Статья: Обзор SATA SSD-накопителей WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D: «3D» – везде

С того момента, как Western Digital купила одного из ведущих игроков рынка твердотельных накопителей, SanDisk, миновало почти два года. За это время крупнейший производитель жёстких дисков не только смог занять вполне устойчивое положение в новой для себя сфере деятельности, но и даже добился определённых успехов: доля Western Digital на рынке твердотельных накопителей сегодня выше, чем доля, которой обладала SanDisk на момент своего приобретения. Так, в 2015 году SanDisk могла похвастать лишь контролем над 10-12 процентами рынка, сейчас же Western Digital уверенно удерживает место второго по величине поставщика твердотельных накопителей и обладает долей, достигающей 17-20 процентов.

Столь заметный рост был достигнут в том числе и за счёт серьёзного преобразования модельного ряда. Western Digital проредила разношёрстный ассортимент SanDisk и сосредоточилась на продвижении нескольких наиболее удачных моделей. Одновременно с этим начался выпуск накопителей под торговой маркой WD, и в это семейство были включены три продукта с понятной для приверженцев жёстких дисков Western Digital цветовой дифференциацией (Black, Blue, Green), а также с выгодным сочетанием цены и производительности. Все эти меры возымели хороший эффект, который нетрудно проследить по тому, как на протяжении последних трёх лет менялась рыночная доля Western Digital/SanDisk.

Однако к настоящему моменту Western Digital пришла к тому, что наследие, доставшееся ей от SanDisk, постепенно утрачивает свою актуальность (даже в реформированном виде). И для того чтобы заложенный импульс роста мог проявлять себя и в дальнейшем, необходима перестройка в ассортименте. Проблем здесь существует две. Первая касается того, что среди имеющихся у Western Digital твердотельных накопителей пока нет флагманского NVMe-решения с высоким уровнем производительности. Предлагаемый компанией WD Black относится к числу недорогих NVMe SSD и представляет интерес лишь как предложение начального уровня в своём классе. Это проблему Western Digital собирается решить в обозримом будущем с началом поставок недавно объявленных новинок – высокопроизводительных накопителей SN720, построенных на принципиально новой платформе.

Вторая же проблема заключается в том, что массовые модели компании до недавних пор использовали несколько устаревшую начинку – планарную TLC NAND, которая уступает более современной памяти с пространственной ориентацией по всем значимым параметрам: по производительности, по надёжности, по плотности хранения информации и, как следствие, по себестоимости. Но к счастью, для данной проблемы у Western Digital имеется достаточно эффективное решение. Ещё в конце прошлого года компания начала постепенно переводить свои старые массовые SSD на новую память – современную BiCS3 NAND, которая была разработана технологическим альянсом Toshiba и Western Digital. Такая память, напомним, по сути является TLC 3D NAND c 64-слоями, построенной на ячейках с ловушкой заряда, и сейчас она активно применяется во всех накопителях WD и SanDisk, что не просто сделало их более выгодными в производстве, но и улучшило их потребительские характеристики.

Данный обзор как раз и посвящён тому, какие изменения претерпели наиболее популярные SATA SSD компании Western Digital: модели WD Blue и SanDisk Ultra II. Не так давно им на смену пришли обновлённые WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D, и их широкое появление в розничной продаже означает, что к 3D-вечеринке присоединился последний из производителей твердотельных накопителей первого эшелона. Напомним, что к настоящему времени мы уже протестировали практически все модели SATA-накопителей лидеров рынка, построенные на наиболее современной и перспективной 64-слойной флеш-памяти: Crucial MX500, Intel SSD 545s, Samsung 860 PRO, Samsung 860 EVO и Toshiba TR200. Без внимания осталось только WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D — и сегодня мы намерены исправить этот недочет.

Но прежде чем перейти к подробному знакомству с новинками, пару слов стоит сказать о том, почему в этом материале речь о WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D идет одновременно. Дело в том, что в рамках оптимизации модельного ряда компания Western Digital унифицировала платформу накопителей WD и SanDisk, и теперь фактически под двумя различными маркетинговыми наименованиями она продаёт одно и то же. В принципе, близкое родство между WD Blue и SanDisk Ultra II существовало и раньше: после того как Western Digital купила SanDisk, оба эти накопителя получили единую аппаратную платформу из контроллера Marvell 88SS1074 и планарной TLC NAND и различались лишь особенностями прошивки. Но теперь различия стёрлись окончательно: WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D одинаковы даже на программном уровне.

Причины, по которым такие модели сосуществуют рядом, кроются в одном лишь маркетинге: у них различается позиционирование. Впрочем, из объяснения производителя нам так и не удалось чётко понять, для кого предназначаются WD Blue 3D NAND, а для кого – SanDisk Ultra 3D. Более того, обе модели зачастую продаются рядом в одних и тех же магазинах по примерно одинаковой цене. А раз так, мы посчитали уместным совместить их изучение в одном обзоре.

⇡#Технические характеристики

WD Blue 3D NAND и его близнец SanDisk Ultra 3D – это не абсолютно новые SATA-накопители, а обновление выпущенного полтора года тому назад WD Blue SSD (и аналогичного ему SanDisk Ultra II). Говорить так нам позволяет тот факт, что в свежих накопителях разработчики Western Digital не стали внедрять какую-то новую аппаратную платформу SSD, а положились на проверенный временем контроллер Marvell 88SS1074, который как раз и использовался в WD Blue. Сам по себе этот чип нельзя назвать каким-то выдающимся решением, однако у него есть два важных свойства, которые делают его хорошо подходящим для использования в современных накопителях. Во-первых, он поддаётся гибкому конфигурированию посредством микропрограммы, что позволяет организовать в нём поддержку трёхмерной TLC-памяти. Во-вторых, в нём на аппаратном уровне реализована коррекция ошибок на основе LDPC-кодов, которая не только заметно улучшает распознавание хранимых в ячейках данных, но и отлично сочетается с современной трёхмерной памятью с трёхбитовой организацией.

Контроллер Marvell 88SS1074 нельзя назвать особенно производительным: изначально он был ориентирован на недорогие SSD. Он базируется на двух ядрах ARM Dragonite v5 и для формирования массива флеш-памяти предлагает всего четыре канала. При этом, как и все прочие процессоры Marvell, 88SS1074 распространяется разработчиками без референсной микропрограммы, что, с одной стороны, осложняет жизнь конечным конструкторам SSD, но с другой — позволяет создавать тонко оптимизированные решения, выжимающие из аппаратной части все соки. Поэтому накопители на базе этого чипа могут сильно отличаться друг от друга.

Например, самыми известными продуктами на базе Marvell 88SS1074, помимо WD Blue, были Crucial MX300 и Kingston UV400. И они выдавали кардинально различную производительность: в то время как предложения WD и Crucial можно было вполне отнести к среднему уровню, решение Kingston расстраивало своей заторможенностью. Правда, с переходом на трёхмерную память производители SSD стали отказываться от применения Marvell 88SS1074 — например, в том же Crucial MX500 теперь используется контроллер Silicon Motion. Но инженеры Western Digital, похоже, нашли правильный подход к аппаратной платформе Marvell и продолжили работать именно с ней. Это позволяет надеяться, что новые WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D окажутся как минимум не хуже прошлых версий с планарной памятью, чего на самом деле уже вполне достаточно для того, чтобы накопители получились коммерчески успешными.

Тем более что в WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D используется трёхмерная BiCS3-память, которая по сравнению с обычной планарной TLC NAND имеет более высокую пропускную способность и более низкие задержки.

То, что перевод на такую память действительно может серьёзно ускорить старую платформу, мы недавно видели воочию, когда тестировали Plextor M9Pe. В этом можно также убедиться, если посмотреть на декларируемые производителем характеристики WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D: эти накопители явно быстрее своих предков на том же контроллере, но с планарной памятью.

Паспортные характеристики новинок выглядят следующим образом.

Производитель	Western Digital
Серия	WD Blue 3D NAND SanDisk Ultra 3D
Модельный номер	WDS250G2B0A SDSSDH3-250G-G25	WDS500G2B0A SDSSDH3-500G-G25	WDS100T2B0A SDSSDH3-1T00-G25	WDS200T2B0A SDSSDH3-2T00-G25
Форм-фактор	2,5 дюйма
Интерфейс	SATA 6 Гбит/с
Ёмкость, Гбайт	250	500	1000	2000
Конфигурация
Флеш-память: тип, техпроцесс, производитель	SanDisk 64-слойная 256-Гбит BiCS3 3D TLC NAND
Контроллер	Marvell 88SS1074
Буфер: тип, объем	LDDR3-1866, 256 Мбайт	LDDR3-1866, 512 Мбайт	LDDR3-1866, 1024 Мбайт	LDDR3-1866, 2048 Мбайт
Производительность
Макс. устойчивая скорость последовательного чтения, Мбайт/с	550	560	560	560
Макс. устойчивая скорость последовательной записи, Мбайт/с	525	530	530	530
Макс. скорость произвольного чтения (блоки по 4 Кбайт), IOPS	95000	95000	95000	95000
Макс. скорость произвольной записи (блоки по 4 Кбайт), IOPS	81000	84000	84000	84000
Физические характеристики
Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись, Вт	0,056/3,8
MTBF (среднее время наработки на отказ), млн ч	1,75
Ресурс записи, Тбайт	100	200	400	500
Габаритные размеры: ДхВхГ, мм	100,2 х 69,85 х 7,0
Масса, г	57,9
Гарантийный срок, лет	3

По сравнению с показателями оригинального WD Blue SSD выросли как скорости последовательных операций (на 1-3 %), так и скорость произвольной записи (на 5 %). Правда, при этом имеет место небольшое снижение скорости произвольного чтения: для старого накопителя на базе планарной TLC NAND заявлялись пиковые показатели на уровне 100 тысяч IOPS.

Впрочем, давно известно, что спецификации производителя не всегда точно отражают реальную картину. Большинство накопителей, построенных на памяти с трёхбитовыми ячейками, практикуют SLC-кеширование, которое закладывается в паспортных показателях. На самом же деле реализуемый таким образом режим ускоренной записи далеко не всегда является действенным средством повышения быстродействия: все зависит от того, какие алгоритмы используются в каждом конкретном случае и какой объём флеш-памяти выделен производителем для работы в SLC-режиме.

Чтобы проверить, как SLC-кеширование устроено в WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D, мы провели стандартный эксперимент с измерением производительности непрерывной последовательной записи на чистый накопитель. Для проверки были выбраны экземпляры SSD ёмкостью 500 Гбайт.

В обоих накопителях SLC-кеширование работает одинаково. Объём кеша, в который запись производится с высокой скоростью, определён из расчёта 4 Гбайт на каждые 250 Гбайт общей ёмкости. И это значит, что по сравнению с показателем первоначального WD Blue SSD кеш в новых моделях увеличился. Это одна из главных причин, по которой обновлённые SATA компании Western Digital должны быть лучше предшественников. Там, напомним, в быстрый однобитовый режим было переведено лишь 3 Гбайт из каждых 250 Гбайт ёмкости SSD.

На приведённых графиках видна и другая позитивная перемена: скорость прямой записи в память стала заметно выше. Благодаря использованию BiCS3 NAND новые WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D могут писать напрямую в TLC-ячейки с производительностью порядка 410 Мбайт/с, в то время как в «обычном» WD Blue SSD быстродействие прямой записи ограничивалось величиной в 300 Мбайт/с. И кстати, удивительное дело, но, согласно измерениям, скорость 64-слойной BiCS3-памяти авторства Toshiba/SanDisk волшебным образом совпадает со скоростью 64-слойной TLC 3D NAND, выпускаемой Intel/Micron. Поэтому будет закономерно, если WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D попадут в ту же весовую категорию, что и Crucial MX500 вместе с Intel SSD 545s.

Никакие другие важные для пользователя характеристики в WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D не изменились. На обе серии накопителей, как и раньше, даётся трёхлетняя гарантия. А разрешённый производителем ресурс перезаписи таков, что пользователь имеет право перезаписывать до трети ёмкости SSD ежедневно в течение гарантийного срока. Надо заметить, что в этом отношении WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D смотрятся на фоне конкурентов не слишком здорово: те же Intel SSD 545s или Samsung 860 EVO обещают и гарантию продолжительнее, и выносливость повыше.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для проведения тестирования мы по традиции берём накопители ёмкостью 480-512 Гбайт – такие модели сочетают в себе приемлемую стоимость и наилучшую в модельном ряду производительность. Соответственно, в этом обзоре приняло участие два образца: WD Blue 3D NAND 500 Гбайт и SanDisk Ultra 3D 500 Гбайт.

Родство между рассматриваемыми накопителями под торговыми марками WD и SanDisk прослеживается и во внешности: корпус у WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D совершенно одинаковый. Он состоит из алюминиевого и окрашенного чёрной краской поддона, который закрыт чёрной пластиковой крышкой. Стоит отметить, что половинки корпуса хорошо подогнаны друг к другу и прочно скреплены саморезами, в результате чего конструкция SSD кажется монолитной.

Различия в экстерьере WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D обуславливаются лишь ярлыками разных брендов, приклеенными на обеих сторонах SSD. Лицевую поверхность в обоих случаях закрывают этикетки с логотипом и названием продукта. Наклейки на обороте накопителей – технические и более содержательные: на них приведены серийные номера, штрихкоды, артикулы и сведения о ёмкости конкретных экземпляров SSD. Забавно, что на WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D они не только по-разному свёрстаны, но и содержат разный набор сведений. Например, на WD Blue 3D NAND указана дата производства (в нашем случае это 24 сентября прошлого года), а на ярлыке SanDisk Ultra 3D такая информация не приводится вообще. Однако самое странное различие касается указанной страны производства. Если верить написанному, то похожие как две капли воды WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D сделаны в разных регионах: первый – в Малайзии, в второй – в Китае.

В основе как WD Blue 3D NAND, так и SanDisk Ultra 3D лежат идентичные миниатюрные печатные платы, на которых размещено по четыре микросхемы флеш-памяти, контроллер и чип DRAM-буфера. В обоих случаях чип контроллера закрыт термопрокладкой, посредством которой тепло, выделяемое 28-нм микросхемой Marvell 88SS1074, передаётся на алюминиевую часть корпуса. Впрочем, мера эта скорее профилактическая: контроллер в процессе работы нагревается совсем несильно.

Стоит отметить, что компоновка печатной платы в WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D очень похожа на компоновку плат в WD Blue. Возникает даже ощущение, что смена планарной памяти на трёхмерную вообще не потребовала от разработчиков внесения каких-либо схемотехнических изменений и всё ограничилось лишь модификацией микропрограммы. Насколько это соответствует действительности, сказать тяжело, но структура массива флеш-памяти с переходом на BiCS3 TLC 3D NAND изменилась существенно.

Четырёхканальный массив флеш-памяти в обоих новых накопителях составлен из микросхем SanDisk (аналогичных подобным чипам Toshiba), внутри которых упаковано по четыре кристалла 64-слойной трёхмерной BiCS3-памяти с трёхбитовыми ячейками. Обратите внимание: такие кристаллы имеют ёмкость по 256 Гбит, то есть по сравнению с планарной TLC NAND, которая применялась в первоначальных WD Blue, они стали вдвое более вместительными. Соответственно, степень параллелизма массива памяти уменьшилась вдвое, и теперь контроллер в 500-гигабайтном накопителе может пользоваться лишь четырёхкратным чередованием устройств в каналах. Но заметное преимущество трёхмёрной BiCS3 перед планарной TLC NAND в скорости полностью нейтрализуют возможный негативный эффект от снижения параллелизма.

Из общего объёма массива флеш-памяти в WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra на внутренние нужды зарезервировано примерно 9 процентов ёмкости. Они требуются для работы SLC-кеша, а также алгоритмов сборки мусора и выравнивания износа. Это значит, что владельцы SSD с объявленной вместимостью в половину терабайта в операционной системе увидят 465 Гбайт доступной ёмкости.

Есть в конструкции рассматриваемых SSD и DRAM-буфер. Как обычно, он в WD Blue 3D NAND и SanDisk Ultra 3D используется для хранения таблицы трансляции адресов и кеширования мелкоблочных операций записи. Объём и тип соответствующей микросхемы памяти стандартен: 512 Мбайт LPDDR3-1866. Однако производитель SDRAM в рассматриваемых накопителях оказался разным. В WD Blue 3D NAND установлена микросхема Micron, а в SanDisk Ultra 3D – Nanya.

⇡#Программное обеспечение

К накопителям SanDisk и Western Digital всегда прилагается фирменная сервисная утилита SSD Dashboard, в которой реализованы все основные функции для их обслуживания. Новые накопители, как и их предшественники, полностью с ней совместимы. Но есть один забавный нюанс — существует две независимые версии этой утилиты: SanDisk SSD Dashboard и WD SSD Dashboard. Они совершенно одинаковы по возможностям, но различаются визуальным стилем оформления интерфейса. При этом утилиты работают лишь с SSD, выпущенными под соответствующей торговой маркой, а накопители-близнецы воспринимать отказываются. Иными словами, для WD Blue 3D NAND нужно обязательно устанавливать утилиту WD SSD Dashboard, а для SanDisk Ultra 3D – SanDisk SSD Dashboard, и никак иначе.

На последующих скриншотах приведена программа WD SSD Dashboard, однако SanDisk SSD Dashboard предлагает всё ровно то же самое, но не на синем, а на сером фоне.

Среди основных функций программы — получение информации об установленном в системе SSD, включая данные об оставшемся ресурсе и текущем температурном режиме; мониторинг производительности накопителя в реальном времени; настройка TRIM; обновление микропрограммы через Интернет и из файла; выполнение операции Secure Erase и удаление каких-либо данных из флеш-памяти путём её принудительного зануления; выполнение SMART-тестов и просмотр SMART-атрибутов.

Иными словами, набор возможностей SanDisk SSD Dashboard и WD SSD Dashboard совершенно стандартен, ничего уникального они не предлагают. Например, в программном обеспечение Western Digital нет никаких средств для тонкой настройки операционной системы или для организации RAM-кеширования обращений к дисковой подсистеме.