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搭載 3D 架構 TLC 快閃記憶體,Crucial MX300 固態硬碟實測

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2.5 吋、SATA 6Gb/s 固態硬碟,導入 TLC 類型快閃記憶體應用已經成為常態,但這只是個開端而已,下個潮流普遍指向 3D 快閃記憶體。Crucial 稍早前所推出 MX300,這款新一代主力 2.5 吋固態硬碟,便是採用自家 3D 架構 TLC 顆粒,藉以取代去年底上市的 BX200。

小當家改採用 TLC 顆粒,可預期重心轉移

Crucial 於去年底,推出首款採用 TLC 顆粒的固態硬碟 BX200,相隔不到一年 MX300 登場取代其地位。BXx00 與 MXx00 系列分別定位在價格和性能導向市場,BXx00 系列主要採用台系控制器,BX200 更是導入 TLC 應用的試金石。而 MXx00 系列向來採用 Marvell 控制器搭配 MLC 顆粒,到了 MX300 卻改採用 TLC 顆粒,似乎意味 Crucial 產品線重心也即將轉移至 PCIe NVMe。


▲ Crucial MX300 配件如故,提供增高墊片與 Acronis True Image HD 軟體。

MX300 發表推出、上市之際,只提供 750GB 單一容量選擇,而且只有 2.5 吋、SATA 6Gb/s 版本,消費者選擇彈性受到相當限制。Crucial 日前做了調整,新增 1TB、525GB、275GB 容量選擇,而且預告未來最高容量上看 2TB,而這 750GB 稱為限量版不排除會停產。此外還會一如以往,推出同系列 M.2、SATA 6Gb/s 版本,目前已知最高容量選擇為 1TB,台灣預定在 8 月底上市。 

Crucial MX300
▲ MX300 外觀設計並沒有大變動,仍然和 MX200 等兄弟產品相仿。


▲ MX300 外殼機構轉向 BX200 看齊,並未使用螺絲固定。


▲ 破壞性撬開外殼後可以發現,電路板也是利用外殼卡榫機構固定。

這不只是 TLC,更是 3D NAND Flash

由 MX300 各面向設定來看,Crucial 似乎在力求新平衡點,配置與用料並非全然成本導向。如外殼機就和 BX200 與諸多 TLC 競品一樣,利用卡榫來固定上、下蓋,並未動用到任一螺絲。但控制器依然選用 Marvell 設計方案,只不過 88SS1074 屬於 4 通道產品,反觀 MX200 是使用 8 通道的 88SS9789,Marvell 指出 88SS1074 是針對 3D MLC、TLC 等類型顆粒應用最佳化。

Crucial MX300
▲ MX300 配置不少電容器建構斷電保護機能(Power Loss Protection),依其設計規模而言,至多涵蓋保護 FTL(Flash Translation Layer,資料轉譯層)。

Crucial MX300
▲ 電路板正反面各配置 4 顆快閃記憶體。


▲ 88SS1074 控制器儘管只有 4 通道,但是支援 3D 快閃記憶體與 LDPC(Low Density Parity Check,低密度奇偶檢查碼)。

我們所取得樣品機為 750GB 版本,這容量基礎不同於常見設定,是和快閃記憶體架構有關。其電路板共配置 8 顆顆粒,是植基於 3D 堆疊技術生產,單一裸晶圓容量為 384Gbit(48GB)。故要組合出合乎 750GB 容量條件,意味顆粒是堆疊封裝 2 個裸晶圓,單顆設計容量達 96GB,如此總和容量即有 768GB,只是因 OP(Over-Provisioning, 預留空間)之類設定策略而標示為 750GB。


▲ 所採用 3D 快閃記憶體是堆疊 32 層製造,構成 MX300 的參考抹寫次數為 1500P/E


▲ 所搭配動態隨機存取記憶體的細部規格不詳,僅得知容量為 512MB。

附加功能並未刪減,設計耐用度亦不含糊

無可否認,MX300 是偏屬於成本導向的產品,但附加功能性並未因此而精簡、過度閹割,基本上還是維持 MXx00 系列產品既有設計等級。例如 MX300 所具備 Dynamic Write Acceleration 動態寫入加速,以及 RAIN(Redundant Array of Independent NAND),這是最近幾款 MXx00 產品同樣也有的技術功能,但 BXx00 系列產品就並未具備。


▲ MX300 各容量版本官方宣稱性能資訊。

官方規格標示存取速度,循序讀取不分容量皆可達 530MB/s,寫入除了 275GB 容量為 500MB/s,其餘都能達到 510MB/s。以 750GB 為例,官方標示設計耐用度 220TBW(Total Bytes Written,總寫入位元組),每天能承受 120GB 寫入資料量。官方計算基礎依舊是 5 年,儘管產品有限保固為 3 年,有信心可以耐用 5 年或以上,這設計耐用度和採用 MLC 顆粒的 MX200 相仿。

▲ CrystalDiskInfo 偵測資訊:產品設定支援 DEVSLP(Device Sleep)省電模式。


(下一頁還有:性能實測、總評)

概觀性能表現平穩,4K 寫入是為亮點

我們近期所接觸 TLC 應用產品裡,整體表現最令人可接受的產品,莫過於 Plextor 所推出 M7V系列,故以此為比較參考基準點。綜觀 ATTO Disk Benchmark 數據,MX300 最高存取速度落在讀取 525MB/s、寫入 513MB/s 附近,相當接近官方標示值。此外還可以看出一點,儘管最大值由 M7V 占上風,然而就性能平穩度而言是 MX300 較為理想。


▲ ATTO Disk Benchmark - Neither 測試模式:最高存取速度約為讀取 525MB/s、寫入 513MB/s。


▲ ATTO Disk Benchmark - I/O Comparison Random 測試模式最高存取速度約為讀取 479MB/s、寫入 513MB/s。


▲ ATTO Disk Benchmark - Overlapped I/O QD 8 測試模式最高存取速度約為讀取 534MB/s、寫入 515MB/s。

Anvil’s Storage Utilities 呈現相近的傾向,M7V 在 Seq 4MB 讀取能夠達到 528.52MB/s 速度,反觀 MX300 實測僅 478.39MB/s。其中除了 4K QD16 與 128K 由 MX300 勝出不等幅度,基本 4K 讀取表現是 M7V 較佳,因此算相近的子評分是 M7V 勝出。至於寫入方面,MX300 只有 Seq 4MB 項目稍微落後,故寫入子評分拉開一段距離,並藉此以 4866.55 總評分超越 M7V 一些。


▲ Anvil’s Storage Utilities 測試:讀取 478.39MB/s、寫入 489.02MB/s,總評價 4886.55 分

AS SSD Benchmark 測試模式和 Anvil’s Storage Utilities 比較接近,讀取仍然是 M7V 占上風,MX300 僅 4K-64Thrd 項目以甚微的差距勝出。寫入部分儘管也是 M7V 表現較佳,但是 4K 項目 MX300 高達 123.65MB/s,反觀 M7V 只有 88.11MB/s。因此 MX300 也是靠著寫入子評分加持,以 1141 總評分超越 1117 分的 M7V,雙方算是各有擅長。


▲ AS SSD Benchmark 測試:4K 表現讀取 29.26MB/s、寫入 123.65MB/s。


▲ AS SSD Compression-Benchmark 測試:讀取曲線出現較多波動,寫入相對平穩些。

CrystalDiskMark 測試有些變動,MX300 讀取速度在 449.8~459.1MB/s 之間,得在 Seq Q32T1 模式才能達到 534MB/s 上下。其中 4K 是 M7V 較為理想,但 MX300 在 4K Q32T1 項目超前,兩者互有高低。MX300 寫入依舊優於 M7V,Seq 項目便能達 510MB/s 左右,這比 M7V 快上將近 15MB/s,除了 Seq Q32T1 是 M7V 較佳,4K 與 4K Q32T1 都是 MX300 領先。


▲ CrystalDiskMark 測試:4K 表現在讀取 31MB/s、寫入 152MB/s 上下。

SLC Cache 占比高,飽和前後速度突出

各家 TLC 應用產品,都少不了 SLC Cache 寫入加速模擬功能,MX300 配備功能如前述為 Dynamic Write Acceleration。藉由 HD Tune Pro 寫入測試來觀察作用容量區間,起始速度大約 425MB/s,寫入至大約 248GB 容量位置降速,其真實寫入速度是趨近 275MB/s。MX300 模擬加速與真實寫入速度算是不俗,而且模擬加速作用容量區間約為 33%,相當足以應用日常各式作業所需。


▲ HD Tune Pro 讀取測試:最大值 421.1MB/s、平均值 420.5MB/s。


▲ HD Tune Pro 寫入測試:最大值 432.4MB/s、平均值 329.9MB/s,模擬快取飽和之後速度落在 275MB/s 上下。

概觀性能測試結尾的 PCMark 8,MX300 取得壓制性勝利,所得結果是總評分 4979、頻寬 269.11MB/s。相較於總評分 4913 的 M7V,差距不到 2% 是無須過度放大檢視,但 M7V 頻寬僅 209.87MB/s 左右,這可就比 MX300 低了 28% 之多。換個角度來說,M7V 讀取表現大致上而言是較 MX300 理想,但 MX300 綜合稍微突出的寫入表現之後,真實使用體驗可未必亞於 M7V。


▲ PCMark 8 Storage 測試:總評分 4979 分、頻寬 269.11MB/s

達成另類性能一致性,真實速度落差感或較小

也許是韌體因應快閃記憶體特性而設定,MX300 在 4K 寫入掉速測試,起初的降低幅度非常大。其起始表現高達 33044IOPS,但寫入至 25% 容量即掉到 5423IOPS,並一路墊底至 125% 才出現轉機。儘管 4K 隨機寫入性能掉的快,性能平原卻早在寫滿一次可用容量便出現,爾後維持在 2000~2400IOPS 之間浮動,反觀多數產品是寫入到 150% 容量之後才會趨於平穩。

到了測試模擬的總評估階段,也就是完整寫入兩次設計容量時,所得表現達 2205IOPS,僅次於 Kingston SSDNow UV400、較 Plextor M7V 高出將近 200IOPS。從另一個角度來看,MX300 空碟 4K 隨機寫入表現突出,寫入 10~15% 之後開始與競品交叉。儘管寫入 150% 之前就數值來講是較低,但寫入 25~200% 區間的性能變動幅度較小,真實使用的速度落差感會比較小一點。(和 SandForce 控制器相似)

Crucial MX300 4K Random Write
Crucial MX300 4K Random Write
▲ DriveMaster 4K 隨機寫入測試:總結參考值 3291IOPS、極端狀態 2205IOPS。


▲ 讀取、寫入混合性能一致性測試:總評價 9513IOPS。(4K Alignment Read and Write Mixed)

MX300 相較於自家 BX200,概觀性能乃至於性能一致性,也就是 4K 隨機寫入掉速控制等部分,足有長進到可以和競品相抗衡。撰稿期間市場參考價格為 6,599 元,換算下來每 GB 儲存成本接近 8.8 元,反觀 BX200 是 960GB 9.06 元、480GB 8.72 元。自家兄弟兩相比較,MX300 要取代 BX200 是相當夠格,待其他容量版本上市之後,不失為採購時的理想新選擇。

廠商資訊

Crucial  https://www.crucial.com/

測試平台

  • 處理器:Intel Core i7-4770K
  • 主機板:Asus Z97-PRO(Wi-Fi ac)
  • 記憶體:Kingston HyperX Genesis PnP DDR3-1600 4GB x 2
  • 系統碟:Kingston HyperX SSD 240GB
  • 作業系統:Windows 10 Pro 64bit 中文版

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