全球首款64层3D TLC固态硬盘Intel 545s评测

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全球首款64层3D TLC固态硬盘Intel 545s评测

2023-11-28 02:21| 来源: 网络整理| 查看: 265

Intel SSD 545s是首款使用最新SM2259控制器的SSD之一，这使得Intel继续和Silicon Motion（慧荣）保持着密切关系。由于SATA接口是非常成熟的技术，SM2259在去年Intel SSD540s采用的SM2258控制器的基础上更新得非常少。新款控制器上唯一重要的新功能是硬件端到端数据保护，包括控制器上的SRAM和外部DRAM上的ECC。这使得545s对于动态数据的损坏更有弹性，但是不应将其误认为一般出现在企业级SSD上的断电保护。

Intel 545s采用的闪存是Intel二代3D TLC NAND——带有一个浮栅存储单元的64层设计。Intel在消费级SATA SSD上没有采用第一代32层3D NAND，而是用在M.2 NVMe SSD 600p上，600p是Intel首款M.2 NVMe SSD并且也是最便宜的消费级NVMe SSD之一。

和Micron去年推出Crucial MX300时采用的战略类似，Intel 545s最初只用一个SKU将新一代3D NAND带入市场。现在512GB 545s可以在Newegg上买到，其他容量和M.2 SATA版本在接下来的几周里会跟进。完整的阵容包括2.5英寸和M.2两种规格，128GB到2TB的容量。

Intel将为545s的所有容量都采用较小的256GB 64层TLC颗粒，而不是为更大型号采用512GB 64层 TLC。因为512GB颗粒尚未批量生产，Intel计划在512GB部件可用之前在市场上拥有全部545s型号。一旦512GB部件可用，我们期望在其他产品系列中使用它们，以实现更高的容量。不过这种小容量TLC颗粒也有优点，就是数量更多，并行性更好，性能优势明显。

与此同时，在今年剩下的时间里，Intel计划将64层3D NAND融入到每个产品领域的SSD中。大多数产品仍然处于保密阶段，但是Pro 5450s和E 5100s作为545s的OEM和嵌入式版本正在进行中。

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Intel似乎急于把这个SSD公之于众，这样他们就可以宣称自己是第一个使用64层3D NAND的SSD。在电脑展上，我们看到西部数据宣布他们的首款64层 3D NAND SSD将在第三季度上市，并且东芝也准备将XG5 M.2 NVMe SSD出样品给OEM。本月早些时候，三星宣布开始批量生产它们的64层256GB V-NAND。通过本周推出零售供应，Intel勉强获得第一名。（鉴于去年Micron是第一个以Crucial MX300推出32层 3D NAND的，Intel和Micron似乎协议轮番推出新的3D NAND。）

但是这是一个非常仓促的发布；我在发布前不到5天的时间才拿到驱动，这还要算上一个周末。Intel的新闻发布会是在禁令解除前的十五小时，幻灯片包含了相对于上周产品简介的一些变动。和最近推出的几款SSD一样，Intel只提供了一页产品简介，没有向公众和媒体提供完整规格文档。但是这次可能真的只是因为没有准备好完整的规格文件，而不是由于Intel今年早些时候说的IP安全问题。

545s相对540s最显著的性能提升在于写入超过驱动的SLC缓存大小时持续的连续传输。Intel在关于545s的简介中声称480GB 540s会降到40MB/s，而512GB 545s可以保持475MB/s。540s的数据低于去年完整产品规格列出的值（125MB/s）。由于无法访问545s的完整文档，我们不能完全解释这个出入，但是最合理的原因是Intel不再限制在8GB SLC缓存内测量持续写入速度，而是使用更合理的满盘写或者接近满盘写的SSD测试。无论哪种方式，545s在SLC缓存满了后性能应该可以更胜一筹。

在外观上，545s看起来像一个典型的Intel SATA SSD，只有很小的设计变化。在内部，Intel 3D NAND的密度在PCB中显而易见，占了不到一半硬盘盒并且只有4个NAND芯片。每个颗粒256Gb（32GB），每个芯片包含4个颗粒。即使是最大的2TB型号，也可以使用这个PCB，每个芯片包含16个颗粒，并新增第二个DRAM芯片放在空白PCB面积上。Intel SSD 545s在所有4个NAND芯片和控制器上都使用散热垫。

512GB 545s首发建议零售价（MSRP）为179美元。这比480GB 545s的首发MSRP 174美元略高。但是如果按照每GB的价格来比较，545s更便宜。并且自推出以来，由于全行业的NAND闪存短缺，540s的MSRP被推高到189美元。在这个背景下，545s的MSRP似乎是合理的，但是它真正的市面价格需要显著降低。Intel 600p NVMe现在在Newegg上只要175美元。由于600p优于典型桌面使用的所有SATA SSD，所以545s的性能有点对不起35美分/GB的价格。它的竞争对手包括Micron基于32层3D TLC的Crucial MX300，大约30美分/GB，以及现在在Newegg上卖165美元（33美分/GB）的三星850 EVO 500GB。

这次发布的时间对我们来说有点尴尬。我们老旧的2015测试平台已经退休了。我们把所有定制和自制的电子测量设备转移到一个新系统上。Windows 10登台Windows 8.1退场，并且我们的IOmeter综合基准正被基于Linux的FIO测试所取代，后者更适用于具有SLC缓存的现代TLC SSD。在过去的几周里，我一直专注于验证新测试平台和NVMe SSD的测试套件，所以对于突然到来的新SATA SSD，我并没有相关的比较数据。考虑到可以使用的时间，我选择优先考虑与用户现实环境使用最相关的基准，并在这些测试中运行少量的竞争对手SSD。这篇评测后续会增加更多基准，并且新的SSD 2017部分即将上线，将在未来几周收录数十个SSD的结果。

目前，评测包含运行在新测试平台上的三个AnandTech Storage Bench（ATSB）工作负载， SYSmark 2014 SE和空闲电源管理测试。Intel SSD 545s需要与其前身Intel SSD 540s以及已经上市的配备3D NAND的SATA SSD中的大多数：三星的850 EVO和850 Pro，Crucial MX300和ADATA Ultimate SU800进行竞争。

2、ATSB – The Destroyer

The Destroyer是AnandTech的一个比较耗时的测试。这项测试会给出SSD的平均数据带宽、I/O操作的平均时延以及在测试过程中SSD的耗能。

Intel SSD 545s在The Destroyer测试中表现出色，平均数据速率超过了三星的850 EVO，并且可能是配备3D NAND的SATA SSD中最快的。虽然比不上基于3D MLC的三星850 Pro，但是545s比540s和Crucial MX300进步了很多。

在平均时延上，Intel 545s也排在三星850 Pro和850 EVO之间，几乎是Crucial MX300的一半，比Intel 540s好的就更多了。

现在分开看读取时延和写入时延：在读取时延上，545s比三星850 EVO更接近850 Pro；在写入时延上，三星SSD和545s都远低于Crucial MX300或540s。

Intel 545s在能耗效率方面也非常棒。545s在此项测试期间使用的能耗比Crucial MX300或三星850 Pro要少12%。The Destroyer测试能耗可以达到这么少的只有少数几个SSD。

3、ATSB – Heavy

Heavy测试相对The Destroyer测试更偏重于写入，总体用时也比较短。Heavy测试中的总写入不足以写满SSD，所以性能不会降到稳定状态。这项测试更能代表用户日常的使用情况，并且受SSD峰值性能的影响比较大。Heavy测试运行两次，一次在新擦除的SSD上，一次在顺序写满后的SSD上。

在平均数据速率上，虽然还不能与三星媲美，但是Intel SSD 545s相比540s有显著改进。当测试运行在空盘上时，上一代32层3D TLC（ADATA的SU800和Crucial MX300）击败了545s；但是当测试运行在满盘上时，由于两个SSD上性能损失太多，导致545s的平均数据速率比它们好太多。

Intel 545s在时延上的结果与平均数据速率差不多。虽然Intel处于最后一名，但是好歹现在可以和其他3D NAND SSD比肩。当测试运行在满盘上时，Crucial和ADATA SSD平均时延的峰值达到2-4ms，而Intel 545s仍然保持在1ms以下。

在读取时延上，Intel 540s并没有远远被3D NAND甩开，并且处理满盘状态也毫无压力；但是在写入时延上，不管是满盘还是空盘状态下，540s几乎是3D NAND SSD的两倍。Intel 545s的最大改进在于大大降低了写入时延；读取时延上也取得小小进步，可以超过Crucial MX300了。

在Heavy测试期间，Intel 545s的能耗基本上与三星850 EVO并列第二。在空盘上运行测试时，Crucial MX300以明显优势位列第一；当在满盘上运行测试时，MX300的优势消失，而SU800的能耗几乎翻番。

4、ATSB – Light

Light测试是整体耗时最少的一项测试。这项测试的大多数应用不怎么依赖存储性能，所以更多地是关注于应用启动时间以及文件加载时间。Light测试和Heavy测试一样，运行在新擦除的空盘上和顺序写满后的满盘上。

Intel 545s的平均数据速率要比540s的快很多，甚至比Crucial MX300还能快一点。虽然达不到三星SSD的水平，但是也非常接近了。ADATA SU800在这里位列第一，说明它牺牲了持续高负载情况下的性能来对高峰值性能进行了优化。

当运行在满盘上时，Intel 545s的平均时延要优于540s和MX300。

所有TLC SSD在满盘上运行Light时的读取时延要明显高于在空盘上运行Light时的时延。空盘或满盘状态对基于MLC的三星850 Pro影响不大，对Intel 545s的影响要比对Crucial MX300或Intel 540s的影响要小。

545s在空盘状态下的写入时延要比540s好很多，但仍些微落后于其他的3D NAND SSD。当在满盘状态下运行此项测试时，Crucial MX300的写入时延变得非常大，545s和SU800差不多，而且都落后于三星的SSD。

不论Light测试是运行在空盘还是满盘上，Crucial MX300都有最佳功耗。Intel 540s和Intel 545s基本上是并列第二，三星850 EVO紧随其后。三星850 Pro是唯一一个异类，应该是因为它牺牲了功耗来保证最佳性能。

5、BAPCo SYSmark 2014 SE

BAPCo的SYSmark 2014 SE是基于应用的基准测试，它使用真实应用来重现用户的使用模式。此外，它还解决了和应用及文价启动、多任务等相关的用户体验。得分为1000的一个参考系统用于校准得分，比如分数2000表明测试的系统要比参考系统快两倍。

SYSmark的分数基于用户看到的总应用响应时间，不仅包括存储时延，还包括处理器处理时间。也就是说即使把存储器改善得再好，增加的分数也是有限的，因为SSD只在测试过程中的一小段时间内被用到。这和我们的ATSB测试有很大的区别，ATSB只复制了工作负载的存储部分并且磁盘空闲时间缩短到最大25ms。

SYSmark关于数据分析和媒体创建的性能分数对存储性能相对不敏感，上面两图中存储设备的得分都差不多。

办公软件测试对存储性能的依赖也很小，但是SSD和机械硬盘之间的差距要比前两种场景下的差距大，说明硬盘对性能的不利影响足以抵消我们的测试平台相对于参考系统的CPU和RAM优势。

SYSmark的响应基准对存储性能最敏感：所有SATA SSD的响应时间都是机械硬盘的两倍。Intel 545s三次运行中最慢的响应都比540s三次运行中最快的响应要快。

SYSmark能量使用分数测量的是整个系统的功耗，不包括显示器。在运行期间，SYSmark测试系统空闲时大约26W，峰值超过60W。SATA SSD很少超过5W，空闲时只有几分之一瓦，并且SSD在测试期间大部分处于空闲状态。这意味着能耗分数必然很接近。

6、电源管理

空闲功耗

由于ATSB测试将空闲时间缩短到25ms，所以它的功耗分数对移动设备上使用的SSD来说并不准确。真实移动设备上，SSD的空闲时间要比处理命令的时间多多了。SYSmark 2014 SE测试包含了这种情况，但是由于我们的测试平台是桌面系统，SSD功耗对整体功耗来说微不足道，而且很难与测试运行时的变化区别开。

我们的测试平台不支持DevSlp省电模式，但是我们可以在睡眠状态下测量功耗，这时SATA连接的主机和设备端都进入低功耗状态，并且SSD现在可以放心使用自己的节能措施。我们还测量了在SATA连接处于活动状态并且不处于任何节能状态时SSD的空闲功耗。

当SATA开启DIPM时，空闲功耗降了大约一个数量级。所有SATA SSD都有非常有效的低功耗空闲状态，但545s确实比540s有明显的改善，并且Intel现在已经快赶上Crucial MX700和三星850 EVO了。

三星SSD有最好的活跃空闲功耗，Crucial MX300也没有落后太多。基于Silicon Motion的Intel 545s和545s以及ADATA SU800是最差的。尽管545s比540s的功耗好一点，但是并没有达到我们的预期。

空闲唤醒时延

空闲功耗并不是SSD电源管理功能的唯一重要指标。设备不可能立即进入或者退出低功耗状态，因为需要时间切换回更高的时钟速度，并将其数据链路重新同步到系统的其余部分。如果SSD需要几秒的时间来进行切换，显然会严重影响系统的响应时间，并且这个过程也会

消耗电量；而如果SSD仅需几毫秒就可以进入和离开省电状态，那么可以频繁使用省电状态，即使在持续的互动期间（比如游戏）。

我们的设备无法测量SSD进入低功耗状态所需时间。而测量SSD离开低功耗状态所需时间比较简单：每隔几秒执行一次读操作，比较启用和禁止电源管理情况下的时延。下图中的时间差异反映的是重新建立SATA连接以及唤醒SSD所需的时间。

Crucial MX300在空闲和负载状态下都有非常好的功耗，但是它的唤醒时延非常大，大约为3.4ms，几乎比ADATA SU800的唤醒时延多5倍。Intel 545s唤醒时延为1.4ms，是比较慢的，大约是ADATA SU800或Intel 540s的两倍。

7、总结

配备64层3D TLC NAND闪存的Intel 545s与其前身540s相比在性能上有很大的提升。我们的测试也表明545s没有Crucial MX300和ADATA SU800的性能缺陷，后两者都是基于Micron的32层3D TLC。在一些测试中Intel 545s甚至赶超三星的850 EVO，要知道850 EVO结合了高性能和良好的功耗。 Intel 545s在The Destroyer测试中的惊人表现表明Intel的新3D TLC NAND可以处理繁重的工作负载，而以前的Intel/Micron 3D TLC往往只在较轻的工作负载下才有竞争力。

引用：

http://www.anandtech.com/show/11571/the-intel-ssd-545s-512gb-review-64layer-3d-tlc-nand-hits-retail

Billy Tallis

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