Обзор карты памяти Exascend Vigor CFexpress Type B 512 ГБ: самый быстрый наследник CompactFlash

Недавно после длительного перерыва мы протестировали несколько карт-наследников старейшего на рынке формата CompactFlash. Формат CFast 2.0 унаследовал размеры оригинала, но заменил интерфейс с параллельного ATA на последовательный SATA600. Хотя этот формат уже формально устарел, его популярность зависит в первую очередь от наличия соответствующих слотов в профессиональной технике, которая обновляется медленно. Учитывая, что на рынке по-прежнему много оборудования прошлого десятилетия, спрос на карты CompactFlash и CFast 2.0 остается актуальным, хотя развитие последнего уже остановилось.

На смену приходит CFexpress 2.0, который включает несколько вариантов, различающихся по физическим характеристикам, но совместимых логически. Особо интересен формат Type A, компактный по размеру (аналогичный SD) и использующий одну линию PCIe. В рамках PCIe Gen3 его скорость ненамного превышает CFast 2.0, но производители уже готовят карты с поддержкой PCIe Gen4, а в будущем — и Gen5. В настоящий момент одной линии PCIe Gen3 достаточно для текущих потребностей, а при росте требований скорости карты также станут быстрее.

CFexpress Type A был разработан, чтобы удовлетворить текущие потребности без излишнего запаса по скорости. В то же время формат Type B, который изначально появился как XQD 2.0 с интерфейсом PCIe Gen2×2, перешел на PCIe Gen3, предлагая двойную пропускную способность. Однако двух линий PCIe Gen3 зачастую оказывается больше, чем нужно. Поэтому камеры, использующие только одну линию PCIe, проще и дешевле производить. Однако основной фактор выбора карт на рынке — это совместимость с техникой. CFexpress Type A подходит только для новых камер, тогда как множество моделей до сих пор работают с картами XQD 2.0, и их владельцам требуется соответствующий формат.

Также существует CFexpress Type C, самый крупный по размеру, с четырьмя линиями PCIe, что соответствует возможностям массовых SSD. Однако сейчас наибольший интерес представляет CFexpress Type B, поскольку техники с XQD 2.0 много, и новые карты будут совместимы с ней, хотя и с ограниченной скоростью. Но такие карты остаются востребованными из-за постоянно растущих требований к емкости.

В результате мы решили дополнительно протестировать и карты CFexpress Type B, чтобы оценить их потенциал. Однако, несмотря на их возможности, текущая техника, как старая, так и новая, пока не может полностью их задействовать.

Подключение к компьютеру карт памяти, будь то CFast 2.0 или CFexpress Type A, давно не вызывает сложностей. Для CFast 2.0 в картоводах обычно используется стандартный мост USB—SATA, а для CFexpress Type A — USB—NVMe. Обе технологии прекрасно работают с интерфейсом USB3 Gen2, который поддерживает скорость до 10 Гбит/с, что с запасом хватает для данных карт. Этот интерфейс появился более 10 лет назад, и мосты NVMe под USB3 Gen1 вообще не использовались. Однако, несмотря на это, на рынке все еще можно встретить компьютеры, оснащенные только USB3 Gen1, что, конечно, является проблемой их владельцев. Пользователи современной фото- и видеотехники, работающей с такими картами, обычно могут позволить себе обновить оборудование и обеспечить наличие современного USB-интерфейса.

С картами CFexpress Type B ситуация сложнее, так как скорости 10 Гбит/с им недостаточно. Для их работы необходим либо интерфейс Thunderbolt, либо USB3 Gen2×2. Проблема Thunderbolt в том, что он остается дорогим, что сдерживает распространение соответствующих хост-контроллеров, хотя сам интерфейс присутствует на рынке уже почти 10 лет. Даже если у пользователя есть подходящий ноутбук, не все готовы переплачивать за картовод. Альтернативой могут стать недорогие USB-модели, однако большинство таких картоводов поддерживают только USB3 Gen2. Интерфейс USB3 Gen2×2 стал распространяться только в последних моделях настольных компьютеров (с 2020 года), и в ноутбуках он встречается еще реже, чем Thunderbolt.

В ассортименте Exascend нашлась модель, которая, казалось бы, подходила, поскольку в описании упоминалась поддержка 20 Гбит/с. К сожалению, это, как и упоминание Thunderbolt, оказалось лишь вопросом совместимости. Внутри устройства был установлен мост ASMedia ASM2362, который ограничен скоростью USB3 Gen2.

Картовод порадовал нас качеством проработки деталей, включая систему охлаждения, но тестировать его из-за ограничений скорости было нецелесообразно. Это же касается и большинства устройств других производителей. Хотя уже есть анонсы моделей с поддержкой USB4, где проблемы со скоростью решены, но до реального выпуска они пока не дошли. Исключением из этого правила является Lexar RW550 на базе ASM2364 с поддержкой USB3 Gen2×2, который можно заказать на AliExpress (в других местах пока не нашлось). Однако мы решили пойти другим путем.

Во-первых, мы решили попробовать подключать карты напрямую, что для настольного компьютера сделать достаточно просто. Достаточно приобрести подходящий пассивный адаптер, которые стоят даже дешевле картоводов.

Во-вторых, мы решили протестировать и USB-подключение — хотя бы для сравнения с предыдущими результатами, — собрав картовод самостоятельно. Для этого был куплен адаптер с CFexpress Type B не под PCIe, а для M.2 2230. Можно было бы обойтись только им, но он оказался неудобным из-за своей ширины. В итоге решили протестировать два варианта. Адаптер отлично крепится к плате из USB-корпуса на базе ASMedia ASM2364, что дало нам дешевую альтернативу самым быстрым картоводам. Немного кустарное решение, но для разового тестирования вполне подходит. Точнее, для двух тестов, так как выбранную карту памяти мы подключали как к порту USB3 Gen2×2, так и к USB3 Gen2 — чтобы сравнить их друг с другом, с предыдущими картами и с прямым подключением.

У нас в наличии несколько карт, но для первого пробного тестирования мы решили использовать только одну — остальные можно будет протестировать позже в максимальном скоростном режиме, не вдаваясь в дополнительные нюансы.

Серия Vigor занимает второе место в линейке производителя, уступая только флагманской серии Nitro. Она предназначена для записи 8К-видео и по спецификациям достигает устойчивой скорости записи в 1700 МБ/с. Однако это относится к старшим моделям на 512 ГБ и 1 ТБ, тогда как версия на 256 ГБ может поддерживать такую скорость только в кэше, а в стабильном режиме — 900 МБ/с. В реальных условиях этой скорости пока достаточно, особенно для камер, рассчитанных на XQD 2.0, где это предел возможностей. Старшие модели позволяют работать без компромиссов, так как у них SLC-кэширование отключено. В версии на 256 ГБ кэш всё же используется, но, в отличие от SSD, производитель сразу указывает скорости работы вне кэша.

Интересно, что начинка карты нам уже знакома — её удалось просканировать с помощью диагностических утилит. Контроллер оказался Maxio MAP1602, который мы хорошо изучили ранее, но обычно в паре с памятью YMTC. Здесь же используется 176-слойный флэш от Micron. Это не редкость — SSD с такой комбинацией становятся всё более распространёнными. Примечательно, что сам контроллер поддерживает PCIe Gen4, но пока эта возможность заблокирована на уровне прошивки. Это открывает перспективы для повышения производительности всех карт CFexpress, однако производители не торопятся внедрять Gen4, поскольку в этом пока нет острой необходимости. Особенно это актуально для карт Type B, которые и так редко работают на полную мощность, ограниченные возможностями окружения.

Карты CFexpress Type A и Type B внешне очень похожи, но отличаются размерами: 20×28×2,8 мм для Type A и 38,5×29,8×3,8 мм для Type B. Обе карты компактнее старых форматов, таких как CompactFlash или CFast, но с ростом скорости с момента появления первого типа карт, до нескольких порядков, стали возникать проблемы с тепловыделением. В связи с этим для их охлаждения используются металлические корпуса и системы теплоотведения, включая иногда вентиляторы. Exascend, к примеру, обещает для карт Vigor немного меньшее энергопотребление — до 3 Вт в активном режиме по сравнению с максимальными 4,5 Вт у других карт Type B. Однако даже это может привести к тому, что горячую карту опасно брать в руки. Высокие характеристики CFexpress Type B делают их самыми быстрыми на рынке, хотя Type C может быть быстрее, но таких карт пока нет. Скорости, сопоставимые с Type B, могут демонстрировать карты SDexpress с двумя линиями PCIe, но их тоже пока нет в продаже, и более простые одно-линейные варианты SDexpress пока не нашли широкого применения.

Носители CFexpress Type B уже доступны в продаже, и техника, поддерживающая их, тоже существует. Однако, иронично, что многие из таких устройств не могут использовать эти карты по полной, из-за их высокой производительности. Формат CFexpress Type B оказался настолько мощным, что его возможности иногда превышают требования существующей техники. Это создает потенциальные трудности, но не из-за ограничений самого формата, а из-за того, что он превосходит потребности текущих устройств.

Возможно, переход на более доступный CFexpress Type A упростил бы ситуацию, но реализация такого перехода зависит от множества факторов, где технические ограничения далеко не на первом месте. Например, Nikon, который вложился в XQD, предпочитает продолжать использовать этот формат, а не перепроектировать свои камеры.

Тем не менее, оборудование, использующее CFexpress Type B, все еще актуально, и оно не исчезнет в ближайшее время. Например, Nikon Z9 имеет два слота CFexpress Type B, что требует наличия таких карт, особенно для съемки видео, которое требует значительного объема памяти.

Примечательно, что даже в режиме 8К N-RAW 60 кадров в секунду в Z9, с битрейтом 5780 Мбит/с, скорость записи в 900 МБ/с вполне достаточна. Однако, терабайтная карта может заполниться всего за 20 минут при таких настройках. Это подчеркивает, как высокие технологии, работая на пределе возможностей, сталкиваются с ограничениями практического использования. Главное, что такие возможности теперь реальны, и даже если полные возможности карты можно реализовать только при подключении к компьютеру, это уже шаг вперед.

Для тестирования мы используем стенд на базе процессора Intel Core i9-11900K и материнской платы Asus ROG Maximus XIII Hero с чипсетом Intel Z590, которая полностью поддерживает все режимы USB 3.2, включая Gen2×2.

Все тестируемые устройства форматировались в файловой системе NTFS. Кэширование записи было включено для всех USB-накопителей, где оно поддерживается. Хотя для большинства флеш-накопителей кэширование не предусмотрено, внешние SSD и жесткие диски его поддерживают, и это же относится к картам памяти при использовании USB-картоводов. Кэширование записи помогает улучшить производительность и не стоит его игнорировать.

Мы считаем, что для ориентировочной оценки достаточно протестировать две карты, которые мы уже проверяли ранее. Хотя методика для внешних SSD остается той же, повторное сравнение с последними моделями не обязательно. Однако, важно оценить карты в различных условиях подключения к тестовой системе. Это необходимо, поскольку, как уже отмечалось, в текущих условиях только так можно обеспечить их максимальную производительность — запросы фото- и видеотехники пока не соответствуют возможностям носителей. Это типичная проблема «курицы и яйца».

Напомним, что производительность карт CFast 2.0 ограничена возможностями SATA600, а CFexpress Type A — пропускной способностью одной линии PCIe Gen3. Формально, оба интерфейса укладываются в возможности USB3 Gen2, но на практике двойное преобразование интерфейсов немного снижает скорость. В остальном же всё предсказуемо.

В картах CFexpress Type B работают две линии PCIe Gen3, что превышает возможности 10-гигабитного USB. Мы это на практике и обнаружили. Однако это только один из тестовых режимов; большинство пользователей других вариантов не имеет, учитывая текущую ситуацию с картоводами.

Переключившись на порт USB3 Gen2×2 (поскольку есть такая возможность), мы наблюдаем, что скорость записи варьируется от 1,3 до 1,6 ГБ/с. Это немного ниже заявленных характеристик, но на практике такие скорости вполне достаточны, поэтому придираться не будем.

Кроме того, важен вопрос теплоотведения. Наш тестовый стенд без активного охлаждения демонстрирует явный троттлинг уже при 70% нагрузки. Это связано с тем, что путь отвода тепла довольно сложный: сначала оно передается на корпус карты, затем на слот, и только после этого может рассеиваться. В картоводах для CFexpress Type B обычно используется вентилятор для эффективного охлаждения. В других устройствах ситуация может быть еще сложнее, и здесь уже зависит от производителей, как они будут решать эту проблему.

Прямое подключение к PCIe обеспечивает почти равномерную скорость, однако результаты остаются на том же уровне. В текущих условиях этого вполне достаточно для практического использования. Также стоит отметить, что результаты тестов в AIDA64 не всегда соответствуют спецификациям, поскольку производители могут использовать свои собственные методики измерения.

Быстрое чтение может быть важно для быстрой передачи данных с камеры на компьютер. Обычно это требует последовательного чтения в один поток. Как показывает практика, максимальная скорость варьируется в зависимости от режима. В последних двух режимах ограничения накладывает сама карта, так как внешние интерфейсы не сдерживают её возможности. Показатели третьего режима, которые мы уже наблюдали при тестировании внешних SSD, являются типичными для мостов NVMe—USB с интерфейсом USB3 Gen2 и двумя линиями PCIe внутри.

Для быстрого копирования данных с карт имеет смысл использовать специализированные программы, которые могут организовать параллельное чтение и запись файлов. Это актуально, если данные передаются на быстрый NVMe SSD внутри компьютера, иначе эффективность будет ограничена скоростью более медленного накопителя. 

Основная причина преобладания картоводов с USB3 Gen2 заключается не только в отсутствии более быстрых внешних интерфейсов у пользователей, но и в недостаточном использовании быстрых внутренних накопителей. На медленных SSD информация будет копироваться со скоростью, которую поддерживает сам накопитель. Многие из них не выдерживают даже гигабайт в секунду, поэтому разница в скорости, которую могла бы дать карта, становится незначительной.

С академической точки зрения, USB действительно немного снижает скорость. Прямое подключение обеспечивает почти обещанные 1,8 ГБ/с, тогда как через USB-мост скорость снижается до 1,5 ГБ/с. Однако на практике это несущественно, поскольку USB более удобен, особенно для пользователей десктопов, где аналогичные переходники не поддерживают горячую замену карт. Для ноутбуков, где доступ к более быстрым интерфейсам ограничен, USB3 Gen2 является разумным компромиссом.

Скорость записи через USB также уменьшается на 150-200 мегабайт в секунду, что следует учитывать при изучении обзоров разных карт. В остальном, ничего неожиданного. CFexpress Type B вдвое быстрее Type A и втрое быстрее CFast. Тем не менее, формат CFast уходит с рынка (хотя остаётся актуальным для совместимого оборудования), а CFexpress Type B всё ещё избыточен. При переходе на PCIe Gen4 формат CFexpress Type A сможет обеспечить такие же скорости, а Type B станет ещё более избыточным. Какой формат выберут производители, зависит от их собственных критериев и потребностей.

В этом режиме записи разница между USB и прямым подключением практически исчезла. Это, вероятно, указывает на то, что карта достигла своего физического предела. Разница между Type A и Type B в два раза обусловлена тем, что Vigor — это высокоскоростная серия, тогда как Essential — это более базовая модель. Если бы мы использовали две карты одинакового уровня, результаты были бы ближе к теоретическим значениям. Тем не менее, и так всё довольно ясно.

В этом тесте также наглядно видно основное различие между USB и PCIe. Пример объединения двух линий не всегда приводит к удвоению скорости, что объясняется ограничениями двунаправленных режимов. PCIe, будучи полнодуплексным интерфейсом, обеспечивает более эффективную передачу данных. Однако для тестируемых карт этот тест представляет собой чистую синтетическую задачу.

Разница между интерфейсами в данном случае значительная, что частично объясняет интерес производителей промышленного оборудования к CFexpress, несмотря на наличие простого и удобного USB. USB не всегда обеспечивает высокую скорость, и хотя в промышленности не всегда требуются выдающиеся скорости, ограничивать себя заранее нецелесообразно. Выделение хотя бы одной линии PCIe для накопителя уже дает прирост в скорости по сравнению с USB3, а использование двух линий предоставляет еще большую выгоду.

На сегодняшний день лучшим комплексным бенчмарком для оценки накопителей является PCMark 10 Storage. В нашем обзоре мы упоминали, что из трех тестов в наборе наибольшую полезность представляет «полный» тест Full System Drive. Он охватывает практически все массовые сценарии, включая загрузку операционной системы и копирование данных (как внутренних, так и внешних). Остальные два теста — это его упрощенные версии, которые, по нашему мнению, не столь информативны. Тест Full System Drive полезен для точного измерения реальной пропускной способности при практическом использовании, а также для оценки задержек. Хотя усреднение этих метрик и может показаться немного синтетичным, это всё равно предоставляет наиболее приближенную к реальности оценку работы накопителя. Несмотря на то что тест может быть избыточным для оценки даже высококачественных внешних SSD, не говоря уже о картах памяти, сравнение различных накопителей остается интересным и полезным для исследовательских целей.

После предыдущего теста результаты этого оказались вполне предсказуемыми. Мы уже установили, что потолок для USB3 составляет около 60 тысяч операций ввода-вывода в секунду. На практике этого более чем достаточно, хотя ограничения USB3 могут проявляться в снижении скорости. PCIe, в свою очередь, обеспечивает более низкие задержки, что стало основным драйвером для внедрения NVMe. Количество линий PCIe влияет на пропускную способность, но для карт памяти эта пропускная способность не всегда критична. Для карт, предназначенных для прямого использования, сверхвысокие скорости часто не требуются. Однако для других задач такая пропускная способность может оказаться полезной.

Как только появилась возможность протестировать карты CFexpress Type B, мы сразу ею воспользовались. Однако, следует отметить, что результаты нашего тестирования будут практически бесполезны для выбора карты, поскольку в современных условиях выбор делают не пользователи, а производители фото- и видеотехники. На рынке давно не осталось одинаковых камер, кроме поддерживаемых форматов флэшек. Пользователи выбирают камеры по основным характеристикам, а карты приобретаются те, которые поддерживаются выбранной камерой. Возможности выбора часто ограничены. Например, Sony A1 поддерживает и Secure Digital UHS-II, и CFexpress Type A, но карты SD UHS-II с их скоростным пределом в 312 МБ/с (на практике даже меньше) могут ограничивать возможности камеры. Nikon Z9 не оставляет выбора: в обоих слотах поддерживаются только CFexpress Type B.

Техника такого уровня, как правило, служит долго и может сменить несколько владельцев. Поэтому устаревшие карты CompactFlash и их наследники будут оставаться актуальными на рынке еще долго после того, как они перестанут поддерживаться в новых моделях фотоаппаратов. Это актуально и для CFexpress Type B, которые пока слишком быстрые. Как только производители камер освоят их возможности, скорости снова удвоятся. Например, Exascend уже анонсировала карты Type B с поддержкой PCIe Gen4, и выпустить их не составит труда, поскольку в контроллерах уже предусмотрена поддержка PCIe Gen4.

Формат CFexpress Type B может столкнуться с некоторыми вызовами, например, с наличием переходников, которые позволяют не только работать с картами, но и собирать их самостоятельно. Такие решения, хоть и позволяют сэкономить и сохранить полный контроль над содержимым, могут потребовать дополнительного внимания. Прошивки карт памяти обычно модифицированы по сравнению с прошивками SSD, часто отключая SLC-кэширование, что может повлиять на производительность при длительной записи. Оптимизация прошивок возможна в обе стороны: как для конкретных карт, так и для камер, что делает выбор готовых решений более удобным для большинства пользователей. Производители фото- и видеотехники могут также иметь интерес в поддержке форматов, которые не позволяют такую гибкость, что может стать дополнительным стимулом для отказа от некоторых форматов.

Пока сложно сказать, что принесет будущее, но на данный момент очевидно, что техника, поддерживающая CFexpress Type B, уже выпускается. Многие устройства, разработанные под XQD 2.0, физически совместимы с картами формата Type B, хотя не могут использовать их полностью. Однако это не мешает спросу на такие карты, которые остаются самыми быстрыми на рынке. Эти карты представляют собой типичные NVMe SSD, ограниченные интерфейсом, но это ограничение не сказывается на их производительности в текущий момент.

В следующей части тестирования мы рассмотрим еще три карты формата CFexpress Type B и сравним их характеристики.