慧榮主控怎麼樣
一、前言
長江儲存的快閃記憶體顆粒正式發售已經有1年多了，去年我們有測試過兩個產品，一是紫光提供的工程樣品，二是由速柏提供的大貨CS500。對後者我們還進行了耐久度測試，連續寫入一個月後再進行烘烤，表現依舊良好，說明長江儲存顆粒已經完全能滿足零售市場需求。大家都應該知道，一種新的NAND從量產到固態硬碟方案的應用，需要經過長時間嚴謹的工廠測試與市場驗證過程，那麼經過這一年多，長存NAND是否經得起考驗呢？所以我們組織了此次橫評。
這次專題，共挑選了3款典型產品。分別是致鈦PC005 Active、速柏CP2000長存版和Starblaze憶芯科技提供的工程樣品。
二、長江儲存快閃記憶體介紹
長江儲存的Xtacking技術讓世界見證了中國原創。3D快閃記憶體中除了儲存陣列之外還有一些外圍電路會佔據相當大的芯片面積，在長江儲存之前，美光、三星和SK Hynix它們是將外圍電路放到儲存單元下方。而長江儲存的Xtacking是把儲存陣列和外圍電路分開來做，分別在兩個晶圓上加工，然後透過垂直互聯通道把它們鍵合、接通電路。
長江儲存這一招高明在哪兒呢？外圍電路和儲存陣列分開做，就能用上不同的製程節點。就像AMD在銳龍處理器中那樣，針對不同功能，選擇合適的製程去加工，最後給它整合起來。而且在快閃記憶體製造裡邊，這樣做的好處還不單單是降低成本。
NAND快閃記憶體它有一個特性，就是不能用特別先進的製程去加工。因為製程節點小了之後，每個儲存單元能容納的電子數量就會變少，發展到一定階段之後，快閃記憶體就很容易因為電子流失而丟失其中儲存的資料。就目前來看，3D快閃記憶體最適合的製程節點是20nm。鎧俠用的是19奈米，美光和英特爾是20奈米，長江儲存用的也是20奈米。
但從另一個方面來看，快閃記憶體對先進製程的不適應性就成了災難。因為快閃記憶體中儲存陣列之外的外圍電路，它是很適合採用先進製程來加工的，結果卻被儲存陣列給拖了後腿，只能跟著用比較老的節點。這對它提高快閃記憶體介面傳輸速度、開發高階功能來說是不利的。
長江儲存的Xtacking把兩部分分開來加工，這樣外圍電路那部分就可以應用比較先進的製程，可以說是一個非常有遠見的技術。長江儲存在它的官網上這麼寫：“這種模組化的方式也為引入NAND外圍電路的創新功能以實現NAND快閃記憶體的定製化提供了可能”。
現在大家都在講邊緣計算、片上處理、機器學習，我們可以大開腦洞想象一下，利用先進製程的優勢在快閃記憶體外圍電路中給快閃記憶體增加一些原本沒有的功能，會產生怎樣的科幻效果？比如說，快閃記憶體具備了晶片內資料處理能力，自動識別和壓縮資料，降低快閃記憶體寫放大，提高快閃記憶體使用壽命。再比如說，快閃記憶體結合主控晶片透過機器學習，主動發現寫入到特定邏輯地址的資料特點，寫入後經常很快就被刪除的，那後邊這裡的快閃記憶體做磨損均衡以及垃圾回收的時候可以相對懶一些，這樣就能控制寫放大。當然這些都是我們現階段的想象，並不是已經實現的功能。
據我們瞭解到的資訊，目前長江儲存已經獲得了數十家固態硬碟以及手機品牌的訂單。
三、參測品牌與產品方案介紹
我們今天湊到了三款使用長江儲存顆粒的NVMe固態硬碟，分別是致鈦PC005 Active、速柏CP2000長存版和Starblaze的工程樣品。
致鈦
致鈦是長江儲存的自有品牌，目前已推出SATA和NVMe各一款型號，今天我們測試的是NVMe協議的PC005 Active 1TB，保修5年。
致鈦PC005 Active使用的是臺灣慧榮的SM2262EN主控，這是一個比較成熟的公版主控方案，支援2K LDPC糾錯引擎，內建雙核心Cortex R5 CPU，執行頻率625MHz，擁有8個快閃記憶體通道，最高支援800MT/s快閃記憶體介面，是一個自帶DRAM快取的PCIe 3。0旗艦級解決方案。
作為長江儲存的原廠SSD，致鈦採用了定製版本的韌體，搭配長江儲存原片64層堆疊3D TLC快閃記憶體。
速柏CUBEX
速柏是江蘇芯盛推出的SSD品牌。去年我們測試過了速柏CP2000的鎧俠顆粒版本，今天測試的是新推出的CP2000長江儲存顆粒版本，保修和之前的鎧俠顆粒版本一樣，都是5年。
速柏CP2000使用的是臺灣群聯的PS5013-E13T主控，臺積電28奈米工藝製造，內建單核心Cortex R5 CPU（執行頻率667MHz）加2個CoXProcessor，具備2K LDPC糾錯引擎。CoXProcessor可以透過硬體宏高效地替代常見的重複韌體程式碼，並降低主控CPU負擔。
速柏CP2000長存版使用的是長江儲存Client客戶級3D TLC快閃記憶體，相比普通Consumer消費級的定位更高。和其他速柏/龜甲SSD一樣，CP2000長存版支援微信小程式掃碼查詢顆粒資訊。在第三方SSD廠商中能做到如此貼心的確實少見。
再看這個主控。群聯PS5013-E13T支援HMB主機記憶體緩衝，可以利用最多64MB的主機記憶體來儲存FTL快閃記憶體表，提升固態硬碟的隨機讀寫效能。PS5013-E13T能夠支援800MT/s快閃記憶體介面，在四通道配置下順序讀取速度能夠達到2500MB/s這樣一個水平，相比慧榮的SM2263XT要高出一截，這是它的一個後發優勢。從群聯官網的圖片來看，Co-P 0顯然在進行快閃記憶體管理，而Co-P 1處理主機和FTL，硬體I/O offload。
Starblaze 北京憶芯科技
Starblaze北京憶芯科技是專門以主控晶片研發為核心的一家企業，已經推出的兩款SSD主控產品STAR1000和STAR1000P，都是PCIE Gen3，4通道，支援NVMe協議，後端支援8通道快閃記憶體。今天我們測試的STAR1000P是STAR1000的升級版，效能更高，是憶芯科技現階段的旗艦主控。
STAR1000P基於臺積電28nm工藝製造，支援4K LDPC糾錯技術，是一款高階消費級以及入門企業級主控晶片，可搭配DDR4/LPDDR3 DRAM快取。除了支援支援國際AES加密演算法，還支援中國商密（SM2/3/4）安全方案。使用新思科技高效能ARC CPU。主控具備8個快閃記憶體通道，支援ONFI 4。0/Toggle 3。0介面。
和慧榮SM2262EN一樣，STAR1000P也是面向PCIe 3。0介面旗艦級SSD的解決方案。這塊樣品盤使用的是長江儲存原片64層3D TLC快閃記憶體。
除了常規的快閃記憶體通道數量、快閃記憶體通道速率之外，LDPC碼長也是一個主控的重要引數，它影響著主控的快閃記憶體糾錯能力。在同等的原始誤位元速率（RBER）下，4K LDPC的糾錯失敗機率（UFER）相比2K LDPC大幅下降，這意味著4K LDPC糾錯技術可以大大延長快閃記憶體的使用壽命，同時也推遲了SSD生命後期因快閃記憶體錯誤率上升而開始產生掉速的時間點。
Starblaze的STAR1000P主控支援4K LPDC糾錯，在理論上擁有一定領先優勢，當然具體的實現效果還要看韌體和顆粒的適配。
三款產品規格彙總
這三塊固態硬碟中，致鈦PC005 Active定位於PCIE3。0介面的高階，慧榮方案，帶有獨立DRAM快取；速柏CP2000 1TB是無獨立快取的中端定位，群聯方案；Starblaze的樣品則是我們主動找到憶芯科技申請的，目的想了解內陸主控企業的技術實力。
下面就看看這三個方案的表現吧。
四、測試結果
由於不涉及PCIe 4。0，本次橫評的硬體測試平臺依舊是英特爾Z390與Core i9-9900K平臺（關閉CPU節能），執行Windows 10 LTSB作業系統，使用微軟系統自帶stornvme驅動，關閉APSM和APST節能。測試的專案都是PCEVA評測中的標準化專案。
CrystalDiskMark
是測試NVMe固態硬碟理論效能的首選工具。和AS SSD Benchmark相比，CDM的順序和隨機讀寫都是佇列測試，能夠充分發揮NVMe固態硬碟的併發存取優勢。為了測出固態硬碟的全部能力，4K隨機讀寫測試我們將它的測試引數設定為Q32T8，也就是8個測試執行緒，每個測試執行緒都使用QD32佇列深度進行4K讀寫測試。
順序讀寫速度基本是受通道數量和快閃記憶體介面速度的影響，致鈦PC005 Active和Starblaze工程樣品都實現了滿速讀取，是PCIe 3。0介面下的旗艦產品。速柏CP2000以2496。7MB/s的讀取速度居末，但比常見的慧榮SM2263XT方案SSD要快，跟西數藍盤SN550的表現比較接近。
在快閃記憶體相同的情況下，不同主控的4K單執行緒隨機讀取速度從59。57MB/s到70。04MB/s，變化範圍還是比較大的。致鈦使用的慧榮SM2262EN是具備一定的記憶體加速功能的，它能直接利用一小部分DRAM快取去最佳化隨機讀取，所以它的4K單執行緒讀取成績最高並不令人意外。雖然Starblaze的4K單執行緒隨機讀取成績不高，但它的4K佇列隨機讀取成績卻是三張盤中最高的：2716。2MB/s相當於679K IOPS，表現出色。
PCMark 8儲存測試
使用記錄-回放式原理，還原SSD對實際應用效能的影響。三塊長江儲存快閃記憶體固態硬碟的成績分別為，致鈦PC005 Active：5084
速柏CP2000長存版：5083
Starblaze：5092
在PCMark 8儲存測試這個環節，得分最高的是Starblaze的工程樣品，其次是致鈦PC005 Active，然後是速柏CP2000，都是各自的正常表現。
SLC快取是大家關注的重點之一，不同玩家的喜好不同，有些朋友喜歡小快取、但效能發揮穩定，有些朋友喜歡大快取，最好是全盤SLC的那種，連續寫入大量資料時不容易因SLC快取用完而出現寫入速度滑落。
下面這個圖是描述TLC固態硬碟連續寫入過程的速度曲線，橙色線是典型的使用SLC快取後的效果，快取用盡後會有一段低落區，此時SSD內要同時處理快取釋放和新的寫入請求。直到快取釋放完畢後就跟不使用SLC快取的藍色線重合了。
而在實際使用中，當SLC快取沒有被一次性寫爆的情況下，不同的SSD會有兩種不同處理方式，一種是老老實實地抓緊空閒時間將全部SLC快取釋放為TLC狀態，準備好迎接新的寫入，通常固定SLC模式、SLC快取容量較小的SSD會選擇這樣做；另一種處理方式是動態SLC模式SSD經常使用的，空閒時段只釋放部分快取，甚至完全不釋放（如果有新資料寫入請求，就臨時再去借用一部分使用者空間，等後邊有空閒時再將老的持久快取釋放掉，新生成的持久快取繼續有效），我們將不會自動閒置釋放的SLC快取稱為“持久快取”。
對於使用持久快取的SSD來說，它在各種測試中有機會獲得不對稱優勢，只要可以保持不釋放的SLC快取空間大到超過了SSD測試軟體測試的範圍，那麼整個測試過程都將是跑在SLC快取空間內，除了寫入速度享受SLC紅利之外，讀取也將從中受益。大家不要小看這一點，雖然順序讀取速度受到介面限制沒有太大區別，但SLC的讀取延遲是遠小於TLC的，隨機存取效能也將從中受益。用SLC快取加速TLC讀取從很久前就是一個常見但是不常為人所知的跑分最佳化手段，而持久SLC快取則將這種最佳化做到了極致。包括PCMark儲存測試在內的幾乎所有SSD測速工具都會受到持久SLC快取的不同程度影響。
在本次橫評的三塊固態硬碟當中，致鈦PC005 Active屬於小容量固定SLC，全部10GB快取空間都位於OP預留空間範圍內，不佔用使用者儲存空間，不過也因此錯失了進一步提高PCMark 8成績的機會。
速柏CP2000 1TB空盤時擁有大約24GB的SLC快取：
Starblaze 1TB空盤時擁有大約50GB的SLC快取：
這三塊盤都採用了動態SLC快取策略，會利用一部分閒置的使用者空間去擴大SLC快取的可用範圍，在盤內空間使用情況發生變化後，可用SLC快取的容量也會隨之變化。
總的來說，SLC快取的容量很多時候取決於韌體設計人員的多方面考慮，並不總是越大越好。SLC快取只是一個臨時儲存寫入資料的空間，它總歸是需要釋放成TLC狀態的，而釋放過程會對使用者使用效能產生干擾。當然，一味地追求固定小容量SLC快取也不可取，畢竟現在的趨勢是動態快取，除了寫入速度更“持久”，還可以透過延緩釋放的形式，利用SLC Cache讀取延遲低的特點，對一些近期寫入的資料讀取效能進行最佳化。
PCMark 8擴充套件測試
主要是給家用最惡劣環境下的效能參考，測試過程全盤不留任何剩餘空間，禁用了Windows檔案系統快取跑純RAW模式。這個測試對於家用固態硬碟來說屬於一種極端重負載挑戰，測試的效能降級和穩定態階段會不停對固態硬碟進行隨機寫入，每個階段執行一次取消休息間隔的標準效能測試。
在重負載測試下，不同SLC快取演算法對效能的影響被體現出來。致鈦PC005 Active（橘色曲線）起伏很大，說明他的垃圾回收策略激進，導致在寫入負載相對較輕的前幾個測試環節犧牲了一些效能，但是當測到第四項Photoshop Heavy（也就是上邊圖表中統計的專案）時，已經釋放出了足夠的SLC快取空間可供高速寫入，它的成績就非常亮眼了。
對於沒有DRAM快取的速柏CP2000來說（紅色曲線），它設計用來應對輕負載的讀寫工作，大範圍高強度的隨機寫入下效能一降到底是很正常的。當進入效能恢復過程後，PCMark 8每次測試前留出5分鐘空閒時間供SSD完成內部垃圾回收等工作，CP2000抓住機會，馬上恢復了效能。
此測試專案整個盤被填滿後再進行的寫入測試，在普通應用場景中是不可能遇到的，所以不要以此成績作為你體驗的感受。測試目的主要是檢驗方案的可靠性。這三款產品都能在最極端的情況下正常工作，沒有掉鏈子。
節能測試：
節能對於效能來說是一個debuff，為什麼PCEVA還要在評測里加入這個專案呢？節能不光是為了環保，固態硬碟對電腦整機功耗影響是比較小的，它的作用是降低待機狀態下的溫度。溫度低一些不僅僅是數字好看、心裡踏實，因為待機溫度距離限速溫度的距離大了，還能切實地提高突發讀寫時固態硬碟能夠滿速工作的時間。
NVMe固態硬碟的節能主要有兩種，ASPM基本上所有盤都能支援，並且在膝上型電腦上基本是預設啟用的，APST的情況則會複雜一些。按照NVMe 1。1標準的要求，NVMe固態硬碟是應該具備3個活動電源狀態和2個非活動狀態的，但並不是所有NVMe固態硬碟都嚴格遵循這一點。
測試環境溫度為23度，在無散熱片的被動散熱條件下進行。節能表現最好的當屬速柏CP2000，群聯PS5013-E13T對節能特性的支援全面，降溫效果顯著。Starblaze由於是工程測試樣品，測試結果僅供參考，不代表最終產品表現。
五、總結
任何產品只要賣出來，最後的成敗還是要看價格。請看下錶。
此表價格從京東商城上採集，並未考慮促銷特價的因素。從這裡可以看到，與其他主流品牌同檔次產品相比，致鈦與速柏的價格都具有一定的優勢。價效比最好的為速柏CP2000系列。致鈦PC005 Active的價格據網友觀察會經常做活動，各種優惠券累加起來價效比也很高。對於憶芯科技的SART1000P，搭配長存顆粒的方案表現很不錯，如果能得到更多品牌的採用或者提供更多適配其他型號快閃記憶體的方案，未來是很有前景的。
經過這些測試，我們認為這三款採用長江儲存快閃記憶體的NVMe固態硬碟都中規中矩，方案表現都趨於成熟。再看售價，也很有競爭力，零售大貨可以放心購買，已經與其他老資歷的固態品牌能平起平坐了，消費者在選購的時候記得要關注他們。