Обзор накопителя Intel SSD 540s: теперь без Intel

Число производителей, поставляющих потребительские модели твердотельных накопителей, не поддаётся точному подсчёту — их тысячи. Однако среди всего этого разношёрстного полчища принято выделять узкую группу так называемых ведущих производителей. Конечно о её составе можно встретить различные мнения. Кто-то относит к их числу те компании, которые владеют наиболее заметной рыночной долей. Некоторые уверены, что самые лучшие SSD делают фирмы, которые самостоятельно проектируют их дизайн и разрабатывают под него собственные контроллеры. А кто-то не без оснований считает, что столпами рынка твердотельных накопителей следует считать шестёрку компаний, имеющих собственные полупроводниковые фабрики по выпуску флеш-памяти.

Но как бы мы ни подходили к ранжированию производителей, в группе лидеров будут всегда неизменно оказываться две компании: Intel и Samsung. Про то, как ведёт свой SSD-бизнес компания Samsung, мы говорим постоянно. Благодаря выпуску нескольких очень удачных по сочетанию потребительских качеств массовых моделей 850 EVO и 750 EVO этот производитель действительно смог подмять под себя до 50 процентов всего рынка, и в том, что его нужно причислять к числу лидеров, нет никаких сомнений. Успехи Intel на фоне достижений Samsung выглядят не так впечатляюще: никаких особенно ярких потребительских моделей SSD эта компания давно уже не предлагает. Однако вместе с этим микропроцессорный гигант пользуется безукоризненной репутацией как поставщик твердотельных накопителей для серверного рынка, где ценится надёжность хранения данных и способность противостоять высоким нагрузкам. Именно благодаря этим качествам Intel удаётся поддерживать имидж производителя широкого спектра элитных решений, которые стоит выбирать в том случае, если на них накладываются какие-то специальные требования в плане надёжности.

Собственно, всё это подтверждалось и практикой. Например, по периодически публикуемым статистическим данным одного из крупных европейских дистрибуторов компьютерного оборудования, доля возвращаемых по гарантии SSD потребительского уровня у Intel долгое время была чуть ли ни самой низкой по рынку: до недавних пор в течение первого года после начала использования проблемы возникали менее, чем у 0,2 % покупателей интеловских SSD. Однако, судя по последним отчётам, ситуация с надёжностью массовых решений у Intel стала ухудшаться. Доля возвратов вышедших из строя SSD этой компании в последние месяцы заметно выросла, и на сегодняшний день более низким процентом отказов в течение первого года эксплуатации могут похвастать уже не интеловские накопители, а продукция Kingston или Samsung.

И это – совсем не случайное изменение. Дело в том, что Intel кардинальным образом изменила свой подход к созданию и производству массовых накопителей. Первые модели потребительских SSD, с которыми Intel пришла на рынок в 2008-2009 годах, основывались на собственных контроллерах и собственной флеш-памяти. И это были действительно выдающиеся для своего времени решения. Однако затем компания решила сместить акценты на серверный рынок и постепенно отойти от полного цикла конструирования массовых SSD. Для потребительских моделей было решено использовать не сквозную разработку с нуля, а платформы сторонних разработчиков, лишь программно причёсанные внутренней инженерной командой. Сначала в SSD под маркой Intel пришли чипы Marvell – на них базировался накопитель Intel SSD 510, который оказался достаточно неплохим вариантом по меркам 2011 года, когда он был выпущен. Затем же компания плотно подсела на контроллеры SandForce второго поколения, которые применяются и по сей день в накопителях серий 520, 525, 530 и 535. И несмотря на то, что для них инженерами Intel была написана уникальная микропрограмма, выдающимися их назвать уже нельзя – им присущи все характерные недостатки платформы SandForce. Тем не менее, своего покупателя они всё же находили, ведь в них использовалась качественная интеловская флеш-память.

Но с середины 2015 года конец пришёл и такому подходу. Дело в том, что Intel решила не инвестировать в разработку флеш-памяти, выпускаемой на фабриках совместного предприятия IMFT по 16-нм техпроцессу, и такая память оказалась для компании недоступна. В результате, хотя в это и сложно поверить, на очередном витке развития Intel пришлось устанавливать в собственные накопители память стороннего поставщика. И первым таким интеловским SSD, в котором не нашлось места ни для одной микросхемы авторства Intel был Intel SSD 535 – в нём контроллер SF-2281 соседствует с MLC NAND компании SK Hynix.

Дальнейшим развитием этот тенденции стал недавно вышедший накопитель Intel SSD 540s. Поскольку чип SF-2281 безнадёжно устарел, а ничего нового команда SandForce так и не предложила, теперь по части контроллеров Intel сделала ставку на сотрудничество с иным независимым разработчиком – тайваньской фирмой Silicon Motion. В результате такого партнёрства и был рождён 540s: он базируется на новой бюджетной платформе SM2258, приправленной планарной TLC NAND компании SK Hynix. Но самое главное, что Intel SSD 540s – это не просто ещё один накопитель Intel без чипов Intel внутри. Этот SSD теперь уже даже производится Intel не самостоятельно: его сборка доверена сторонним ODM-партнёрам – китайской Pegatron и тайваньской PTI, которые делают бюджетные SSD для большинства брендов второго-третьего эшелона.

Иными словами, сегодня в нашей лаборатории будет протестирован интеловский SSD, реальное участие Intel в выпуске которого минимально. Сторонний контроллер, сторонняя память, стороннее производство. От Intel же новому накопителю достался лишь маркетинг и поддержка, плюс оптимизированная прошивка, адаптировать которые для собственных массовых продуктов инженеры компании пока ещё не бросили. Впрочем, нет худа без добра. Аутсорсинг вместе с использованием бюджетных комплектующих позволил снизить себестоимость, и на сегодня Intel SSD 540s выступает самым доступным предложением в ассортименте этого производителя. Конечно, учитывая масштаб и авторитет своего бренда, уровень цен бюджетных SSD фирм второго-третьего эшелона Intel SSD 540s предложить не может. Но, тем не менее, от данной модели вполне можно ожидать постепенного погружения в нижний ценовой сегмент. Именно такой перспективой она и интересна: до сих пор конкурировать на рынке твердотельных накопителей с помощью ценового фактора Intel даже не пыталась, а теперь, похоже, собирается.

⇡#Технические характеристики

Intel стала чуть ли не самым последним производителем SSD, начавшим использовать в своих младших накопителях планарную TLC-память. Компания держалась до последнего и даже отказалась от выпуска такой памяти собственными силами. Однако сопротивляться прогрессу бесполезно. Как бы то ни было, флеш-память с трёхбитовой ячейкой позволяет создавать более дешёвые и более ёмкие накопители, а это – именно то, чего хотят конечные пользователи. Принято считать, что SSD на базе TLC NAND менее надёжны, но на сегодняшний день эта проблема уже не столь актуальна. Постепенно распространение приобретают специальные контроллеры, поддерживающие низкоплотностное декодирование данных (LDPC), а этот математический метод позволяет бороться с ошибками чтения из памяти столь результативно, что «правильные» современные TLC-накопители уже почти не уступают по надёжности более старым MLC-моделям.

В итоге, Intel решила сделать на TLC NAND достаточно серьёзную ставку, и Intel SSD 540s – это отнюдь не единичная экспериментальная модель. Подобные по аппаратной начинке накопители представлены в модельном ряду Intel сразу несколькими продуктами, обобщённо названными одним кодовым именем – Loyd Star. В их число помимо потребительского Intel SSD 540s входит клиентский накопитель Pro 5400s, встраиваемая модель E 5400s и даже решение серверного уровня DC S3100.

И при таком подходе правильный выбор контроллера, который мог бы обеспечить как достаточную надёжность массива TLC NAND, так и его приемлемую производительность, приобретает огромное значение. Наши тесты показывают, что одним из лучших современных вариантов для TLC-накопителей выступает контроллер Marvell 88SS1074 (он используется в составе, например, Plextor M7V или Crucial MX300). Однако Intel пошла другой дорогой и решила развивать сотрудничество с тайваньским разработчиком Silicon Motion (SMI). Откровенно говоря, этот выбор далеко не очевиден. Платформы, которые предлагает эта инженерная команда, относятся к числу бюджетных и, в частности, всегда имеют лишь по четыре канала для подключения флеш-памяти. Однако цифровая обработка сигналов по алгоритмам LDPC в контроллерах SMI, предназначенных для работы с TLC NAND, поддерживаются в полном объёме. И поэтому для качественных в смысле надёжности TLC-накопителей они всё-таки подходят.

К тому же в основе Intel SSD 540s (как и прочих представителей семейства Loyd Star) лежит не привычный чип SM2256, применяемый в накопителях младшего уровня ADATA Premier SP550 или Crucial BX200, а более новая микросхема SM2258, с которой нам до сих пор сталкиваться не доводилось.

Впрочем, не стоит думать, что SM2258 – нечто принципиально новое. Это – абсолютно типичный для SMI четырёхканальный контроллер, основанный на одноядерном 32-битном RISC-процессоре. Фактически, он представляет собой улучшенную версию SM2256, отличающуюся от предшественника в первую очередь добавлением поддержки новых типов памяти, например, 3D TLC NAND. Однако в контексте базирующегося на планарной TLC-памяти Intel SSD 540s актуально совсем не это, а несколько другие модификации. Так, SM2258 производится по более современному техпроцессу с 40-нм нормами, что позволило снизить его энергопотребление и тепловыделение. Но важнее всего, что новая версия контроллера получила более развитые алгоритмы SLC-кеширования, позволяющие при переполнении кеша писать данные напрямую в TLC NAND, не требуя его предварительного сброса. Это должно положительно повлиять на производительность при высокой нагрузке.

Что же касается надёжности, то в SM2258, как и в SM2256, работает фирменная технология NANDXtend – так Silicon Motion обозначает цифровую обработку сигналов с применением низкоплотностного кода (LDPC) с мягким декодированием. Благодаря такому подходу создатели контроллера обещают троекратное продление ресурса TLC-памяти, что в итоге выливается в увеличение практической выносливости накопителей на базе TLC NAND до пределов, характерных для MLC-моделей.

И действительно: на Intel SSD 540s производителем даётся пятилетняя гарантия, что для TLC-накопителей совсем нехарактерно. Нам известно лишь о ещё одном TLC SSD с пятилетней гарантией – SanDisk X400. Но Intel, в отличие от SanDisk, к тому же никак не ограничивает предельный ресурс. Впрочем, здесь нужно иметь в виду, что для некоторых других представителей семейства Loyd Star некие рамки для максимально допустимого объёма записи всё же установлены. Например, на серверный Intel DC S3100 за время действия гарантии разрешается записать не более 72 Тбайт.

При этом память в накопителях Loyd Star используется самая обычная, это – 16-нм трёхбитовая планарная NAND с 128-гигабитными ядрами производства компании SK Hynix. То, что Intel закупает флеш-память, изготовленную по «тонким» техпроцессам, именно у этого поставщика, известно давно, поэтому попадание в Intel SSD 540s именно таких чипов неожиданностью не стало. Но в результате того, что Intel SSD 540s полностью собран из комплектующих сторонних производителей, он оказался немного похож по своему внутреннему устройству на ADATA Premier SP550, в котором точно такая же память работает под управлением контроллера SM2256. То есть продукт Intel отличается лишь версией контроллера, но и этого оказалось достаточно для получения совсем иных паспортных характеристик.

Так, для Intel SSD 540s обещаны более высокие скорости на операциях записи, что объясняется его более эффективным SLC-кешированием. Кстати, объем SLC-кеша в Intel SSD 540s устанавливается из расчёта примерно 2 Гбайт на каждые 120 Гбайт общей ёмкости накопителя. Это – вполне достаточная для непритязательного потребительского SSD ёмкость, особенно если брать в расчёт не младших, а средних или старших представителей линейки.

Несмотря на то, что размер памяти, необходимый для работы технологий кеширования у Intel SSD 540s не слишком велик, общие ёмкости накопителей кратны 120, а не 128 Гбайт. Это значит, что на подменный фонд и работу технологий выравнивания износа производитель выделяет достаточно большой резерв – примерно 8 процентов от общей ёмкости массива флеш-памяти.

Важная особенность модельного ряда Intel SSD 540s заключается в том, что в него включён широкий диапазон ёмкостей. Как и в случае накопителей на базе контроллеров SandForce, к стандартным объёмам 120, 240, 480 и 960 Гбайт добавлены «промежуточные» варианты на 180 и 360 Гбайт, которые можно считать чуть ли не уникальным предложением.

Однако за марку Intel, за нестандартные ёмкости и за пятилетнюю гарантию без ограничения объема записи приходится платить. И сегодня основанный на флеш-памяти с трёхбитовой ячейкой Intel SSD 540s никак нельзя отнести к числу бюджетных предложений: по сравнению с тем же ADATA Premier SP550 он где-то на 30-40 процентов дороже. Очень похоже, что пока Intel несколько перегибает палку. Дело в том, что дешевле, чем Intel SSD 540s, можно купить не только SSD на трёхбитовой памяти производителей второго-третьего эшелона, но и очень качественный TLC-накопитель Samsung 750 EVO. Поэтому мы надеемся, что в ближайшее время цена на Intel SSD 540s всё-таки опустится до более приемлемого уровня.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Знакомство с Intel SSD 540s выполнялось на примере накопителя с ёмкостью 480 Гбайт. Внешность у этого SSD оказалась вполне привычной. Intel в своих 2,5-дюймовых накопителях давно использует однотипные алюминиевые корпуса, и в данном случае никаких изменений не произошло. Отличает новинку лишь только новая голографическая наклейка на одном из углов, которая служит не только элементом оформления, но и защитой одного из винтов корпуса от чрезмерно любопытных пользователей.

На оборотной стороне этого корпуса высотой 7 мм есть и ещё одна наклейка – с технической информацией. На ней помимо всего прочего можно найти информацию о названии модели и её ёмкости.

Конструкция Intel SSD 540s 480 Гбайт не слишком удивляет. В нём используется полноразмерная печатная плата, несущая на себе 16 микросхем флеш-памяти. Каждая такая микросхема содержит по два 128-гигабитных полупроводниковых кристалла TLC NAND, произведённых по 16-нм техпроцессу на предприятиях SK Hynix. Таким образом, в сумме массив флеш-памяти Intel SSD 540s 480 Гбайт состоит из 32 NAND-устройств и имеет достаточную степень параллелизма для того, чтобы полностью раскрыть возможности четырёхканального контроллера.

Чип контроллера Silicon Motion SM2258 можно отличить от SM2256 лишь по маркировке. Обе микросхемы не просто имеют одинаковый размер, но и даже совместимы по выводам, так что ничего удивительного в их схожести нет. Рядом с контроллером располагается неизменный DRAM-буфер, необходимый для хранения быстрой копии таблицы трансляции адресов, и в данном случае это – 512 Мбайт DDR3L-1600 компании Nanya.

Несмотря на то, что новый контроллер SM2258 производится по 40-нм техпроцессу, он в рассматриваемом накопителе снабжается термопрокладкой, позволяющей распределять выделяемое им тепло на корпус. Однако как показало практическое тестирование, спасает это не сильно: во время длительных и интенсивных нагрузок Intel SSD 540s может перегреваться. Причём, никакого механизма температурного троттлинга у этого SSD не предусмотрено: при достижении контроллером температуры выше 60 градусов (по данным собственного мониторинга) он попросту отключается, вследствие чего накопитель перестаёт реагировать на внешние воздействия и пропадает из системы. Чтобы в такой ситуации вернуть его к жизни, необходимо как минимум перезагрузить компьютер.

Обратите внимание: плата рассматриваемого SSD явно промаркирована кодовым именем – Loyd Star. Поэтому очень вероятно, что и родственные модели более высокого уровня Pro 5400s и DC S3100 имеют точно такое же внутреннее устройство. В пользу этого говорит и тот факт, что ни для одного представителя серии Loyd Star никаких конденсаторов большой ёмкости для противодействия потерям данных при незапланированном отключении питания не обещается, то есть аппаратных отличий между этими устройствами быть не должно. К тому же, тот вариант дизайна, что мы видим у рассматриваемой версии Loyd Star – не совсем уж бюджетный и никаких следов экономии текстолита он не имеет.

В заключение же нужно подчеркнуть, что хотя 540s и не имеет в своём составе никаких комплектующих авторства самой Intel, а также производится сторонними подрядчиками, инженеры этой компании все-таки внесли некоторый вклад в его конструкцию. Во-первых, ими был разработан дизайн печатной платы, который сильно отличается от предложенной SMI эталонной версии. Во-вторых, интеловские разработчики приложили свою руку и к микропрограмме накопителя. А это значит, что прямых аналогов в исполнении сторонних фирм у Intel SSD 540s нет и не будет.

⇡#Программное обеспечение

В Intel SSD 540s нашла своё место новая аппаратная платформа, однако старая утилита Intel SSD Toolbox, которая изначально была разработана для решений на базе контроллеров SandForce, с этим SSD тоже работает. Естественно, совместимость добавлена лишь в последних версиях утилиты, но сути это не меняет: Intel уделяет очень большое внимание программной поддержке.

Возможности Intel SSD Toolbox достаточно широки. Эта сервисная утилита не просто позволяет получать подробную информацию о состоянии накопителя, но и имеет целый набор дополнительных инструментов.

Например, с её помощью можно отослать на накопитель пакет команд TRIM – в интерфейсе SSD Toolbox эта функция называется SSD Optimizer. Причём, это действие сервисная утилита может выполнять не только одноразово, но и в автономном режиме по расписанию.

Кроме того, в SSD Toolbox есть возможность диагностического сканирования, во время которого можно проверить состояние и работоспособность флеш-памяти. Сканирование выполняется как в быстром, так и в полном режиме – разница состоит в том, затронет ли проверка весь массив флеш-памяти или лишь какую-то его часть.

Также посредством SSD Toolbox можно проверить актуальность используемой накопителем микропрограммы и инициировать операцию Secure Erase.

И последний полезный инструмент сервисной утилиты – средство System Tuner. С его помощью можно посмотреть, какие критичные настройки, касающиеся дисковой подсистемы, имеются в операционной системе, а также получить рекомендации по их изменению.