新极速霸主诞生 三星850 PRO首发评测

    泡泡网SSD固态硬盘频道7月4日 在去年的9月底，三星面向全球发布了840系列固态硬盘，三星840 PRO现身之后即成为当时的极速霸主，三星固态硬盘的发展非常迅猛，短短数年时间已经成为中国乃至全球的SSD销量大户，从早期到现在每年都保持着一年发布一个新系列产品的习惯，继人们熟知的830系列到840系列，而昨日，全球存储领军品牌三星电子在首尔召开“2014三星固态硬盘全球峰会”，并发布了850 PRO固态硬盘(SSD)。该产品采用了三星电子尖端3D V-NAND闪存技术，并将于本月起在全球53个国家和地区上市，为固态硬盘带来全新的性能体验。

    全新850 PRO固态硬盘，基于三星V-NAND专利技术，适用于高端个人电脑和工作站。三星的V-NAND闪存采用垂直单元结构，不仅突破了具有平面架构的传统闪存在容量上的局限性，更能大幅提高产品的读写速度、耐用性和能效。该固态硬盘还具有“动态散热保护”功能，能在工作中保持适宜环境温度，避免产品过热造成的数据损失。

    三星专利的32层3D V-NAND技术，可提供两倍于传统20nm平面NAND闪存的密度和写入速度。去年，三星为数据中心批量生产的24层3D V-NAND产品已经在市场上有良好表现。现在，三星推出了全球首个针对客户端PC的3D V-NAND SSD。通过改为32层柱状细胞结构，可以垂直堆叠更多个细胞层，从而提高密度，降低碳足迹。因此，850 PRO可提供用户更快、更持久的性能。

    去年的三星840 PRO作为一个专为高级用户设计的高性能SSD，可提供100.000 IOPS 的随机读取速度和540 MB/s的连续读取速度。但是，低密度型号(128GB)的随机读取和连续写入性能较其他产品相对较低。850 PRO通过采用3D V-NAND技术和MEX控制器，可提供100,000 IOPS的随机读取速度和470MB/ s的连续写入速度。另外，利用RAPID模式，用户可以达到比之前型号快两倍的写入速度。Magician软件可让用户将空闲PC内存(DRAM)用作缓存，在系统层面上处理数据，从而提高电脑的性能。

    850 PRO为客户端PC提供业界较高级的质量保证和总计写入字节数(TBW)。32层3 D V-NAND 闪存拥有超过传统2D平面型NAND闪存2倍的耐用性。850 PRO可满足用户不间断工作的需求。同时其节能功能让用户得到更持久地使用工作。三星850 PRO是采用 3D V-NAND 技术的SSD中有功功耗最低的一款产品。此外，与2.5寸的SSD相比，850 PRO可为超薄本和台式机的高端主板提供最低功耗的“设备睡眠”（DEVSLP）模式。

    作为此款产品最大特色，3D V-NAND闪存拥有的优势：容量提升两倍以上，速度提升两倍，寿命提升十倍，能耗降低一倍。三星宣称3D V-NAND MLC闪存颗粒的寿命超过了SLC！

    到底什么是3D V-NAND？我们要先从NAND制程变化开始说起了。去年NAND闪存向20nm过渡，最直接的好处是可实现Die（逻辑单元，也称LUN）尺寸以及成本的逐渐减小，34nm制程下甚至生产不出8GB的Die（需要两个Die），如果基于IMFT的25nm工艺，Die大小为167平方毫米，而如果改用IMFT的20nm工艺可进一步减少到118平方毫米，面积缩减了30%，芯片产量则可以提高40%，成本大大降低。

    在成本降低的同时，负面的影响也很明显，对于NAND Flash，越先进制程技术生产的晶片，因为其物理特性，在相同的空间要针对更多单元做充放电的动作，完成数据读写的延时就会越久，换个方式讲，就是性能会出现下降。同时寿命也在降低。50nm时代，P/E次数是10000次，编程时间只有900us，随着制程工艺的前进，P/E次数从1000次降到5000次再降到3000次，这还只是MLC的变化，要是TLC，P/E次数已经降低到了1000次了。

    同时，新制程下在数据处理时的错误率也比较高，需要提供更好的错误校正能力。从目前的资料看，20nm制程的L84颗粒Page会有8KB（L84A）和16KB（L84B/L84C）两种，L85则都是16KB Page，由于密度的上升，每KB需要ECC数据也在增加，比如说25nm时，每1KB需要24b的ECC，当制程进步到20nm后，每1KB需要40b的ECC。

　　而三星的V-NAND闪存放弃了传统的浮栅极MOSFET，改用自家的电荷撷取闪存（charge trap flash，简称CTF）设计。每个cell单元看起来更小了，但是里面的电荷是储存在一个绝缘层而非之前的导体上的，理论上是没有消耗的。这种看起来更小的电荷有很多优点，比如更高的可靠性、更小的体积，不过这些还只是其中的一部分。

　　使用CTF结构的V-NAND闪存被认为是一种非平面设计，绝缘体环绕沟道（channle），控制栅极又环绕着绝缘体层。这种3D结构设计提升了储存电荷的的物理区域，提高了性能和可靠性。

　　可靠性和性能提升是V-NAND闪存的一个方面，还有就是3D堆叠。由于三星已经可以垂直方向扩展NAND密度，那就没有继续缩小晶体管的压力了，所以三星可以使用相对更旧的工艺来生产V-NAND闪存，现在使用的是30nm级别的，介于30-39nm之间。

　　使用旧工艺的好处就是P/E擦写次数大幅提升，目前的19/20nm工艺MLC闪存的擦写次数普遍是3000次，三星的V-NAND闪存可达35000次，这也是三星说可靠性提升2-10倍的由来。

　　使用旧工艺甚至也没妨碍三星提高NAND密度，三星之前公布的V-NAND是128Gb核心的，目前主流19/20nm工艺的核心容量是64Gb，如果用传统工艺制造128Gb核心的NAND，那么工艺需要15nm。

　　更大容量的NAND有着更少的干扰，编程时间会更短，这意味着性能会提高。此外，更大容量的NAND的读写不需要那么多次的重试，因此总功耗也会更低。

    在产品的外观方面，我们可以发现三星850 PRO与840 PRO并没有什么差距，再让我们看看内部拆解图，正面分别为一颗512MB缓存颗粒，与三星MEX主控——S4LN045X01-8030，以及四颗闪存颗粒，型号K9HQGY8S5M，背面也为四颗闪存颗粒，型号为K9PRGY8S7M，共同组成了512B容量，在这点上比较奇怪，三星采用了两种不同型号闪存组成的512GB容量，目前笔者还不清楚这两个闪存芯片具体容量分别为多少，后续会从三星获取，再高速大家了。

正面面板搭配主控、缓存与四个闪存芯片

背面面版的四个闪存芯片

S4LN045X01-8030主控

512MB缓存

三星K9HQGY8S5M芯片

    为了弥补闪存在制造工艺提高，同时带来的性能下降，三星去年将MDX主控方案进一步改良，制造MEX主控——S4LN045X01-8030。它内建三个ARM Cortex-R4核心，其工作频率从上代主控的300MHz提升至400MHz。缓存从最大512MB提升至1GB。今年850 PRO仍沿用了这款主控芯片。

   测试平台方面此次使用了Z87芯片组主板。详细配置如下：

    ◎ 测试项目

    AS SSD Benchmark：是一个专门为SSD测试而设计的软件，可以测试出固态硬盘的持续读写性能，包括单线程和多线程下的4KB小文件的传输性能等等，成绩显示可以分为两种，一种是MB/S的形式，另一种是IOPS形式。

    CrystalDiskMark：这是一款比较主流的硬盘基本性能测试工具，通过五次测试取平均值，因此拥有较高的准确率。对于持续传输率，这款软件的测试是比较准确的。这里我们采用1000MB数据量的测试。

    ATTO Disk Benchmark：一款简单易用的磁盘传输速率检测软件，可以用来检测硬盘、优盘、存储卡及其它可移动磁盘的读取及写入速率。采用分级测试模式，让测试结果更加精准可靠。

    PCMark 7：PCMark 7是一套针对PC系统进行综合性能分析的测试套装，包含七个不同的测试环节，由总共25个独立工作负载组成，涵盖了存储、计算、图像与视频处理、网络浏览、游戏等PC日常应用的方方面面。

    FastCopy：FastCopy是Windows 平台上最快的文件拷贝、删除软件。由于其功能强劲，性能优越，一时间便超越相同类型的所有其他软件。由于该软件十分小巧，你甚至可以在安装后，直接将安装目录中的文件复制到任何可移动 存储设备中，方便携带，随取随用。

    Atto Disk Benchmark是一款用来测试硬盘性能的工具，可以设置写入文件块的大小和数据总量。文件大小设置为从0.5KB至8192KB，总数据量设为256MB。这项测试也能比较准确说明持续传输率。

    通过测试可以看出，三星850 PRO读取与写入速度依然很出色，读取达到了563.1MB/s，写入达到533.3MB/s。

    接下来用CrystalDiskMark来进行测试。这是一款比较主流的硬盘基本性能测试工具，通过五次测试取平均值，因此拥有较高的准确率。对于持续传输率，这款软件的测试是比较准确的。这里我们采用1000MB数据量的测试。

    从结果来看，三星850 PRO持续读取的速度为512MB/s，写入的速度484.8MB/s，在512K文件以及4K文件随机读写的性能也都比较出色。

    AS SSD Benchmark是专门针对SSD的测试软件，测试项目和Crystal DiskMark优点类似，具备自己的评分系统，测试SSD比较常用。

读写性能不错

文件拷贝速度14.45秒

    在AS SSD Benchmark测试下，三星850 PRO读取速度依旧，读取速度为503.5MB/s，写入速度为479.6MB/s，文件拷贝速度为14.45秒。

    PCMark 7是由Future Mark推出的最新系统综合性能测试工具，其测试组件采用了大量模拟真实使用环境下的应用和操作，测试结果可以真实反映出系统在实际应用中的性能，十分具有参考价值。本次测试中使用了硬盘测试套件。测试结果如下：

成绩为4982

    另外从850 PRO开始,三星提供了拥有全新DRAM使用算法的Magician 4.4。当系统内存是16GB时，Magician 4.4将RAPID模式的最大内存改为 4GB，也就是说是PC系统内存的25%。这意味着如果用户拥有更多未使用的系统内存，那么他们就能享受更方便的PC用户体验。笔者此次测试内存为8GB，我们来测试一下开启PAPID模式之后，可以为产品带来多大的性能提升。

安装Magician 4.4

开启RAPID

测试结果

    总结：可以看到，在开启了RAPID之后，产品性能得到了惊人的提升，如此的传输速度，即使是PCI-E接口SSD组RAID也很难达到，而三星如今在SATA3接口下完成了。

    此次850 PRO采用了3D V-NAND 技术，其平均主动写入功耗下降高达40%。而当DEVSLP 启用时，850 PRO的功耗甚至可低于2mW。这对于笔记本用户来说，是一个极大的福音，可以令笔记本可以进行更长时间的工作。如今该产品已确定在7月21日上市开卖，并注明10年质保！这个十年质保是目前固态硬盘里质保时间最久的，十年的概念非常惊人，同时也显示了三星对3D V-NAND果然信心十足！

    三星的配套服务一直是在所有SSD品牌中做得最出色的，其特有的Magician软件更是让用户可以无压力操作，功能非常齐全，新版本的Magician4.4笔者也将在之后为大家带来详尽测试，敬请期待。■<