Nyere er ikke altid bedre. For nylig er SSD-producenter begyndt at afveje hastighed og pålidelighed i interessen for at proppe mere lagerplads ind i deres drev. Protokoller som NVMe og PCIe bliver hurtigere, men nogle SSD’er går baglæns.
Indholdsfortegnelse
QLC Flash er problemet
Her er problemet. Det er dyrt at lave SSD’er, og de færreste ønsker at betale $200 for en 512 GB SSD, når du kan få “2000 GB” mekaniske harddiske for mindre end $50. Større kapaciteter sælger.
SSD-producenter øger lagerkapaciteten og holder omkostningerne nede – men det er dårligt for ydeevne og udholdenhed. Store SSD’er bliver muligvis billigere, men der er en afvejning for hvert spring inden for SSD-teknologi. Vi ser i øjeblikket stigningen i Quad Level Cell (QLC) SSD’er, som kan gemme 4 bits information pr. hukommelsescelle. QLC har ikke erstattet standard SSD’er fuldstændigt, men et par drev, der bruger det, har fundet vej til markedet, og de har fået problemer.
Specifikt er SSD-producenter nødt til at finde en måde at passe mere plads ind i samme størrelse NAND-flash-chips (den faktiske datalagringsdel af SSD’en). Traditionelt blev dette gjort med en procesknudekrympning, hvilket gjorde transistorerne inde i flashen mindre. Men efterhånden som Moores lov bliver langsommere, er du nødt til at blive mere kreativ.
Den geniale løsning er multi-level NAND flash. NAND flash er i stand til at lagre et bestemt spændingsniveau i en celle i en længere periode. Traditionel NAND-flash gemmer to niveauer – tændt og slukket. Dette kaldes SLC flash, og det er virkelig hurtigt. Men da NAND i det væsentlige gemmer en analog spænding, kan du repræsentere flere bits med lidt forskellige spændingsniveauer, som sådan:
Problemet, som vist her, er, at det opskaleres eksponentielt. SLC flash kræver kun spænding eller mangel på samme. MLC flash kræver fire spændingsniveauer. TLC skal bruge otte. Og i det sidste år har QLC flash gjort et indbrud på markedet og krævet 16 separate spændingsniveauer.
Dette fører til en masse problemer. Efterhånden som du tilføjer flere spændingsniveauer, bliver det sværere og sværere at skelne stykkerne fra hinanden. Dette gør QLC flash 25% tættere end TLC, men betydeligt langsommere. Læsehastigheden påvirkes ikke så meget, men skrivehastigheden tager et dyk. De fleste SSD’er (ved hjælp af den nyere NVMe-protokol) svæver omkring 1500 MB/s for vedvarende læsning og skrivning (dvs. indlæsning eller kopiering af store filer). Men QLC flash klarer sig kun imellem 80-160 MB/s for vedvarende skrivning, hvilket er værre end en anstændig harddisk.
QLC SSD’er går i stykker meget hurtigere
Alle SSD’er har generelt ugunstig skriveudholdenhed sammenlignet med harddiske. Hver gang du skriver til en celle i en SSD, bliver den langsomt slidt. Sletning af en celle formodes at befri den for elektroner, men et par stykker hænger altid ved, hvilket får en “0”-celle til at være tættere på “1” over tid. Dette bliver kompenseret for af controlleren ved at påføre en mere positiv spænding over tid, hvilket er fint, når du har meget spændingsplads til overs. Men det gør QLC ikke.
SLC har et gennemsnit skrive udholdenhed på 100.000 program/slette cyklusser (skrivehandlinger). MLC har mellem 35.000 og 10.000. TLC har omkring 5.000. Men QLC har kun sølle 1.000. Dette gør QLC uegnet til drev med hyppig adgang, som dit bootdrev, som der skrives til meget ofte.
Nederste linje – køb ikke et QLC-drev, der skal bruges til dit operativsystems systemdrev. De er alt for upålidelige til at være sikre på, at de ikke nedbrydes om et par år. Vi vil anbefale at bruge et stort QLC-drev som erstatning for en roterende harddisk og bruge et hurtigt SLC-, MLC- eller TLC-drev som dit primære OS-drev. Dette kan være et problem i bærbare computere, hvor du ikke har muligheden, men QLC er stadig meget nyt og har endnu ikke fundet vej til bærbare computere.
Effektiv cachelagring skjuler disse problemer
På dette tidspunkt spørger du måske, hvorfor QLC overhovedet er en ting, når den objektivt set er langsommere og går i stykker meget hurtigere end de andre flashtyper. Du kan åbenbart ikke markedsføre en nedgradering, men SDD-producenter har fundet en måde at skjule problemet – caching.
QLC SSD’er dedikerer en del af drevet til en cache. Denne cache ignorerer det faktum, at det formodes at være QLC og fungerer i stedet som SLC-flash. Cachen vil være 75 % mindre end den faktiske drevplads, den optager, men den vil være meget hurtigere.
Data fra cachen kan skrives til med samme hastighed som andre high-end SSD’er, og vil langsomt blive skyllet ud af controlleren og sorteret ind i QLC-cellerne. Men når cachen er fuld, skal controlleren skrive direkte til de langsomme QLC-celler, hvilket forårsager et betydeligt fald i ydeevnen under lange skrivninger.
Tag et kig på dette benchmark fra Tom’s Hardware’s anmeldelse af Crucial P1 500GB, en forbruger QLC SSD, som viser dette problem ganske tydeligt:
Den røde linje, der repræsenterer Crucial P1, fungerer ved solide NVMe-hastigheder, omend lidt langsom sammenlignet med nogle af de avancerede tilbud. Men efter omkring 75 GB skrivninger bliver cachen fuld, og du kan se den reelle hastighed af QLC-flash. Linjen styrtdykker til omkring 80 MB/s, langsommere end de fleste harddiske til vedvarende skrivning.
ADATA XPG SX8200, et TLC-drev, viser de samme egenskaber, bortset fra at det rå TLC-flash efter drop-off stadig er hurtigere. De fleste andre drev anvender også denne cachingmetode, da den fremskynder hurtige, små skrivninger til drevet (som er mest almindelige). Men vedvarende skrivninger er det, du vil bemærke mest – du vil ikke bemærke, hvis en lille filkopi tager 0,15 sekunder mod 0,21 sekunder, men du vil bemærke, hvis en stor en tager ti minutter ekstra.
Du kan nemt afskrive dette som et edge case-scenarie, men den cache forbliver ikke 75 GB for evigt. Når du fylder drevet op, bliver cachen mindre. Ifølge Anandtechs test, for Intel SSD 660p-serien er cachen for 512 GB-modellen reduceret til kun 6 GB, når drevet for det meste er fyldt, selv med 128 GB plads tilbage.
Det betyder, at hvis du fyldte din SSD og derefter prøvede at installere et 20-30 GB spil fra Steam, ville de første 6 GB skrive til drevet ekstremt hurtigt, og så ville du begynde at se de samme 80 MB/s hastigheder for de resterende filer.
Indrømmet, du er sandsynligvis begrænset af downloadhastigheden i dette eksempel, men i tilfælde af opdateringer (som skal downloades og derefter erstatte de eksisterende filer, hvilket effektivt kræver dobbelt så meget plads) ville problemet være meget mere tydeligt. Du er færdig med at downloade og skal derefter vente for evigt på, at den bliver installeret.
Så bør du undgå QLC?
Du bør absolut undgå QLC-drev med 512 GB (og mindre, når det først bliver billigere at producere), da de ikke giver meget mening. Du fylder dem meget hurtigere, og cachen bliver mindre, når den er fuld, hvilket gør den betydeligt langsommere. Plus, de er i øjeblikket ikke meget billigere end alternativerne.
På trods af dets mangler er QLC flash ikke et for stort problem, når du ser på drev med højere kapacitet. 2 TB-modellen af 660p har minimum 24 GB cache, når den er fyldt op. Det er stadig QLC-flash, men det er en acceptabel afvejning for en billig 2 TB SSD, der kører rigtig hurtigt det meste af tiden.
I betragtning af deres gigantiske kapaciteter kan QLC-baserede SSD’er tjene som en anstændig erstatning for en roterende harddisk, forudsat at du laver regelmæssige sikkerhedskopier, hvis det sparker i spil. Det er optimalt til noget, du får adgang til sjældent, men gerne vil være rigtig hurtig, når du gør det, og med en SLC-cache i en anstændig størrelse, vil de fleste vedvarende skriveoperationer være rimelig hurtige, indtil du fylder drevet op.
På grund af pålidelighedsproblemerne bør du undgå at bruge det som et bootdrev eller til noget, der bliver skrevet til meget ofte.
Der er stadig mange fremskridt, der skal gøres inden for andre aspekter af fremstillingen – bedre controllere, der er i stand til at adressere flere flash-chips, billigere flash-chips, efterhånden som procesknudepunkter modnes, og måske andre teknologier i det hele taget. QLC flash bliver ikke standarden lige foreløbig; i øjeblikket er det bare en anden mulighed. Bare sørg for, at når du køber en SSD, tjekker du de tekniske specifikationer og er opmærksom på den type flash, der bruges til at lave dem.