什么是3D NAND閃存-浦科特 PLEXTOR M9PeGN 512GB M.2固態(tài)硬盤評測    

前言：

PLEXTOR M9PeG系列作為浦科特新旗艦，首次在旗艦產(chǎn)品用上東芝64層堆棧式3D閃存，3D NAND作為去年爆發(fā)增長的閃存，就如果近幾年MLC閃存過渡到TLC閃存一樣，3D閃存市場普及已刻不容緩，所以我們還是先來了解下3D NAND閃存是什么，以及浦科特 PLEXTOR M9PeGN 512GB M.2背后的跑分?jǐn)?shù)據(jù)運(yùn)用著哪些新技術(shù)，本文分為幾部分：3D NAND閃存介紹、開箱、跑分測試

NAND閃存

NAND閃存作為固態(tài)硬盤(SSD)最重要的組成部分，最早于東芝1987年發(fā)明，他的技術(shù)革新也決定著SSD乃至科技的發(fā)展，回顧下NAND閃存發(fā)展歷史，從最初的1 bit/cell的SLC閃存到2 bit/cell的MLC閃存再到3 bit/cell的TLC閃存以及以后的4bit QLC閃存，閃存的一路發(fā)展都是順應(yīng)市場需求，通過同樣存儲單元(cell)能存儲更多數(shù)據(jù)(bit)來增加閃存容量和降低閃存的制造成本，除了讓SSD得到普及也是解決如今移動端越來越大的存儲需求

但發(fā)展到最后又出現(xiàn)一個瓶頸問題，就是閃存制程問題，因?yàn)槌松鲜鎏岬降耐ㄟ^TLC、QLC等多狀態(tài)存儲單元，還有就是通過縮小制程工藝來解決成本和閃存容量問題。

如今閃存制程從最初的的50nm早已經(jīng)發(fā)展到現(xiàn)在的15nm，制程的增加其實(shí)并不能解決閃存的所有問題，制程越低晶圓的柵極氧化層就越薄，這就造成閃存可靠性比較差，簡而言之就是制程越低可擦寫次數(shù)也越低，因?yàn)殚W存本身是個極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，可擦次數(shù)有限，耐久度差就極易造成壞塊；那如何解決這方面問題了？這就孕育出3D NAND堆棧式閃存概念

3D NAND閃存

3D NAND閃存也就是我們常說的堆棧式閃存，最早也是東芝于2007年宣布提出，主要目的就是解決當(dāng)時(shí)候SLC等2D平面閃存極少的存儲單元

2D到3D簡單來說就是垂直堆疊，如同蓋大樓方式把閃存堆壘起來以解決容量問題，目前主要三星、東芝、美光/英特爾、海力士等傳統(tǒng)閃存廠商擁有最先進(jìn)成熟的3D NAND閃存技術(shù)，各自的堆棧方式以及命名都有不同，如三星的V-NAND、東芝BiCS FLASH

目前3D NAND閃存從2013年開始的24層逐漸發(fā)展為32層，48層和64層，到如今以及達(dá)到96層，目前預(yù)估到2021年達(dá)到>140層；關(guān)于堆壘層數(shù)以東芝為例，2017年6月28日東芝公布了96層的BiCS FLASH，在單位面積可提供1.4倍于64層BiCS FLASH的存儲容量，每代容量都能得到翻倍。但值得一提的是國產(chǎn)長江存儲早已成功試產(chǎn)32層堆棧式3D NAND閃存

目前3D NAND為何不提制程？

目前評測文章很少提到3D閃存制程問題，3D NAND閃存特點(diǎn)除了增大容量外，其實(shí)也解決了我上面說的2D閃存不斷升級制程上問題。在最早的32層3D NAND閃存各品牌普遍都采用比較老的40nm制程，對比當(dāng)時(shí)主流的2D閃存采用的19/20nm，在制程上不升反降，所以目前廠商對3D NAND只會講堆壘層數(shù)不會講制程工藝，這是為什么？

上面提到閃存的制程越低可擦寫次數(shù)也越低，閃存如果用老的nm制程某種程度上在耐久度可靠性方面要優(yōu)于更小nm制程，有效提高可擦寫次數(shù)和讀寫速度，就算采用老的nm制程在同樣的閃存單位體積下，3D NAND也要比2D NAND容量要多

如此次浦科特M9PeG系列采用的主流東芝64層BiCS FLASH使用了19nm制程，比最新的2D的15nm閃存更具可靠性，所以理論上同樣采用TLC的3D NAND閃存要比同樣的TLC 2D NAND閃存更好

3D NAND缺點(diǎn)

每種技術(shù)達(dá)到一定瓶頸都會暴露出缺點(diǎn)，3D NAND會如同閃存從SLC發(fā)展到目前QLC一樣，更多的狀態(tài)的存儲單元造成的結(jié)果就是出錯率更高，必須要有更高效、糾錯能力更強(qiáng)的主控技術(shù)進(jìn)行支持，當(dāng)3D NAND堆壘的層數(shù)越來越多同樣會面臨此類問題

其實(shí)寫到這都差不多能清楚SSD的發(fā)展趨勢，提高存儲密度、降低成本、提高主控糾錯能力才是王道

開箱.

浦科特 PLEXTOR M9PeGN 512GB M.2

正好12號浦科特 PLEXTOR M9PeGN 512G M.2 京東PLUS會員價(jià)格1099，因?yàn)槭遣粠崞姹举I來用在筆記本上

其實(shí)帶散熱器的M9PeG歷史最低價(jià)999元，M9PeGN在11號和12號的秒殺價(jià)和PLUS會員價(jià)都是1099元，其實(shí)價(jià)格也非常好，最后再疊加20優(yōu)惠券最后1079到手，如果用PLUS會員滿1000-40還能便宜20，因?yàn)槲沂?2號買的，如果618價(jià)格更低可以保價(jià)

京東買的比起渠道買的都多貼有一個產(chǎn)品編號，其他和M9PeG沒什么不同，另外標(biāo)注產(chǎn)地為臺灣新竹，生產(chǎn)廠商為光寶

M9Pe系列因?yàn)槭瞧挚铺仄炫灝a(chǎn)品，而且迎合主流加上了RGB等效，但只有刀卡式的HHHL版本的M9PeY才有，其他M9PEG和M9PEGN都是M.2 2280版本，至于G和GN是無散熱片區(qū)別

包裝背面還是有用只標(biāo)注了各個容量的性能參考數(shù)據(jù)，但官方數(shù)據(jù)都是取跑分最高的數(shù)據(jù)，我覺得還是看實(shí)際的性能跑分

硬盤本體和附贈一顆螺絲

因?yàn)椴粠崞漠a(chǎn)品標(biāo)簽都貼在閃存顆粒上，如果用第三方散熱片肯定會影響些散熱，因?yàn)橐话阌脩艨紤]因?yàn)楸Ｐ抟膊桓胰ソ业魳?biāo)簽

具體型號：PX-512M9PeGN，提下浦科特型號命名規(guī)則，PX就代表Plextor浦科特，512為容量，M往往代表著Marvell主控，9肯定是次代關(guān)系，P一般是浦科特產(chǎn)品定位，比如P代表旗艦，S代表主流，V代表入門，然后是e指PCIe，G就代表M.2 2280規(guī)格，如果是S就是M.2 2242規(guī)格，最后N就代表無散熱片版本

M.2 M key 接口才是支持nvme的

M9Pe系列主控采用的主流的Marvell 88SS1093主控，這顆主控在浦科特中高低端產(chǎn)品都在使用，而且這一主控面世幾年方案已經(jīng)相當(dāng)成熟，支持東芝15nm TLC / MLC / SLC閃存以及3D 堆疊式閃存，緩存來自南亞的NANYA1708，緩存容量512MB，編號為NT6CL128M32BM-H2，是一顆LPDDR3 512MB的DRAM，而閃存顆粒使用的是東芝最64層堆疊式閃存，顆粒編號為TH58TFT1T23BAEF，單顆256GB容量，倆顆組成512GB容量

測試用的是日常上課帶去用的Thinkpad黑將S5 2017，配置方面：i7 7700HQ處理器、16GB內(nèi)存+GTX1050TI 2GB獨(dú)顯+東芝256G固態(tài)硬盤+西數(shù)1T機(jī)械硬盤

這本子不需要拆整個D面，更換內(nèi)存和硬盤就方便很多了

Thinkpad黑將S5 2017本身是一塊來自東芝的256G nvme硬盤，型號為THNSFS256GPUK，方案是東芝自家的主控和閃存顆粒，主控為TC58NCP070GSB，閃存顆粒是主流的東芝15nm TLC閃存。這次換性能更好的M9PeGN 512GB，東芝這盤就留給女票本子升級吧，這也是買盤的主要原因了，256GB現(xiàn)在對我來說不太夠用，女票的筆記本太卡剛好缺固態(tài)硬盤。

倆塊硬盤對比下，雖然不是同容量級的，但還是做個性能對比，看看東芝64層3D NAND和東芝15nm TLC性能到底如何

性能測試：

老規(guī)矩，倆塊硬件測試都關(guān)閉了Windows寫入高速緩存緩沖區(qū)刷新，因?yàn)槌鲇趯懭氡Ｗo(hù)的原因，微軟NVMe驅(qū)動會等待寫入驗(yàn)證，會造成一定延遲導(dǎo)致SSD的4K寫入成績會很低，關(guān)閉Windows寫入高速緩存緩沖區(qū)刷新（F）在此電腦（我的電腦）右擊管理-設(shè)備管理-磁盤驅(qū)動器-右擊硬盤型號點(diǎn)屬性-策略，在第二個關(guān)閉選項(xiàng)打上鉤然后確定

AS SSD Benchmark默認(rèn)測試1GB文件， M9PeGN 512G速度方面持續(xù)讀取2568.03MB/s,持續(xù)寫入為1856.04MB/s，4k讀取55.69MB/s，4K寫入149.90MB/s，得分直接超過3000分，再對比下右邊筆記本自帶的東芝256G SSD，各項(xiàng)性能差距都很大，特別是M9PeGN 512G在4K性能方面是否搶眼，順便說句intel平臺的磁盤性能果然比AMD平臺高很多

再來看看CrystalDiskMark的跑分對比，這里兩塊硬盤數(shù)據(jù)都要比AS SSD Benchmark要高些，而且測試也要長些，主要因?yàn)镃rystalDiskMark最終得分是取5次測試的最好成績作為，所以很多廠商宣傳時(shí)也喜歡用CrystalDiskMark作為跑分依據(jù)

TxBENCH跑分?jǐn)?shù)據(jù)還比較正常和AS SSD Benchmark相當(dāng)

最后是PCMARK8跑分，其實(shí)比較能反映出日常運(yùn)用時(shí)的性能，因?yàn)镻CMARK8跑分耗時(shí)長我就不做作對比測試，最后M9PeGN 512G得分5069分，基本超過5000分的盤性能都不差

SLC Cache測試：

用HD Tune Pro 測試大約10GB文件，M9PeGN 512GB的SLC cache容量為5GB左右，5GB的SLC cache容量其實(shí)對于一塊512GB的盤容量確實(shí)有點(diǎn)少，最后測得當(dāng)寫入超過5GB，TLC閃存本身性能就暴露出來，寫入數(shù)據(jù)直接斬腰跌到差不多500多mb/s的寫入速度，速度和SATA的MLC SSD差不多

再來看看Thinkpad黑將S5 2017筆記本原裝的東芝256G nvme硬盤，因?yàn)闆]有SLC cache機(jī)制，寫入不到300MB/s，就算對比真實(shí)寫入性能和M9PeGN的寫入差距也很大

關(guān)于SLC Cache我之前就科普過，不妨在提下，這一技術(shù)就是從TLC里劃出一部分容量模擬SLC工作，特別是在在進(jìn)行跑分時(shí)直接利用SLC Cache進(jìn)行跑分，而TLC不進(jìn)行跑分測試，所以TLC跑分?jǐn)?shù)據(jù)看起來相當(dāng)漂亮，主要原因跑分軟件文件都是新建立的，當(dāng)建立新文件時(shí)硬盤自動調(diào)用SLC Cache進(jìn)行讀寫操作，如果測試的文件大小不超過SLC Cache的容量，讀寫成績就是由SLC Cache部分測得 ，如果超過SLC Cache的容量那TLC繼續(xù)測試下面的文件，那么速度就會恢復(fù)TLC速度，這樣硬盤性能就原形畢露，那這么說不就是作弊嘛？其實(shí)要你怎么去看待，實(shí)際上確實(shí)存在一定作弊嫌疑，但也是行業(yè)普遍現(xiàn)象，一定程度在處理比較小的碎片文件特別就能體現(xiàn)出SLC Cache的性能，而固態(tài)硬盤價(jià)格持續(xù)走低開始普及，TLC的功勞確實(shí)功不可沒，SLC Cache的應(yīng)用也將更為普遍才對。

目前3D NAND逐漸普及中，其實(shí)又有一種新型的SLC Cache 技術(shù)出現(xiàn)，就是會在讀取方面也會加入SLC Cache，因?yàn)闇y試跑分軟件都遵循著先寫后讀的方式，就是當(dāng)對SLC Cache進(jìn)行寫入操作時(shí)，硬盤會保留一部分測試文件在SLC Cache里，當(dāng)下次讀取時(shí)直接調(diào)用SLC Cache里的文件，目前已知M9Pe和Intel 760p都用到新型的SLC Cache 技術(shù)

溫度：

最后溫度方面 M9PeGN 512G在跑分時(shí)候溫度最高在53℃，其實(shí)帶散熱片的M9PeG版本使用的也是很薄的散熱片和筆記本自帶的散熱片散熱效能差距不大，而且現(xiàn)在高端主板都已經(jīng)附帶m.2散熱片，我覺得選擇像M9PeGN這樣不帶散熱片版本的更加合適些

總結(jié)：

關(guān)于浦科特M9PeGN 512GB跑分?jǐn)?shù)據(jù)和分析這篇其實(shí)已經(jīng)寫的詳細(xì)了，對于早已是TLC（3D NAND TLC）閃存遍地的時(shí)代，MLC硬盤更是少之又少，包括今年QLC閃存產(chǎn)品面世，TLC勢必會像當(dāng)年SLC過渡到MLC，MLC過渡到TLC，2D閃存過渡到3D閃存一樣成為各家民用級旗艦產(chǎn)品的?？停@是市場規(guī)律，大家必須去面對，而對于目前大家擔(dān)心的TLC的壽命和速度問題，對于壽命來說更加成熟的主控方案和糾錯技術(shù)使得目前TLC閃存比當(dāng)初剛面世時(shí)要更加長久穩(wěn)定；而速度方面，本身TLC就是讓閃存低價(jià)普及市場，更大的容量意味著速度更快，所以目前128GB這種尷尬容量SSD也面臨淘汰，像M9PeGN 512GB使用的Marvell 88SS1093主控，這是款是相當(dāng)成熟的方案，在大容量前提下TLC的SSD在沒有SLC Cache緩存下寫入速度不會低于500mb/s。當(dāng)然了，好的SSD必須基于成熟的方案和原廠閃存顆粒，目前除了擁有制造NAND閃存能力的品牌外，也只有浦科特等品牌在堅(jiān)持用原廠顆粒，為了數(shù)據(jù)安全勿貪便宜