纯国产SSD性能深度测试

马宇川

纯国产SSD之光威弈pro国产固态硬盘硬件解析

本次我们将测试的国产固态硬盘是来自光威的弈pro系列国产SATA固态硬盘，该系列主要由256GB、512GB、1TB三种容量的产品组成，我们将对其中的256GB、512GB产品进行测试。从产品外观就可以看出它们的不同，中国红的配色、霸气的龙头Logo，无一不彰显出它的中国元素。而在内部配置上也是相得益彰，这款SSD采用了由长江存储科技有限责任公司研发的Xtacking架构64层TLC3DNAND闪存。根据长江存储介绍，在传统3DNAND闪存架构中，外围电路约占芯片面积的20%～30%，降低了芯片的存储密度。随着3DNAND技术堆叠到128层甚至更高，外围电路可能会占到芯片整体面积的50%以上。Xtacking技术则将外围电路置于存储单元之上，从而实现比传统3DNAND更高的存储密度。

具体来说，Xtacking架构可在一片晶圆上独立加工负责数据I/O及记忆单元操作的外围电路。这样的加工方式有利于选择合适的先进逻辑工艺，以让NAND闪存获得更高的I/O接口速度与更多的操作功能，存储单元则在另一片晶圆上被独立加工。当两片晶圆各自完工后，通过创新的Xtacking技术，只需一个处理步骤就可通过数十亿根金属VIA（Vertical Interconnect Accesses，垂直互联通道）将二者键合接通电路。

相比传统3D NAND闪存架构，Xtacking技术可充分利用存储单元和外围电路的独立加工优势，实现了并行、模块化的产品设计及制造，产品开发时间可缩短三个月，生产周期可缩短20%，从而大幅缩短3D NAND产品的上市时间。此外，这种模块化的方式也为引入NAND外围电路的创新功能以实现NAND闪存的定制化提供了可能。目前，Xtacking技术已经推出了采用64层、128层堆叠的TLC、QLC颗粒，本次我们测试的光威弈pro国产固态硬盘采用的则是64层堆叠的TLC颗粒。

同时在主控方面，光威弈pro采用了来自联芸科技的MAS090X系列SATA 3.2主控。根据联芸官方介绍，MAS090X系列主控采用40nmCMOS工艺设计、BGA封装，内嵌32位CPU内核。这是一款DRAMLESS主控即不需要外置内存作缓存的主控，我们推测它应该是通过占用少量电脑内存来构建虚拟化缓存池，保证性能的输出，并降低SSD的生产成本。

该主控可与各类NAND闪存颗粒进行自适配，从而避免了传统专用硬件架构缺乏NAND闪存支持灵活性的缺点。同时基于专用的NAND闪存控制处理指令集，联芸科技在MAS090X全系列SSD主控芯片上首次建立了NAND闪存控制层次化模型，原创设计了层次化NAND闪存专用处理器架构，可同时对多个NAND闪存颗粒进行操作交织管理，利用固态硬盘上多闪存颗粒的并发度，提升了NAND闪存的通道带宽。目前联芸科技MAS090X系列主控芯片支持Toggle2.0/3.0、ONFi3.0/4.0闪存接口，结合NAND闪存颗粒自适配技术可支持包括长江存储、三星、东芝、闪迪、英特尔、SK海力士、美光等多家厂商的MLC、TLC、QLC颗粒。该主控还支持LDPC纠错技术，可有效延長SSD固态硬盘的使用寿命。

更值得一提的是，联芸科技MAS090X系列中的MAS0901S、MAS0902S安全SSD主控芯片全面支持AES256、SHA256、RSA2048国际密码算法，以及国外主控不支持的国产商用密码算法SM2、SM3、SM4。该主控还采用了全硬件高速加解密设计技术，AES/SM4加解密速度可达到700MB/s，能做到数据流实时全速加解密处理。对于注重安全性的国内政府企事业单位、金融平台来说，显然采用联芸科技MAS090X系列主控的SSD将是一个更好的选择。

性能几何？光威弈pro国产固态硬盘性能实战测试

测试点评：从基准性能测试来看，作为初出茅庐的国产硬盘，两款不同容量的产品在性能表现上总体令人满意。它们的ASSSDBenchmark总分都达到了800分这个水准，拥有主流SATASSD的性能。其中它们的连续读写速度表现都非常突出—在CRYSTALDISKMARK测试中的连续读取速度均突破550MB/s，已接近SATA3.2的接口带宽极限，同时它们的连续写入速度也都达到了500MB/s以上。此外，在关键的随机4KB写入性能上，两款产品也都突破了20000IOPS，已接近国外中高端SATASSD的性能，如金士顿KC600512GB在此项测试中的成绩也就在23000IOPS左右。值得一提的是，512GB产品凭借使用更多的Die，在并发性能与最终性能表现上较256GB产品都要稍好一些。稍有不足的是，两款SSD的低队列深度随机4KB读取性能与国外SSD相比还有一定差距。

测试点评：在实际应用性能测试中，我们使用了PCMark8存储性能测试，以及两款游戏进行了实战。从得分来看，两款光威弈pro固态硬盘在PCMark8中的得分都超过了4900分，同样达到了主流SSD的水平。反映在具体项目上，在传输数据量较大，总共读写6108MB的AdobePhotoshop重载测试中，两款SSD的耗时都在368秒左右，只比金士顿KC600512GB这类中高端SATASSD慢5秒。而在负载量较小的测试中，它们更无明显区别。如在读写462MB数据的AdobeIllustrator应用中，两款光威弈pro固态硬盘的耗时在72.2～72.3s左右，而金士顿KC600512GB的耗时也需要71.9s;在读写1025MB数据的AdobeInDesign应用中，两款光威弈pro固态硬盘的耗时都为57.6s，金士顿KC600512GB的耗时只少了0.2s，在真实应用中不会有明显感觉。

在实际的游戏载入体验中，两款光威弈pro固态硬盘都能快速地启动游戏大作，比如《坦克世界》在机械硬盘上启动需用时约半分钟，在这两款SSD上的用时则大幅缩短到不到13秒，像《僵尸世界大战》这类数据量不大的游戏则仅需不到8秒的启动时间。

测试点评：接下来我们还进行了用户非常关心的全盘读写测试。首先从读取性能测试来看，两款SSD的表现都非常稳定，全盘连续读取速度都稳定在520MB/s以上。而在全盘写入速度上，可以看到，光威为这两款SSD都设置了比较大的SLCCACHE，其256GB产品的SLCCACHE缓存容量在51GB以上，在这个容量范围内写入的话，其连续写入速度可维持在470MB/s。不過超过这一容量，将数据直接写入到闪存时，写入速度则会大幅降低，其连续写入速度会跌落到最低50MB/s左右。而512GB产品的SLCCACHE缓存容量则提升到了102GB，同样在这个容量范围内写入数据的话，连续写入速度可维持在480MB/s左右，超过这一容量，连续写入速度也会明显降低，最低跌落至62MB/s左右。

测过以来非常“凉快”的SSD

光威弈pro固态硬盘256GB 光威弈pro固态硬盘512GB

测试点评：在对光威弈pro固态硬盘进行全盘写入测试时，我们也顺便对它们的工作温度进行了监控。让人惊喜的是，它的发热量非常低，在进行长耗时的全盘写入时，两块SSD的软件侦测温度只有30℃，同时通过FLIR热成像仪实测，也证实两款SSD的工作温度的确不高。其中光威弈pro固态硬盘256GB的满载最高工作温度只有35.5℃，光威弈pro固态硬盘512GB的满载最高工作温度稍高一点，但也只有36.4℃。普通SATA固态硬盘在完成类似测试时，其工作温度一般会飙升到50℃～70℃，相对较低的工作温度可以有效提升光威弈pro固态硬盘的工作稳定性。

表现令人满意未来可期

综合以上体验，我们对由国产主控、国产闪存组成的光威弈pro固态硬盘的表现还是比较满意的。从性能上来看，它已经达到了主流SATA固态硬盘的水准，虽然与中高端SATA固态硬盘相比还有差距，但由于产品先天技术难度、自身技术积累等多方面原因，这个差距远没有我们在CPU、GPU方面的差距大，国产存储产品成为相对容易追赶的一个项目。同时光威也提供了时间为三年的免费售后服务，像光威弈pro这样的国产固态硬盘已经具备很强的实用性。此外，光威还将很快推出性能更强、支持PCIeGen3×4NVMe1.3标准的国产NVMeSSD，也就是光威弈PROM.2NVMeSSD，预计将在今年下半年上市，这将大幅提升国产SSD的性能与技术规格。显然国产SSD的发展才刚刚开始，好戏还在后面！