寫入降速控制進化,WD Red SA500 1TB 與 4TB 版本簡單比一比

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● WD Red SA500 1TB。​

先前介紹 WD Red SA500 4TB 這款固態硬碟,在 HD Tune Pro測試過程中發現,寫入速度變動集中於 350~400MB/s 範圍內,並未出現典型的降速跡象。這讓人不禁心生好奇,像 1TB 之類較小容量版本,是否會出現一般預期中的降速變化,又或者同樣也讓人感到驚喜呢?

延伸閱讀:專為 NAS 加速應用打造,Western Digital WD Red SA500 4TB 實測

以下藉由 Western Digital 另外提供的 WD Red SA500 1TB 樣品,進行簡單測試驗證與探討,並試圖從中窺探 TLC 3D NAND 的進化。相同測試模式所得結果如下列,新取得的 WD Red SA500 1TB 版本,測得最大值 394.5MB/s、平均值 378.3MB/s,速度變動集中在 340~400MB/s 範圍內。

而先前的 4TB 存檔數據為最大值 398.8MB/s、平均值 377.1,速度變動大多落在 350~400MB/s 區間。兩相比較以可發現,1TB 版本也是沒有出現典型的降速變化,或說並不怎麼明顯、沒那麼容易察覺,這般寫入表現可算是相當不錯。對於這結果,試著簡單從組成結構等面向,來推敲可能原由。

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● WD Red SA500 1TB:並未出現明顯、劇烈的降速跡象。

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● WD Red SA500 4TB:並未出現明顯、劇烈的降速跡象。
SLC、MLC、TLC、QLC 等類型快閃記憶體,是透過電壓(稱為閾值或臨界值)來控制寫入(program)動作,像 SLC 只需要 0 和 1 這 2 種簡單組合。反觀目前普遍應用的 TLC,數位邏輯控制組合達到 8 種,相較下寫入延遲必然拉長,反映出來的結果就是寫入速度較低。因此在快閃記憶體演變過程中,新進者的寫入速度,基本上是每況愈下。

環顧市售固態硬碟產品可發現,同系列不同容量版本的寫入速度,容量較小者通常是會稍低一些。因為實務上構成固態硬碟時,裸晶總和數量 / 容量密度關係式,也左右著存取速度。在採用相同世代快閃記憶體的前提下,好比是現在常見 512Gbit(64MB)世代製品,組合 1TB 和 256GB 產品所需裸晶數量相差 4 倍,總和理論最大寫入速度自然有別(這邊姑且不論封裝、顆粒數量等變數)。

有鑑於先天架構現制,晶圓廠自然也不斷改良提升存取速度,畢竟 3D NAND 容量密度一再提升,反向抵銷了積少成多這效用。為進一步彌補寫入速度不足之處,採用 TLC 快閃記憶體的固態硬碟產品,廣為加入 SLC Cache 加速機制,惟飽和之後會出現降速回原形的情況。然而,SLC Cache 設定作用區間節制、飽和之後,完成資料最終寫入動作相對繁複些,所得速度甚至會低於快閃記憶體的實力。

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● SLC Cache 特性示意圖。

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● Kingston KC600 1TB:用料搭配組合與韌體調校,存在容易察覺的降速現象。​

回歸到主題,Western Digital 快閃記憶體策略合作夥伴 Kioxia,先前發布訊息指出 96 層 TLC 3D NAND 製品,寫入速度最高可達 57MB/s 之譜。其裸晶設計容量密度為 512Gbit(64MB),要構成 1TB 容量固態硬碟成品只需要 16 個裸晶,那麼阿 Q 來說合併理論速度能達到 912MB/s。不過這只是個參考方向而已,畢竟快閃記憶體顆粒本身也有等級之分,要構成固態硬碟成品還存在諸多變數。

就個人所簡單試驗 4TB、1TB 容量版本而言,即便 WD Red SA500 用料是理論寫入速度約等 40MB/s,確實有機會構成不俗的寫入速度表現。至於它到底是否有使用 SLC Cache 機制,個人猜測可能還是有,因為可以在 4K 隨機寫入等部分發揮效用。總和來說,當符合顆粒規格等級夠高、裸晶數量夠多、成品容量夠大等理想條件時,TLC 機種的寫入速度已逐漸不再那麼雞肋,以上一些簡單基礎概念供大家參考之。

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