軟件里是不會提供這兩項功能的

? ?? ???安全擦除，顧名思義可以將SSD恢復(fù)為“新盤”狀態(tài)，刪除所有內(nèi)容并快速恢復(fù)出廠性能。一般的安全擦除需要進入linux環(huán)境下才可以，或者目前部分高端主板的BIOS內(nèi)會添加安全擦除的工具，比如最近測到的華碩M13H和華擎Z590太極。
? ?? ???MAS中的安全擦除操作很簡單，只需要現(xiàn)在磁盤管理中刪掉該SSD對應(yīng)的分區(qū)，然后擦除按鈕就會亮起，然后點擊各種確定就行了

? ?? ???要說安全擦除可以完全恢復(fù)性能是沒錯，但是盤里的數(shù)據(jù)也就隨之灰飛煙滅了，這好像沒能解決上面提到的問題，在有數(shù)據(jù)的情況下快速恢復(fù)SLC CACHE。完成這項任務(wù)的便是下一個功能——Performance Booster。這項功能是Intel專為QLC盤設(shè)計的，能夠快速釋放SLC CACHE，用最短的時間恢復(fù)性能。但是畢竟2T的670P有上百GB的CACHE，如果全部耗盡恢復(fù)起來的時間也是要用分鐘來計算的，前往不要以為程序死了而強制關(guān)閉就好

? ?? ???在看完SLC CACHE之后，我們再來看一下670P在重負載的表現(xiàn)。使用IOMETER對670P進行長達3個小時QD=32的4K隨機寫入，在這種強力壓迫下可以看到670P在嚴酷環(huán)境下的表現(xiàn)。
? ?? ???670P在離散度上表現(xiàn)得就不怎么好了，3小時依然沒有進入穩(wěn)定態(tài)。從離散圖上我們看得出670P的GC策略比較激進，屬于趕著寫趕著回收的那種所以會有定期的上拋點的出現(xiàn)，上一次見到這樣類似的盤還是浦科特M9P PLUS。但是670P的最低點以及畢竟零點，也就是說在那瞬間的盤幾乎已經(jīng)不可用。目前我所見過的QLC盤里只有P4320/P4420這樣的數(shù)據(jù)中心級產(chǎn)品才能跑出比較漂亮的離散度曲線，消費級QLC盤目前還難以抗住這樣的重壓。畢竟670P針對的是家用環(huán)境

總結(jié)

? ?? ???實用至上，家用無虞。這是我對670P這塊盤的評價。
? ?? ???雖然在部分指標上，670P和高端TLC NVME盤還有著一定的差距，但其相對于660P的進步是肉眼可見的，壽命和讀寫性能幾乎都是成倍的增長。
? ?? ???超大的CACHE容量，CACHE內(nèi)不俗的性能表現(xiàn)，低隊列縱深的優(yōu)化，670P的這些調(diào)教精確地指向了家庭用戶。在低強度的家庭應(yīng)用場景中，這些優(yōu)化方向使得670P在體驗上不會差高端的TLC盤多少。如果價格夠?qū)嵒莸脑?，我認為670P會是家用環(huán)境下一個不錯的性價比之選！