Nyere er ikke alltid bedre. Nylig har SSD-produsenter begynt å bytte ut hastighet og pålitelighet i interessen for å stappe mer lagringsplass inn i harddiskene sine. Protokoller som NVMe og PCIe blir raskere, men noen SSD-er går bakover.
Innholdsfortegnelse
QLC Flash er problemet
Her er problemet. Å lage SSD-er er dyrt, og få mennesker ønsker å betale $200 for en 512 GB SSD når du kan få «2000 GB» mekaniske harddisker for mindre enn $50. Større kapasiteter selger.
SSD-produsenter øker lagringskapasiteten samtidig som kostnadene holdes nede – men dette er dårlig for ytelse og utholdenhet. Store SSD-er kan bli billigere, men det er en avveining for hvert sprang i SSD-teknologi. Vi ser for tiden fremveksten av Quad Level Cell (QLC) SSD-er, som kan lagre 4 biter med informasjon per minnecelle. QLC har ikke erstattet standard SSD-er fullstendig, men noen få stasjoner som bruker den har kommet til markedet, og de har problemer.
Spesifikt må SSD-produsenter finne en måte å få plass til mer plass i samme størrelse NAND-flash-brikker (den faktiske datalagringsdelen av SSD-en). Tradisjonelt ble dette gjort med en prosessnodekrymping, noe som gjorde transistorene inne i blitsen mindre. Men ettersom Moores lov avtar, må du bli mer kreativ.
Den geniale løsningen er NAND-blits på flere nivåer. NAND flash er i stand til å lagre et spesifikt spenningsnivå i en celle i en lengre periode. Tradisjonell NAND-blits lagrer to nivåer – på og av. Dette kalles SLC flash, og det er veldig raskt. Men siden NAND i hovedsak lagrer en analog spenning, kan du representere flere biter med litt forskjellige spenningsnivåer, slik:
Problemet, som vist her, er at det skaleres opp eksponentielt. SLC-blits krever kun spenning eller mangel på sådan. MLC-blits krever fire spenningsnivåer. TLC trenger åtte. Og det siste året har QLC flash gjort et gjennombrudd på markedet, og krever 16 separate spenningsnivåer.
Dette fører til mange problemer. Etter hvert som du legger til flere spenningsnivåer, blir det vanskeligere og vanskeligere å skille bitene fra hverandre. Dette gjør at QLC blinker 25 % tettere enn TLC, men betydelig tregere. Lesehastigheten påvirkes ikke så mye, men skrivehastigheten tar et dykk. De fleste SSD-er (som bruker den nyere NVMe-protokollen) svever rundt 1500 MB/s for vedvarende lesing og skriving (dvs. lasting eller kopiering av store filer). Men QLC flash klarer seg bare mellom 80-160 MB/s for vedvarende skriving, som er verre enn en grei harddisk.
QLC SSD-er brytes ned mye raskere
Alle SSD-er har generelt ugunstig skriveutholdenhet sammenlignet med harddisker. Hver gang du skriver til en celle i en SSD, blir den sakte utslitt. Å slette en celle er ment å kvitte seg med elektroner, men noen få holder seg alltid rundt, noe som fører til at en «0»-celle blir nærmere «1» over tid. Dette blir kompensert for av kontrolleren ved å bruke en mer positiv spenning over tid, noe som er greit når du har mye spenningsplass til overs. Men det gjør ikke QLC.
SLC har et gjennomsnitt skrive utholdenhet på 100 000 program/slettesykluser (skriveoperasjoner). MLC har mellom 35 000 og 10 000. TLC har rundt 5000. Men QLC har bare sølle 1000. Dette gjør QLC uegnet for stasjoner med hyppig tilgang, som oppstartsstasjonen, som det skrives til svært ofte.
Bunnlinjen – ikke kjøp en QLC-stasjon for å bruke til operativsystemets systemstasjon. De er altfor upålitelige til å være sikre på at de ikke vil forringes om noen år. Vi vil anbefale å bruke en stor QLC-stasjon som erstatning for en roterende harddisk, og bruke en rask SLC-, MLC- eller TLC-stasjon som din primære OS-stasjon. Dette kan være et problem i bærbare datamaskiner, hvor du ikke har muligheten, men QLC er fortsatt veldig nytt og har ikke kommet inn i bærbare datamaskiner ennå.
Effektiv bufring skjuler disse problemene
På dette tidspunktet spør du kanskje hvorfor QLC til og med er en ting når den objektivt sett er tregere og bryter mye raskere enn de andre blitstypene. Du kan åpenbart ikke markedsføre en nedgradering, men SDD-produsenter har funnet en måte å skjule problemet – caching.
QLC SSD-er dedikerer en del av stasjonen til en cache. Denne cachen ignorerer det faktum at den skal være QLC og fungerer i stedet som SLC-flash. Cachen vil være 75 % mindre enn den faktiske stasjonen den tar opp, men den vil være mye raskere.
Data fra cachen kan skrives til med samme hastighet som andre high-end SSD-er, og vil sakte spyles ut av kontrolleren og sorteres inn i QLC-cellene. Men når hurtigbufferen er full, må kontrolleren skrive direkte til de trege QLC-cellene, noe som fører til et betydelig fall i ytelse under lange skrivinger.
Ta en titt på denne benchmarken fra Tom’s Hardware’s gjennomgang av Crucial P1 500GB, en forbruker QLC SSD, som viser dette problemet ganske tydelig:
Den røde linjen som representerer Crucial P1 opererer med solide NVMe-hastigheter, om enn litt treg sammenlignet med noen av de avanserte tilbudene. Men etter omtrent 75 GB skriving blir cachen full, og du kan se den virkelige hastigheten til QLC-flash. Linjen stuper til rundt 80 MB/s, tregere enn de fleste harddisker for vedvarende skriving.
ADATA XPG SX8200, en TLC-stasjon, viser de samme egenskapene, bortsett fra at den rå TLC-blitsen etter frafallet fortsatt er raskere. De fleste andre stasjoner bruker også denne hurtigbuffermetoden, siden den øker raske, små skrivinger til stasjonen (som er mest vanlig). Men vedvarende skriving er det du vil legge merke til mest – du vil ikke legge merke til om en kopi av en liten fil tar 0,15 sekunder mot 0,21 sekunder, men du vil merke om en stor kopi tar ti minutter ekstra.
Du kan enkelt avskrive dette som et edge case scenario, men den cachen forblir ikke 75 GB for alltid. Når du fyller stasjonen opp, blir cachen mindre. I følge Anandtechs testing, for Intel SSD 660p-serien, er hurtigbufferen for 512 GB-modellen redusert til bare 6 GB når stasjonen stort sett er full, selv med 128 GB plass igjen.
Dette betyr at hvis du fylte opp SSD-en din og deretter prøvde å installere et 20-30 GB-spill fra Steam, ville de første 6 GB skrives ekstremt raskt til stasjonen, og deretter ville du begynne å se de samme 80 MB/s-hastighetene for de resterende filene.
Riktignok er du sannsynligvis begrenset av nedlastingshastigheten i dette eksemplet, men når det gjelder oppdateringer (som må lastes ned og deretter erstatte de eksisterende filene, som faktisk krever dobbelt så mye plass) vil problemet være mye mer tydelig. Du vil fullføre nedlastingen, og deretter måtte vente for alltid på at den skal installeres.
Så bør du unngå QLC?
Du bør definitivt unngå QLC-stasjoner med 512 GB (og mindre, når det først blir billigere å produsere), siden de ikke gir mye mening. Du vil fylle dem opp mye raskere, og hurtigbufferen blir mindre når den er full, noe som gjør den betydelig tregere. Dessuten er de for øyeblikket ikke mye billigere enn alternativene.
Til tross for sine mangler, er ikke QLC-flash et så stort problem når du ser på stasjonene med høyere kapasitet. 2 TB-modellen av 660p har minimum 24 GB hurtigbuffer når den er fylt opp. Det er fortsatt QLC-flash, men det er en akseptabel avveining for en billig 2 TB SSD som fungerer veldig raskt mesteparten av tiden.
Gitt deres gigantiske kapasiteter, kan QLC-baserte SSD-er tjene som en anstendig erstatning for en spinnende harddisk, forutsatt at du tar regelmessige sikkerhetskopier i tilfelle det sparker igjennom. Det er optimalt for noe du får tilgang til sjelden, men som ønsker å være veldig raskt når du gjør det, og med en anstendig størrelse SLC-cache, vil de fleste vedvarende skriveoperasjoner være rimelig raske til du fyller opp stasjonen.
På grunn av pålitelighetsproblemene bør du unngå å bruke den som en oppstartsstasjon eller for noe som blir skrevet til veldig ofte.
Det er fortsatt mye fremskritt å gjøre i andre aspekter av produksjonen – bedre kontrollere som er i stand til å adressere flere flash-brikker, billigere flash-brikker når prosessnoder modnes, og kanskje andre teknologier i det hele tatt. QLC-flash blir ikke standarden med det første; for øyeblikket er det bare et annet alternativ. Bare pass på at når du kjøper en SSD, sjekker du de tekniske spesifikasjonene og legger merke til hvilken type blits som brukes til å lage dem.