Тест и обзор: Samsung SSD 850 PRO 128 GB - 1 TB

Страница 2: Samsung SSD 850 PRO | В деталях

Чтобы разобрать технологию 3D V-NAND, сначала позвольте напомнить, как работают классические ячейки флэш-памяти. На следующей иллюстрации показано строение ячейки флэш-памяти: кроме управляющих электродов в ячейке используется так называемый плавающий затвор, который электрически изолирован. На этом плавающем затворе хранятся данные в виде электронов, которые проходят через туннели в слое изолятора и накапливаются на затворе. Уйти с плавающего затвора сами по себе они не могут из-за изоляции. Чтобы удалить электроны из плавающего затвора, требуется довольно высокое напряжение (около 20 В).

Количество хранящихся электронов (то есть заряд) соответствует хранимой информации. В одноуровневых ячейках (SLC) различают два состояния, а именно чистое (0) и запрограммированное (1). В 2-битной ячейке уже четыре состояния (00, 01, 10 и 11), а в 3-битной (TLC) – целых восемь состояний. Различать состояния друг от друга довольно сложно, что напрямую сказывается на надёжности ячеек. Всё же электроны через туннели утекают сквозь изолирующий слой. В результате измерение оставшегося заряда становится менее точным, разница между разными состояниями становится меньше (с увеличением числа этих состояний), увеличивается вероятность появления ошибки, ячейку уже не получается использовать.

Впрочем, на надёжность влияют не только число состояний, но и размер структур, из которых состоят ячейки. Чем меньше будет размер структур, тем тоньше будут слои изоляции, тем быстрее будут изнашиваться ячейки. В самом начале 50-нм память MLC могла выдерживать до 10 000 циклов программирования, память с 20-нм техпроцессом уже выдерживает около 3 000 циклов. Впрочем, производители компенсируют подобное уменьшение числа циклов лучшими алгоритмами балансировки износа и коррекции ошибок, они в этом хорошо преуспели, так что в реальности надёжность накопителей существенно не снижается.

Конечно, рано или поздно мы подойдём к физическому пределу, когда структуры ячеек станут настолько мелкими, что соседние ячейки начнут влиять друг на друга. 16-нм память MLC у Crucial MX100, вероятно, находится на пограничном уровне соответствующего предела. У ячеек 3D V-NAND мы получаем радикальные изменения по раскладке слоев. Вместо плоского двумерного дизайна мы получаем концентрические цилиндры 3D V-NAND. Внешний управляющий затвор окружает слой нитрида кремния, который сохраняет заряд, таким образом, отпадает необходимость в использовании плавающего затвора. Подобная технология называется зарядной ловушкой (charge trap), она также применяется и в случае планарных чипов NAND. Наконец, есть внутренний слой кремния, содержащий контакты истока и стока. Компактные трёхмерные ячейки располагаются в стеке друг над другом, что и обеспечивает трехмерный дизайн.

3D V-NAND в накопителе 850 PRO от Samsung состоит из 32 слоев. Для сравнения, в случае наслаивания кристаллов 16 слоев уже считаются значительным уровнем. Samsung сдержала обещание и удвоила плотность памяти по сравнению с классической 20-нм MLC NAND, а также увеличила скорость записи. Из-за более высокой производительности 3D V-NAND даже 128-Гбайт модель накопителя Samsung PRO 850 обеспечивает высокую последовательную скорость записи, максимальная производительность достигается уже с 256-Гбайт накопителем.

Приятно видеть, что в сфере флэш-памяти мы получаем инновации на аппаратном уровне. Что касается остальных компонентов накопителя, то внутри используется контроллер Samsung MEX собственной разработки, знакомый нам по моделям Samsung SSD 840 EVO. Конечно, для 850 PRO используется версия контроллера, адаптированная под память 3D V-NAND. Контроллер поддерживает экономичную память DDR2 RAM, "младшая" модель на 128 Гбайт поставляется с кэшем на 256 Мбайт, у моделей на 256 и 512 Гбайт кэш составляет 512 Мбайт. У топовой модели на 1 Тбайт кэш увеличен до гигабайта.

По остальным спецификациям Samsung в случае 850 PRO не сэкономила: накопитель поддерживает 256-битное шифрование AES и TCG Opal 2.0 или Microsoft eDrive – то есть накопитель обеспечивает шифрование "на лету" без потери производительности, если используется совместимая операционная система. Аппаратное шифрование поддерживается Microsoft BitLocker начиная с версии Windows 8, в ранних версиях ОС или SSD без поддержки eDrive шифрование выполняется программно, что приводит к потере 10-20% производительности.

Что касается надёжности Samsung SSD 850 PRO, то причин переживать нет. Судя по спецификациям, накопитель рассчитан на запись 40 Гбайт данных ежедневно. Данное значение указано независимо от ёмкости, так что более ёмкие модели 850 PRO наверняка выдержат больше. Для сравнения, накопители Intel SSD 730 Series также позиционируются на high-end сегмент для энтузиастов, у них для 240-Гбайт версии заявлено 50 Гбайт в день, а для 480-Гбайт версии – 70 Гбайт в день. Дополняет комплект поставки гарантия в десять лет, даже на пять лет больше, чем в high-end сегменте.

Перед тем, как мы перейдём к привычным тестам, позвольте рассмотреть производительность Samsung SSD 850 PRO под интенсивной нагрузкой. Сначала мы провели тест HDTach на накопителе в новом состоянии, чтобы определить штатную производительность. Затем мы запустили Iometer и выполнили тест записи до полного заполнения накопителя, мы использовали блоки 4К и случайную запись с глубиной 64. Мы проводили данный тест с 512- и 256-Гбайт версиями Samsung SSD 850 PRO. В случае 256-Гбайт версии мы также оценили эффект от дополнительной избыточности 20%. Результаты всех тестов сведены в следующую таблицу. Мы привели средние значения, для более подробного результата в виде скриншота HDTach нажмите на значение.

Скорость записи снижается существенно, но мы видели результаты и хуже, и лучше. Следует отметить, что скорость чтения после стрессового теста снижалась не так значительно. У большинства накопителей после данного теста мы получаем существенное снижение скорости чтения, но у Samsung SSD 850 PRO она оставалась довольно высокой – хороший результат. Результат средней скорости записи в тестах с дополнительной избыточностью следует воспринимать с осторожностью, поскольку HDTach тестирует полную ёмкость. Последняя часть ёмкости, в которой скорость постоянная, недоступна пользователю. Но результат с дополнительной избыточностью всё равно значительно лучше, кривая начинается с уровня 100 Мбайт/с, а не 50 Мбайт/с. В любом случае, для повседневных сценариев дополнительная избыточность не требуется, эта опция интересна только для серверов, где очень значительна нагрузка записи.