一、前言

長江存儲的閃存顆粒正式發售已經有1年多瞭，去年我們有測試過兩個產品，一是紫光提供的工程樣品，二是由速柏提供的大貨CS500。對後者我們還進行瞭耐久度測試，連續寫入一個月後再進行烘烤，表現依舊良好，說明長江存儲顆粒已經完全能滿足零售市場需求。大傢都應該知道，一種新的NAND從量產到固態硬盤方案的應用，需要經過長時間嚴謹的工廠測試與市場驗證過程，那麼經過這一年多，長存NAND是否經得起考驗呢？所以我們組織瞭此次橫評。

這次專題，共挑選瞭3款典型產品。分別是致鈦PC005 Active、速柏CP2000長存版和Starblaze憶芯科技提供的工程樣品。

二、長江存儲閃存介紹

長江存儲的Xtacking技術讓世界見證瞭中國原創。3D閃存中除瞭存儲陣列之外還有一些外圍電路會占據相當大的芯片面積，在長江存儲之前，美光、三星和SK Hynix它們是將外圍電路放到存儲單元下方。而長江存儲的Xtacking是把存儲陣列和外圍電路分開來做，分別在兩個晶圓上加工，然後通過垂直互聯通道把它們鍵合、接通電路。

長江存儲這一招高明在哪兒呢？外圍電路和存儲陣列分開做，就能用上不同的制程節點。就像AMD在銳龍處理器中那樣，針對不同功能，選擇合適的制程去加工，最後給它整合起來。而且在閃存制造裡邊，這樣做的好處還不單單是降低成本。

NAND閃存它有一個特性，就是不能用特別先進的制程去加工。因為制程節點小瞭之後，每個存儲單元能容納的電子數量就會變少，發展到一定階段之後，閃存就很容易因為電子流失而丟失其中保存的數據。就目前來看，3D閃存最適合的制程節點是20nm。鎧俠用的是19納米，美光和英特爾是20納米，長江存儲用的也是20納米。

但從另一個方面來看，閃存對先進制程的不適應性就成瞭災難。因為閃存中存儲陣列之外的外圍電路，它是很適合采用先進制程來加工的，結果卻被存儲陣列給拖瞭後腿，隻能跟著用比較老的節點。這對它提高閃存接口傳輸速度、開發高級功能來說是不利的。

長江存儲的Xtacking把兩部分分開來加工，這樣外圍電路那部分就可以應用比較先進的制程，可以說是一個非常有遠見的技術。長江存儲在它的官網上這麼寫：“這種模塊化的方式也為引入NAND外圍電路的創新功能以實現NAND閃存的定制化提供瞭可能”。

現在大傢都在講邊緣計算、片上處理、機器學習，我們可以大開腦洞想象一下，利用先進制程的優勢在閃存外圍電路中給閃存增加一些原本沒有的功能，會產生怎樣的科幻效果？比如說，閃存具備瞭芯片內數據處理能力，自動識別和壓縮數據，降低閃存寫放大，提高閃存使用壽命。再比如說，閃存結合主控芯片通過機器學習，主動發現寫入到特定邏輯地址的數據特點，寫入後經常很快就被刪除的，那後邊這裡的閃存做磨損均衡以及垃圾回收的時候可以相對懶一些，這樣就能控制寫放大。當然這些都是我們現階段的想象，並不是已經實現的功能。

據我們瞭解到的信息，目前長江存儲已經獲得瞭數十傢固態硬盤以及手機品牌的訂單。

三、參測品牌與產品方案介紹

我們今天湊到瞭三款使用長江存儲顆粒的NVMe固態硬盤，分別是致鈦PC005 Active、速柏CP2000長存版和Starblaze的工程樣品。

致鈦

致鈦是長江存儲的自有品牌，目前已推出SATA和NVMe各一款型號，今天我們測試的是NVMe協議的PC005 Active 1TB，保修5年。

致鈦PC005 Active使用的是臺灣慧榮的SM2262EN主控，這是一個比較成熟的公版主控方案，支持2K LDPC糾錯引擎，內置雙核心Cortex R5 CPU，運行頻率625MHz，擁有8個閃存通道，最高支持800MT/s閃存接口，是一個自帶DRAM緩存的PCIe 3.0旗艦級解決方案。

作為長江存儲的原廠SSD，致鈦采用瞭定制版本的固件，搭配長江存儲原片64層堆疊3D TLC閃存。

速柏CUBEX

速柏是江蘇芯盛推出的SSD品牌。去年我們測試過瞭速柏CP2000的鎧俠顆粒版本，今天測試的是新推出的CP2000長江存儲顆粒版本，保修和之前的鎧俠顆粒版本一樣，都是5年。

速柏CP2000使用的是臺灣群聯的PS5013-E13T主控，臺積電28納米工藝制造，內置單核心Cortex R5 CPU（運行頻率667MHz）加2個CoXProcessor，具備2K LDPC糾錯引擎。CoXProcessor可以通過硬件宏高效地替代常見的重復固件代碼，並降低主控CPU負擔。

速柏CP2000長存版使用的是長江存儲Client客戶級3D TLC閃存，相比普通Consumer消費級的定位更高。和其他速柏/龜甲SSD一樣，CP2000長存版支持微信小程序掃碼查詢顆粒信息。在第三方SSD廠商中能做到如此貼心的確實少見。

再看這個主控。群聯PS5013-E13T支持HMB主機內存緩沖，可以利用最多64MB的主機內存來存儲FTL閃存表，提升固態硬盤的隨機讀寫效能。PS5013-E13T能夠支持800MT/s閃存接口，在四通道配置下順序讀取速度能夠達到2500MB/s這樣一個水平，相比慧榮的SM2263XT要高出一截，這是它的一個後發優勢。從群聯官網的圖片來看，Co-P 0顯然在進行閃存管理，而Co-P 1處理主機和FTL，硬件I/O offload。

Starblaze 北京憶芯科技

Starblaze北京憶芯科技是專門以主控芯片研發為核心的一傢企業，已經推出的兩款SSD主控產品STAR1000和STAR1000P，都是PCIE Gen3，4通道，支持NVMe協議，後端支持8通道閃存。今天我們測試的STAR1000P是STAR1000的升級版，性能更高，是憶芯科技現階段的旗艦主控。

STAR1000P基於臺積電28nm工藝制造，支持4K LDPC糾錯技術，是一款高端消費級以及入門企業級主控芯片，可搭配DDR4/LPDDR3 DRAM緩存。除瞭支持支持國際AES加密算法，還支持中國商密（SM2/3/4）安全方案。使用新思科技高性能ARC CPU。主控具備8個閃存通道，支持ONFI 4.0/Toggle 3.0接口。

和慧榮SM2262EN一樣，STAR1000P也是面向PCIe 3.0接口旗艦級SSD的解決方案。這塊樣品盤使用的是長江存儲原片64層3D TLC閃存。

除瞭常規的閃存通道數量、閃存通道速率之外，LDPC碼長也是一個主控的重要參數，它影響著主控的閃存糾錯能力。在同等的原始誤碼率（RBER）下，4K LDPC的糾錯失敗概率（UFER）相比2K LDPC大幅下降，這意味著4K LDPC糾錯技術可以大大延長閃存的使用壽命，同時也推遲瞭SSD生命後期因閃存錯誤率上升而開始產生掉速的時間點。

Starblaze的STAR1000P主控支持4K LPDC糾錯，在理論上擁有一定領先優勢，當然具體的實現效果還要看固件和顆粒的適配。

三款產品規格匯總

這三塊固態硬盤中，致鈦PC005 Active定位於PCIE3.0接口的高端，慧榮方案，帶有獨立DRAM緩存；速柏CP2000 1TB是無獨立緩存的中端定位，群聯方案；Starblaze的樣品則是我們主動找到憶芯科技申請的，目的想瞭解內陸主控企業的技術實力。

下面就看看這三個方案的表現吧。

四、測試結果

由於不涉及PCIe 4.0，本次橫評的硬件測試平臺依舊是英特爾Z390與Core i9-9900K平臺（關閉CPU節能），運行Windows 10 LTSB操作系統，使用微軟系統自帶stornvme驅動，關閉APSM和APST節能。測試的項目都是PCEVA評測中的標準化項目。

CrystalDiskMark是測試NVMe固態硬盤理論性能的首選工具。和AS SSD Benchmark相比，CDM的順序和隨機讀寫都是隊列測試，能夠充分發揮NVMe固態硬盤的並發存取優勢。為瞭測出固態硬盤的全部能力，4K隨機讀寫測試我們將它的測試參數設置為Q32T8，也就是8個測試線程，每個測試線程都使用QD32隊列深度進行4K讀寫測試。

順序讀寫速度基本是受通道數量和閃存接口速度的影響，致鈦PC005 Active和Starblaze工程樣品都實現瞭滿速讀取，是PCIe 3.0接口下的旗艦產品。速柏CP2000以2496.7MB/s的讀取速度居末，但比常見的慧榮SM2263XT方案SSD要快，跟西數藍盤SN550的表現比較接近。

在閃存相同的情況下，不同主控的4K單線程隨機讀取速度從59.57MB/s到70.04MB/s，變化范圍還是比較大的。致鈦使用的慧榮SM2262EN是具備一定的內存加速功能的，它能直接利用一小部分DRAM緩存去優化隨機讀取，所以它的4K單線程讀取成績最高並不令人意外。雖然Starblaze的4K單線程隨機讀取成績不高，但它的4K隊列隨機讀取成績卻是三張盤中最高的：2716.2MB/s相當於679K IOPS，表現出色。

PCMark 8存儲測試使用記錄-回放式原理，還原SSD對實際應用性能的影響。三塊長江存儲閃存固態硬盤的成績分別為，致鈦PC005 Active：5084

速柏CP2000長存版：5083

Starblaze：5092

在PCMark 8存儲測試這個環節，得分最高的是Starblaze的工程樣品，其次是致鈦PC005 Active，然後是速柏CP2000，都是各自的正常表現。

SLC緩存是大傢關註的重點之一，不同玩傢的喜好不同，有些朋友喜歡小緩存、但性能發揮穩定，有些朋友喜歡大緩存，最好是全盤SLC的那種，連續寫入大量數據時不容易因SLC緩存用完而出現寫入速度滑落。

下面這個圖是描述TLC固態硬盤連續寫入過程的速度曲線，橙色線是典型的使用SLC緩存後的效果，緩存用盡後會有一段低落區，此時SSD內要同時處理緩存釋放和新的寫入請求。直到緩存釋放完畢後就跟不使用SLC緩存的藍色線重合瞭。

而在實際使用中，當SLC緩存沒有被一次性寫爆的情況下，不同的SSD會有兩種不同處理方式，一種是老老實實地抓緊空閑時間將全部SLC緩存釋放為TLC狀態，準備好迎接新的寫入，通常固定SLC模式、SLC緩存容量較小的SSD會選擇這樣做；另一種處理方式是動態SLC模式SSD經常使用的，空閑時段隻釋放部分緩存，甚至完全不釋放（如果有新數據寫入請求，就臨時再去借用一部分用戶空間，等後邊有空閑時再將老的持久緩存釋放掉，新生成的持久緩存繼續有效），我們將不會自動閑置釋放的SLC緩存稱為“持久緩存”。

對於使用持久緩存的SSD來說，它在各種測試中有機會獲得不對稱優勢，隻要可以保持不釋放的SLC緩存空間大到超過瞭SSD測試軟件測試的范圍，那麼整個測試過程都將是跑在SLC緩存空間內，除瞭寫入速度享受SLC紅利之外，讀取也將從中受益。大傢不要小看這一點，雖然順序讀取速度受到接口限制沒有太大區別，但SLC的讀取延遲是遠小於TLC的，隨機存取性能也將從中受益。用SLC緩存加速TLC讀取從很久前就是一個常見但是不常為人所知的跑分優化手段，而持久SLC緩存則將這種優化做到瞭極致。包括PCMark存儲測試在內的幾乎所有SSD測速工具都會受到持久SLC緩存的不同程度影響。

在本次橫評的三塊固態硬盤當中，致鈦PC005 Active屬於小容量固定SLC，全部10GB緩存空間都位於OP預留空間范圍內，不占用用戶存儲空間，不過也因此錯失瞭進一步提高PCMark 8成績的機會。

速柏CP2000 1TB空盤時擁有大約24GB的SLC緩存：

Starblaze 1TB空盤時擁有大約50GB的SLC緩存：

這三塊盤都采用瞭動態SLC緩存策略，會利用一部分閑置的用戶空間去擴大SLC緩存的可用范圍，在盤內空間使用情況發生變化後，可用SLC緩存的容量也會隨之變化。

總的來說，SLC緩存的容量很多時候取決於固件設計人員的多方面考慮，並不總是越大越好。SLC緩存隻是一個臨時存儲寫入數據的空間，它總歸是需要釋放成TLC狀態的，而釋放過程會對用戶使用性能產生幹擾。當然，一味地追求固定小容量SLC緩存也不可取，畢竟現在的趨勢是動態緩存，除瞭寫入速度更“持久”，還可以通過延緩釋放的形式，利用SLC Cache讀取延遲低的特點，對一些近期寫入的數據讀取性能進行優化。

PCMark 8擴展測試主要是給傢用最惡劣環境下的性能參考，測試過程全盤不留任何剩餘空間，禁用瞭Windows文件系統緩存跑純RAW模式。這個測試對於傢用固態硬盤來說屬於一種極端重負載挑戰，測試的性能降級和穩定態階段會不停對固態硬盤進行隨機寫入，每個階段執行一次取消休息間隔的標準性能測試。

在重負載測試下，不同SLC緩存算法對性能的影響被體現出來。致鈦PC005 Active（橘色曲線）起伏很大，說明他的垃圾回收策略激進，導致在寫入負載相對較輕的前幾個測試環節犧牲瞭一些性能，但是當測到第四項Photoshop Heavy（也就是上邊圖表中統計的項目）時，已經釋放出瞭足夠的SLC緩存空間可供高速寫入，它的成績就非常亮眼瞭。

對於沒有DRAM緩存的速柏CP2000來說（紅色曲線），它設計用來應對輕負載的讀寫工作，大范圍高強度的隨機寫入下性能一降到底是很正常的。當進入性能恢復過程後，PCMark 8每次測試前留出5分鐘空閑時間供SSD完成內部垃圾回收等工作，CP2000抓住機會，馬上恢復瞭性能。

此測試項目整個盤被填滿後再進行的寫入測試，在普通應用場景中是不可能遇到的，所以不要以此成績作為你體驗的感受。測試目的主要是檢驗方案的可靠性。這三款產品都能在最極端的情況下正常工作，沒有掉鏈子。

節能測試：

節能對於性能來說是一個debuff，為什麼PCEVA還要在評測裡加入這個項目呢？節能不光是為瞭環保，固態硬盤對電腦整機功耗影響是比較小的，它的作用是降低待機狀態下的溫度。溫度低一些不僅僅是數字好看、心裡踏實，因為待機溫度距離限速溫度的距離大瞭，還能切實地提高突發讀寫時固態硬盤能夠滿速工作的時間。

NVMe固態硬盤的節能主要有兩種，ASPM基本上所有盤都能支持，並且在筆記本電腦上基本是默認啟用的，APST的情況則會復雜一些。按照NVMe 1.1標準的要求，NVMe固態硬盤是應該具備3個活動電源狀態和2個非活動狀態的，但並不是所有NVMe固態硬盤都嚴格遵循這一點。

測試環境溫度為23度，在無散熱片的被動散熱條件下進行。節能表現最好的當屬速柏CP2000，群聯PS5013-E13T對節能特性的支持全面，降溫效果顯著。Starblaze由於是工程測試樣品，測試結果僅供參考，不代表最終產品表現。

五、總結

任何產品隻要賣出來，最後的成敗還是要看價格。請看下表。

此表價格從京東商城上采集，並未考慮促銷特價的因素。從這裡可以看到，與其他主流品牌同檔次產品相比，致鈦與速柏的價格都具有一定的優勢。性價比最好的為速柏CP2000系列。致鈦PC005 Active的價格據網友觀察會經常做活動，各種優惠券累加起來性價比也很高。對於憶芯科技的SART1000P，搭配長存顆粒的方案表現很不錯，如果能得到更多品牌的采用或者提供更多適配其他型號閃存的方案，未來是很有前景的。

經過這些測試，我們認為這三款采用長江存儲閃存的NVMe固態硬盤都中規中矩，方案表現都趨於成熟。再看售價，也很有競爭力，零售大貨可以放心購買，已經與其他老資歷的固態品牌能平起平坐瞭，消費者在選購的時候記得要關註他們。