Статья: Обзор SSD-накопителя Smartbuy Puls: BiCS3 в выгодном ключе

Несколько дней тому назад на нашем сайте вышел обзор твердотельного накопителя Toshiba TR200, примечательного тем, что это – первый потребительский SSD, в котором нашла применение собственная трёхмерная BiCS3-флеш-память Toshiba с вертикальной компоновкой. Появление такого накопителя ознаменовало полномасштабный запуск японской компанией серийного производства 64-слойной TLC 3D NAND. И это значит, что к Samsung и Intel, которые приступили к выпуску массовых SSD на базе подобной флеш-памяти ещё летом, после некоторой паузы присоединился и третий производитель полупроводников.

Мы специально акцентируем на этом внимание по той причине, что доступность трёхмерной флеш-памяти производства Toshiba имеет огромное значение для всего рынка SSD в целом. Дело в том, что эта компания, в отличие от тех же Samsung и Intel, снабжает флеш-памятью не только саму себя, но и многих сторонних производителей твердотельных накопителей. И раз она имеет теперь в своём ассортименте подходящие для применения в SSD чипы 64-слойной TLC 3D NAND, это открывает возможность скорого появления в продаже нового поколения SSD от различных поставщиков второго-третьего эшелона. В том же, что они не откажутся от перехода на использование Toshiba BiCS3, нет никаких сомнений. Полупроводниковые устройства трёхмерной флеш-памяти, построенные по технологии BiCS3, обладают повышенной производительностью, лучшей выносливостью и более низкой себестоимостью по сравнению с классической планарной TLC NAND. А это значит, что использование новой 64-слойной BiCS3 NAND с трёхбитовыми ячейками позволит партнёрам Toshiba в конечном итоге создавать более привлекательные для пользователей продукты.

Причём их появления ждать придётся совсем недолго. Рассмотренный нами ранее пилотный SSD с новой BiCS3-памятью, Toshiba TR200, основывается на платформе Phison S11. Значит, он был разработан не инженерами Toshiba, а независимым тайваньским производителем контроллеров, который не только получил ранний доступ к BiCS3 NAND, но и уже успел адаптировать под неё собственные решения. Поэтому те производители SSD, которые имеют партнёрские отношения с Phison, а их на самом деле немало, могут запустить в серию продукты на базе Toshiba BiCS3 без какого-либо промедления. Phison имеет очень близкие отношения с Toshiba и, судя по всему, готова отгружать своим партнёрам «полуфабрикаты», уже снабжённые необходимым контроллером, BiCS3-памятью и оптимизированной прошивкой, хоть сегодня.

Единственное но заключается в том, что контроллер Phison S11, который изначально предполагалось ориентировать на работу с новой трёхмерной памятью Toshiba, относится к числу функционально урезанных бюджетных решений и не может раскрыть всех её преимуществ. Это было хорошо заметно по Toshiba TR200: как показало тестирование, данный накопитель не слишком привлекателен с точки зрения производительности. Но к счастью, у Phison есть подходящее решение этой проблемы. Тем партнёрам, которые хотят получать производительные SATA SSD, основанные на Toshiba BiCS3, разработчик готов предложить иную платформу с гораздо лучшим потенциалом – основанную на чипе Phison S10. Данный контроллер далеко не нов, и раньше он широко использовался в накопителях среднего уровня вместе с планарной MLC- и TLC-памятью. Но инженеры Phison теперь смогли адаптировать его и для новой 64-слойной TLC 3D NAND.

Любопытно, что сама Toshiba в собственном накопителе с BiCS3-памятью контроллер Phison S10 использовать не решилась. Она сделала ставку на максимальное удешевление своего продукта и тем самым оставила огромную незанятую нишу для производителей второго-третьего эшелона. Поэтому совсем неудивительно, что в ближайшее время многие работающие с Phisоn компании начнут предлагать новинки на базе связки из Toshiba BiCS3 и контроллера S10. И такое сочетание нам представляется очень перспективным: судя по характеристикам контроллера и памяти, оно по уровню производительности должно оказаться между MLC- и TLC-накопителями на Phison S10, но цена таких решений будет стремиться в сторону бюджетных предложений.

Естественно, пример такого многообещающего накопителя мы постарались получить для исследования как можно скорее. И первым из партнёров Phison, который откликнулся на наш запрос, оказалась фирма Smartbuy, которая собирается начать продавать «полноценные» (по отношению к Toshiba TR200) решения на базе новой трёхмерной памяти Toshiba уже в самое ближайшее время. Такая любопытная новинка будет продаваться под названием Smartbuy Puls, и с её подробным тестом, который должен позволить понять, на что же в действительности способна Toshiba BiCS3-память, когда её возможности искусственно не сдерживаются контроллером, мы и предлагаем познакомиться сегодня.

⇡#Технические характеристики

Накопители, продающиеся под торговой маркой Smartbuy, наверняка хорошо известны нашим читателям. Их поставляет на российский рынок один из отечественных дистрибьюторов, сумевший выстроить прямые партнёрские отношения с тайваньскими разработчиками контроллеров и ODM-производителями SSD. А значит, накопители Smartbuy, основанные на контроллерах Phison, – это модели с эталонным дизайном, которые на самом деле изготавливаются под надзором самого разработчика контроллеров на заводах компании PTI (Powertech Technology Inc.).

Однако конкретная продуктовая линейка Smarbuy формируется с учётом специфики российского рынка, и именно это обуславливает её востребованность. Например, на сегодняшний день особой популярностью пользуются построенные на контроллерах Phison накопители Revival 2 и Ignition Plus – недорогие SSD на TLC и MLC-памяти соответственно. Новинка с именем Puls, о которой мы говорим в этом обзоре, должна будет занять между ними промежуточное положение, и такое её позиционирование во многом обуславливается использованием новейшей 64-слойной TLC 3D NAND (BiCS3-памяти) компании Tohsiba.

Самая главная особенность Smartbuy Puls, которая делает этот накопитель особенно интересным, заключается в использовании контроллера Phison PS3110-S10. Изначально этот чип позиционировался как хороший фундамент для производительных SATA SSD. Он построен вокруг четырёхъядерного ARM-процессора с частотой 300 МГц, использует восемь каналов для работы с массивом флеш-памяти и имеет DRAM-интерфейс для подключения быстрого буфера на основе DDR3-памяти. В Smartbuy Puls применена старшая версия этого контроллера без каких-либо упрощений, поэтому тошибовская BiCS3-память должна раскрывать себя в этом накопителе наиболее полно.

Правда, тут нужно упомянуть один нюанс: контроллер Phison PS3110-S10 под работу с трёхмерной памятью изначально не проектировался. Первая версия его спецификаций предполагала совместимость исключительно с планарной памятью с двухбитовыми или трёхбитовыми ячейками. Поддержку же BiCS3-памяти инженеры Phison добавили позднее – через микропрограмму. И сделано это было по той простой причине, что разработка специализированных контроллеров для работы с трёхмерной памятью забуксовала. Согласно текущей версии планов, специально оптимизированные под 3D NAND на аппаратном уровне контроллеры для SATA SSD (PS3112-S12 и PS3113-S13) появятся в ассортименте Phison не ранее середины 2018 года. И это значит, что платформа из чипа Phison S10 и BiCS3-памяти – всё-таки некое компромиссное и временное решение.

Впрочем, характеристики Smartbuy Puls, который использует такую «допиленную микропрограммой» платформу, выглядят весьма достойно. Показатели производительности, конечно, несколько ниже, чем у накопителей на Phison S10 с MLC-памятью, но по сравнению с моделями на базе планарной TLC NAND новый Smartbuy Puls должен быть определённо быстрее.

Производитель	Smartbuy
Серия	Puls
Модельный номер	SB128GB-PLS-25SAT3	SB256GB-PLS-25SAT3	SB512GB-PLS-25SAT3
Форм-фактор	2,5 дюйма
Интерфейс	SATA 6 Гбит/с
Ёмкость	128 Гбайт	256 Гбайт	512 Гбайт
Конфигурация
Микросхемы памяти: тип, интерфейс, техпроцесс, производитель	Toshiba 64-слойная 256-Гбит BiCS3 3D TLC NAND
Контроллер	Phison PS3110-S10
Буфер: тип, объём	DDR3L-1600, 256 Мбайт	DDR3L-1600, 256 Мбайт	DDR3L-1600, 512 Мбайт
Производительность
Макс. устойчивая скорость последовательного чтения, Мбайт/с	560	560	560
Макс. устойчивая скорость последовательной записи, Мбайт/с	475	520	510
Макс. скорость произвольного чтения (блоки по 4 Кбайт), IOPS	53000	90000	90000
Макс. скорость произвольной записи (блоки по 4 Кбайт), IOPS	30000	47000	60000
Физические характеристики
Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись, Вт	0,18/3,0
MTBF (среднее время наработки на отказ), млн ч	1,8
Ресурс записи, Тбайт	339	817	1786
Габаритные размеры: Д × В × Г, мм	100,0 × 69,85 × 7,0
Масса, г	45,7
Гарантийный срок, лет	3

В том, что для нового накопителя с TLC 3D NAND обещается более высокая производительность, чем предлагают SATA SSD на том же контроллере Phison S10 и планарной 15-нм TLC NAND производства Toshiba, нет ничего удивительного. BiCS3-память с трёхмерной компоновкой должна быть быстрее.

Но пиковая пропускная способность памяти – это лишь одна из составляющих, влияющих на реальную производительность конечного продукта. Огромное влияние оказывает контроллер и оптимизация прошивки. Например, в рассмотренном нами ранее накопителе Toshiba TR200 480 Гбайт, который, как и Smartbuy Puls, использует BiCS3-память, из-за ограничений контроллера Phison S11 максимальная скорость прямой записи во флеш-память составляла всего лишь 110 Мбайт/с. В накопителе Smartbuу используется существенно более мощный контроллер Phison S10, однако определённые опасения вызывают «программные оптимизации», через которые была добавлена совместимость контроллера с трёхмерной BiCS3-памятью.

Чтобы развеять все сомнения, мы измерили скорость 512-гигабайтной версии Smartbuy Puls при непрерывной последовательной записи.

Приведённый график является отличным подтверждением высокой скорости записи новой 64-слойной TLC 3D NAND компании Toshiba. SLC-кеш у Smartbuy Puls сконфигурирован из расчёта 1,25 Гбайт на каждые 128 Гбайт ёмкости накопителя, и для 512-гигабайтной версии его размер составляет около 5 Гбайт. Однако запись напрямую в память без использования кеширования осуществляется почти с такой же скоростью. Восьмиканальный массив TLC 3D NAND этого накопителя способен обеспечивать скорость записи на уровне 450 Мбайт/с, что в разы лучше результата Toshiba TR200 и примерно соответствует скорости прямой записи в память у накопителей класса Samsung 850 EVO и Intel SSD 545s, то есть моделей, которые основываются на современной 64-слойной TLC 3D NAND разработки Samsung и Intel. А это значит, что решения, подобные Smartbuy Puls, вполне способны занять достойное место на будущем рынке, когда засилье планарной памяти сойдёт на нет.

Правда, у варианта с использованием контроллера Phison S10 вместе с BiCS3-памятью нашёлся обидный изъян. При переключении режима записи из SLC-кеша напрямую в массив TLC 3D-памяти на пару-тройку секунд происходит очень заметное падение производительности до уровня порядка 20-30 Мбайт/c. И это – не какой-то разовый выброс, а стабильно наблюдаемый негативный эффект, который может сильно испортить впечатление от практической эксплуатации таких SSD. Очевидно, программная адаптация Phison S10 под память с вертикальной компоновкой прошла не слишком гладко: при работе этого контроллера с обычной планарной TLC NAND подобных эксцессов не наблюдалось.

Объём же SLC-кеша у Smartbuy Puls оказался не слишком большим для того, чтобы при повседневном использовании не сталкиваться с описанным переключением режимов. Даже у накопителя объёмом 512 Гбайт SLC-кеш имеет размер 5 Гбайт, а, например, у 256-гигабайтной версии — всего лишь 2,5 Гбайт. К сожалению, увеличить его размер в текущей реализации разработчики Phison не смогли. Воспрепятствовал этому избранный ряд объёмов, представители которого кратны не 120, а 128 Гбайт. При таком подходе на внутренние нужды контроллера может быть выделено лишь 7 процентов от общего объёма флеш-памяти. Например, в 512-гигабайтной модели это около 35 Гбайт. 5-гигабайтный SLC-кеш отъедает от этого объёма сразу 15 Гбайт TLC 3D NAND, в результате чего на резерв, необходимый для подменного фонда, а также для работы технологий выравнивания износа и сборки мусора, остаётся всего лишь порядка 20 Гбайт, то есть около 4 процентов от всей ёмкости. Toshiba обещает для BiCS3-памяти повышенную выносливость, однако до столь незначительных размеров резервное пространство сокращать обычно не принято даже в случае MLC-памяти. Более того, до сих пор нам не встречалось ни одной модели накопителя на базе контроллера Phison S10 с объёмами, кратными степени двойки. Так что Smartbuy Puls оригинален не только типом памяти, но и отчасти внутренними алгоритмами.

Тем не менее, несмотря на заметно урезанный пул резервных ячеек, производителем для Smartbuy Puls гарантируется очень высокая по меркам потребительских SSD выносливость. Если опираться на заявленные показатели TBW, то Puls можно ежедневно перезаписывать почти три раза. Правда, срок гарантии при этом ограничен тремя, а не пятью годами. И в продолжительности гарантии эта модель всё же уступает многим другим решениям на трёхмерной памяти.

Но тому есть удовлетворительное оправдание. Smartbuy не планирует противопоставлять свою новинку на 64-слойной TLC 3D NAND таким накопителям среднего ценового диапазона, как Samsung 850 EVO или Intel SSD 545s. Puls должен быть гораздо более доступным вариантом, который будет продаваться лишь немного дороже одного из самых дешёвых SSD, Revival 2. Иными словами, Smartbuy Puls готовится изменить правила игры в нижнем ценовом сегменте, и для того у него есть масса средств и без пятилетней гарантии.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

Для тестирования Smartbuy Puls мы получили предпродажный образец накопителя объёмом 512 Гбайт. Это – старшая модель в серии, и именно она представляет наибольший интерес, поскольку степень параллелизма её массива флеш-памяти позволяет развить производительность, близкую к производительности накопителей на базе MLC NAND.

Рассказ про внешний вид Smartbuy Puls будет коротким. В экстерьере накопителя нет ничего необычного. Для этой модели используется типовой для продуктов на контроллерах Phison 2,5-дюймовый алюминиевый корпус высотой 7 мм, половинки которого скреплены друг с другом защёлками. Любопытно, что по конфигурации этот корпус идентичен корпусу Toshiba TR200, что вполне логично – оба накопителя изготавливаются одним и тем же ODM-производителем. Правда, в отличие от Toshiba TR200 корпус Smartbuy Puls окрашен в матовый чёрный цвет.

На лицевой стороне Puls имеется наклейка, позволяющая идентифицировать продукт. Но никакой технической информации на ней нет.

Внутренности SSD, скорее всего, тоже покажутся знакомыми тем из наших читателей, которые видели, как выглядят изнутри другие накопители на платформе Phison S10. Здесь во всём угадывается эталонный дизайн, созданный разработчиками Phison. Впрочем, этого никто и не скрывает: Smartbuy Puls – это модель, которая построена на референсном дизайне без какой-либо самодеятельности. Но это совсем не значит, что в ней нет никаких любопытных особенностей.

Начать следует с того, что в качестве контроллера в Smartbuy Puls используется чип PS3110-S10-X. Это – старшая версия базовой микросхемы, которая обладает полноценными восемью каналами. Таким образом, Puls должен выдавать максимально возможную для платформы Phison S10 с BiCS3-памятью скорость. К каждому из восьми каналов контроллера с двукратным чередованием подключено по два 256-гигабитных BiCS3-устройства. Они попарно заключены в микросхемах, которые размещены на двух сторонах печатной платы – по четыре штуки на каждой стороне.

Отдельно следует отметить, что микросхемы флеш-памяти в Puls имеют не оригинальную маркировку Toshiba, а промаркированы как TA59G55AIV. Дело в том, что данные чипы собраны не японским производителем полупроводников, а фирмой PTI, которая приобретает у Toshiba цельные полупроводниковые пластины и выполняет их резку, тестирование и упаковку самостоятельно. Благодаря этому достигается некоторая дополнительная экономия и снижение себестоимости конечного продукта. Этим же объясняется и тот факт, что микросхема DDR3L-1600 ёмкостью 512 Мбайт, играющая роль DRAM-буфера, несёт на себе логотип Kingston. Сама Kingston память (в смысле чипы) не производит, поэтому очевидно, что изначально такая микросхема была выпущена по спецзаказу совсем для других целей, но производитель накопителя сумел перехватить партию, которая Kingston в конечном итоге не потребовалась.

⇡#Программное обеспечение

На данный момент для Smartbuy Puls нет никакой специальной программной поддержки. Однако для SATA-накопителей на различных платформах Phison существует стандартная сервисная утилита SATA Toolbox, и она с новым накопителем Smаrtbuy вполне совместима. Единственное, скачать её придётся не с официального сайта производителя, а с сайта какого-то другого партнёра Phison, например у Patriot.

Правда, возможности данной утилиты достаточно скудны. Помимо выдачи общей информации об SSD эта утилита может показывать расшифровку параметров SMART, отсылать на накопитель команду Secure Erase, а также выполнять «оптимизацию», которая заключается в отсылке на накопитель пакета команд TRIM.