Тестирование SSD WD PC SN740 1 ТБ (OEM-модификация Black SN770) в форм-факторе M.2 2230

Мы недавно провели тестирование одного SSD формата M.2 2230 и обсудили, для чего он может быть полезен. Для большинства пользователей настольных систем места в избытке, поэтому использование более крупных форм-факторов, например, U.2/U.3, представляется более удобным и позволяет лучше охлаждать устройства. С другой стороны, M.2 SSD, установленные непосредственно на плату, могут конкурировать за место и холодный воздух с другими компонентами. Большие корпусы позволяют разместить внутри большое количество флэш-памяти, что может быть полезно, но часто лишает пользователей возможности выбора между большим количеством накопителей.

Почему же большинство SSD представлены в форм-факторе M.2? Основная причина — увеличение популярности компактных систем, таких как ноутбуки и мини-ПК. Установка M.2 SSD в такие системы является более удобной и экономически эффективной, чем использование более крупных форм-факторов. Поэтому потребительские модели SSD представлены в таком форм-факторе, чтобы соответствовать спросу рынка. Кроме того, существуют и более компактные системы, для которых даже форм-фактор M.2 2280 является слишком крупным. Это привело к появлению более коротких версий стандарта, таких как 2242 и 2230, чтобы удовлетворить потребности таких систем.

Поэтому большинство производителей предпочитают формат M.2 2280 как компромиссное решение. Однако компромисс обычно устраивает не всех. Для настольных компьютеров этот формат может быть неудобным из-за излишней миниатюрности, которая часто мешает нужным компонентам. А для компактных систем он либо слишком велик, либо просто избыточен. Большинство ОЕМ SSD, используемых в компьютерах, оснащены четырехканальными контроллерами без буфера, а память во многих моделях упакована в один чип. Даже такие крупные производители, как Samsung и WD, предлагают продукты схожего дизайна, даже если они представлены в форм-факторе M.2 2280.

До недавнего времени многие пользователи сталкивались с трудностями, когда пытались заменить накопитель, поскольку в розничных магазинах часто отсутствовали подходящие варианты. Однако ситуация начала меняться в прошлом году, и в розничном сегменте начали появляться более компактные SSD. Один из интересных примеров — WD Black SN770M. Интересно то, что компания практически ничего не меняла в своей линейке, просто добавив в розничные каналы модель SN770M, которая была адаптирована для компактных систем. Это может стать одним из самых интересных решений в области компактных SSD, предлагаемых на рынке.

Мы считаем, что в настоящее время предложение WD в компактном сегменте превосходит конкурентов по нескольким причинам. Одной из особенностей технологии является упаковка всех кристаллов памяти в один чип. Этот подход был внедрен в начальные модели NVMe-накопителей линейки Blue SN500 и впоследствии был распространен на все остальные модели Blue, Green и недорогие Black. В случае использования платы формата 2280 такая компактная упаковка может быть немного дороже менее интегрированных вариантов, однако в данном сегменте пространство обычно не является ограничивающим фактором.

Когда дело касается SSD формата M.2 2230, вариантов развития практически нет. Почти все модели в этом сегменте выглядят одинаково, поскольку места на плате хватает ровно на одну микросхему флэш-памяти и немного для контроллера. Установить что-то более крупное, как четырехканальные модели, или добавить место для DRAM не представляется возможным. Поэтому SSD в этом форм-факторе почти все идентичны. Есть также более компактные варианты, где контроллер и флэш-память объединены в одной сборке, но они имеют свои недостатки и не слишком популярны среди производителей.

WD занимается производством безбуферных четырехканальных SSD уже давно. Поскольку компания продаёт готовые SSD, а не контроллеры, конкуренция на этом рынке не так сильна. Это позволяет WD делать более качественные продукты, чем некоторые конкуренты. Конечно, с появлением новых моделей у конкурентов ситуация становится более сложной, но модели WD уже зарекомендовали себя на рынке.

Что касается памяти, на данный момент никто еще не научился объединять более 16 кристаллов в один чип. Поэтому объем компактных SSD ограничен размером кристаллов памяти. TLC память имеет емкость 512 Гбит на кристалл, поэтому предельный объем SSD составляет 1 ТБ. Если нужен более большой объем, применяется QLC память, где каждый кристалл имеет емкость 1 Тбит или даже 1,33 Тбит. Таким образом, для достижения 2 ТБ объема памяти достаточно 12-16 кристаллов. WD также предлагает 112-слойную память BiCS5, которая имеет кристаллы TLC емкостью 1,33 Тбит. Это обеспечивает больший выбор для создания SSD с различным объемом памяти.

Мы решили ограничиться SSD емкостью один терабайт вместо более редкого двухтерабайтного варианта по нескольким причинам. Во-первых, двухтерабайтные SSD обычно стоят значительно дороже, чем их однотерабайтные аналоги. Хотя компания WD уже продаёт SSD SN770M напрямую через свой сайт, и цены на модели емкостью 1 и 2 терабайта отличаются вдвое, в других местах цены на двухтерабайтные модели SN740 могут быть выше в два с половиной раза. 

Во-вторых, для полноценного сравнения SSD SN740 и SN770 нам нужно было изучить их непосредственно. Возможно, они работают по-разному, и использование двухтерабайтной модели могло бы исказить результаты сравнения. Мы изучали модификацию SN770 в емкости один терабайт, что позволило нам провести более точное сравнение с другими аналогичными моделями.

И это не случайно. Здесь также ключевую роль играет вопрос памяти. У компании есть TLC-кристаллы BiCS5 емкостью 512 Гбит, которые бывают двух типов — быстрые 4-плоские и медленные 2-плоские. Для двухтерабайтных моделей используются только медленные 2-плоские. Для SSD WD Blue это не проблема, так как у них и до терабайта используются 2-плоские кристаллы, и переход к двухтерабайтным моделям происходит плавно: как внутренняя, так и внешняя параллелизация остаются одинаковыми. А в случае с Black на моделях емкостью 1 терабайт и менее устанавливаются кристаллы 4-плоские, поэтому двухтерабайтная версия работает медленнее.

Несмотря на это, в настоящее время PC SN740 или Black SN770M емкостью 2 терабайта остаются весьма привлекательным предложением для формата M.2 2230. Все остальные модели обычно используют QLC-память, что делает их еще медленнее. Однако со временем это преимущество сгладится, так как новая TLC-память поставляется уже в виде терабитных кристаллов. Мы предполагаем, что WD также обновит свою линейку Black во всех модификациях, включая двухтерабайтные версии. У них уже есть 162-слойная BiCS6, которая поддерживает 1 терабит с 4 плоскостями. Это позволит улучшить последовательные скорости до 7 ГБ/с в этом сегменте, что станет конкурентным преимуществом.

Мы сосредоточились на четырех основных ориентирах. Среди них, конечно, WD Black SN770 стоит особняком — мы сравнивали его в основном с ним. Хотя было бы хорошо также взять для сравнения кого-то из сегмента OEM, но большинство таких SSD находятся на уровне ниже, чем SN740. Единственным исключением, пожалуй, является Samsung PM9A1, но он уже находится на более высоком уровне. В Samsung есть также PM9B1, который представляет прямую конкуренцию в ассортименте, и он также доступен в «укороченных» форматах. Однако его изучение станет объектом следующих материалов.

Поэтому давайте рассмотрим это с другой стороны — сравним по размерам. На данный момент наш выбор довольно ограничен: недавно мы протестировали TeamGroup MP44S на базе Phison E21T с использованием 176-слойной QLC-памяти Micron. Технически он находится на уровне, если не ниже, чем многие другие SSD формата M.2 2230 с емкостью 2 ТБ. Большинство таких SSD оснащены трехбитной (TLC) памятью, которая, как уже упоминалось, чаще всего ограничивается емкостью в 1 ТБ. Исключение составляют лишь несколько моделей, среди которых выделяются пара WD PC SN740 и Black SN770M. Однако, как упоминалось ранее, их скорость работы на емкости в 1 ТБ также может быть выше. Таким образом, прямое сравнение скорости и емкости представляется логичным.

И еще пара SSD Digma — Meta M6 на базе Maxio MAP1602 с использованием 232-слойной памяти YMTC и Meta P7 на основе Phison E27T с 162-слойной Kioxia BiCS6. Почему именно они? Как уже упоминалось ранее, на момент появления на рынке WD Black SN770 он представлялся отличным решением. В то время большинство четырехканальных безбуферных платформ лишь слабо конкурировало с более доступной моделью WD Blue SN570, в то время как Black SN770 успешно пробивался на уровень топовых SSD. Хоть и не слишком глубоко, но он был впереди своих конкурентов. Однако с тех пор ситуация изменилась: конкуренты нарастили обороты, новые бюджетные модели стремятся достигнуть скорости до 7 ГБ/с в последовательных операциях, что делает старую модель WD немного устаревшей. Поэтому мы считаем, что компания должна обновить свою линейку на что-то более современное. Однако стоит ли беспокоиться на самом деле или пока можно смириться с текущим положением дел? Это стоит оценить непосредственно, если есть такая возможность. Кроме того, Digma Meta P7 использует ту же память, которая будет использована в новой линейке WD, когда она появится. Поэтому интересно сравнить производительность. Кроме того, эти платформы также подходят для выпуска компактных моделей, которые, вероятно, появятся в ближайшем будущем.

Появилось сильное желание все-таки найти и протестировать настоящий WD Black SN770M — поскольку PC SN740, вопреки части прогнозов, не повторяет полностью «большой» Black SN770. Скорость записи в SLC-кэш остается одинаковой, настройки тоже, но после исчерпания кэша данные распределяются медленнее. Впрочем, не удивительно, если эти примерно 100 МБ/с потеряны специально — контроллер, вероятно, намеренно замедляет процесс, чтобы снизить нагревание, особенно учитывая максимальную скорость записи, указанную для кэша. Паспортные скорости специфицированы лишь для кэша, а всё остальное формально может быть различным. Однако, определить, является ли это особенностью ОЕМ-линейки или формата 2230, по имеющимся данным невозможно. Нужно будет при случае протестировать еще одну подобную модификацию, чтобы окончательно определиться.

Можно и не заморачиваться на мелочах, потому что главное в конечном итоге — избежать подобных ситуаций. Даже более доступные модели на TLC в основном способны достигать очень высоких скоростей записи в пределах кэша и приемлемых вне его. Даже при неоптимальных настройках кэширования для больших объемов хранения, собственная скорость записи прямо в TLC-массив у SSD этого семейства WD составляет примерно 1,5-1,6 ГБ/с. Мы этого не видим, потому что компания использует все доступные ячейки под SLC-кэширование. Для SSD на QLC кэширование является критическим, поскольку только через него можно достичь нормальной скорости, иначе скорости могут быть на уровне жестких дисков в случае промахов. На практике SSD намного чаще попадают в кэш, чем нет (поэтому все стремятся увеличить его), что позволяет довольно комфортно использовать и QLC. Однако лучше избегать таких рисков, если это возможно.

Когда мы говорили о том, что «светло-черные» SSD от WD могут устареть, мы имели в виду, что новые амбициозные конкуренты стремятся к большему, при этом они могут быть даже дешевле. Однако не все SSD созданы равными — например, Phison E27T немного слабее, поэтому даже с уменьшением емкости SLC-кэша он может не так быстро дописывать «хвосты». Если бы WD пошла по такому же пути, скорее всего, график производительности был бы почти таким же, как у Digma Meta M6. Такие SSD появились на рынке лишь в прошлом году, в то время как SN740/SN770 существуют уже пару лет. Но сегодня ситуация иная.

Низкоуровневые бенчмарки, включая CrystalDiskMark 8.0.1, давно уже ограничены в своей способности тестировать SSD из-за SLC-кэширования. Они могут проверить только сам кэш, не раскрывая реальную производительность устройства. Однако информация, предоставляемая производителями о быстродействии SSD, также часто ограничена пределами кэша. Поэтому важно провести тесты для проверки производительности в реальных условиях, учитывая, что цель работы над кэшированием — обеспечить высокие скорости чтения и записи, даже при снижении стоимости памяти.

Поскольку мы тестируем только кэш, результаты не должны вызывать удивления — ведь кэш разработан для скрытия недостатков памяти. Остальные результаты предсказуемы. Новые бюджетные SSD уже достигают скоростей, которые ранее встречались только в топовом сегменте рынка, если судить по условиям тестирования. Поэтому не стоит удивляться проигрышу. И идентичность двух SSD WD в тестах также ожидаема.

Ситуация остается неизменной. Почему бы ей измениться? Двух- или трехлетний разрыв на рынке — это довольно длительный срок. При увеличении производительности контроллеров производительность в этих (хоть и синтетических) дисциплинах обязательно растет, что вполне закономерно. За это время платформа WD осталась неизменной, поэтому два SSD компании, выпущенных с существенным временным интервалом, работают примерно одинаково.

При записи возникают определенные различия, но однозначно сказать, в чью пользу они. Это в значительной степени зависит от оптимизации прошивок и других мелких деталей. И это верно для всех участников: например, Digma Meta M6 блескал в предыдущих тестах, но сильно уступил в этом сценарии.

Однако это верно для всех участников. И тенденции остаются прежними. Возраст контроллера имеет значение, а QLC даже при использовании SLC-кэширования не всегда обеспечивает высокую скорость работы. «Светло-черные» Black все еще остаются разумным компромиссом. Но пришло время выпустить новую линейку.

Интересно, что в данном случае даже не новый контроллер Phison E21T, работающий внутри кэша, оказывается быстрее, чем прежний выдающийся контроллер от WD. На практике, конечно, такие высокие скорости не всегда нужны, но для понимания направления и хода развития эти пиковые потенциальные результаты не лишние.

Смешанный режим также важен, поскольку в реальной жизни редко бывает так, что данные только пишутся или только читаются в течение длительного времени. Особенно это верно в многозадачной среде и с учетом активной работы современных операционных систем. Однако здесь мы не увидим ничего нового — это просто повторение уже пройденного в других сценариях.

Хотя результаты в низкоуровневых утилитах могут быть впечатляющими, в реальной практике достичь таких скоростей удается не всегда. Это объясняется несколькими факторами. Во-первых, утилиты, такие как CrystalDiskMark, работают с небольшими порциями информации, которые практически всегда находятся в SLC-кэше во время тестирования. Во-вторых, реальная запись файла включает в себя служебные операции файловой системы, такие как модификация MFT и журналирование, что означает запись данных не последовательно в одно место, а в разные места и частично мелкими блоками.

Для более точной оценки производительности используется инструмент Intel NAS Performance Toolkit, который позволяет протестировать устройство не только на пустом диске с максимальными размерами кэша, но и в более реалистичных условиях, когда свободного места почти нет. Это позволяет получить более достоверные результаты, учитывающие реальные сценарии использования.

Работа в один поток — самый распространенный сценарий использования (146% случаев), но при этом самый сложный. Однако для современных контроллеров он гораздо менее сложный, чем для их предшественников, хотя за последние два года почти ничего в этом отношении не изменилось. Интересно отметить, что SN770 немного, но стабильно быстрее, чем SN740.

К сожалению, многопоточный режим пока остается более синтетическим, чем практическим — иначе жизнь могла бы значительно ускориться :) Из важного замечено, что многим (особенно недорогим) SSD до сих пор трудно поддерживать высокие скорости чтения при переходе от области кэша к основному массиву файлов. То есть файлы, которые были вытеснены в конец, могут читаться на 1,5 ГБ/с (Meta P7) или даже на 2,5 ГБ/с (Meta M6) медленнее, чем свежезаписанные. Поэтому обещанные 6—7 ГБ/с на практике не всегда могут быть достигнуты — даже если они подтверждаются низкоуровневыми бенчмарками. А у WD обещано пять — и они достигают пять. Если бы все были такие. И да, SN740 опять чуть-чуть медленнее.

Скорость записи зависит от попадания в кэш на стороне SSD и способности операционной системы обрабатывать файлы. В коде Windows, который существует уже много лет, не было упоминаний о скоростях в гигабайты в секунду. Это особенно выгодно для недорогих SSD, так как дорогие ограничены своим окружением. Когда мы переходим от низкоуровневых бенчмарков к реальной работе с файлами, NASPT помогает нам оценить производительность. В этом контексте все SSD показали почти идеальные результаты, вписываясь в близкий диапазон. На этот раз SN740 оказался чуть быстрее, чем SN770. Однако флуктуации в пределах 3% могут быть вызваны и другими факторами, не связанными непосредственно с самими SSD.

Эти два сценария значительно отличаются для жестких дисков, но для SSD результаты сводятся к общему знаменателю. Поэтому нет смысла переписывать выводы второй раз — всё, что было сказано выше, остается верным.

Не в первый раз заметно, что по мере удаления сценариев от чистой синтетики и приближения к реальной жизни с ее ограничениями, амбициозные новички на рынке перестают так сильно отрываться от более старых моделей. Это относительно, конечно — с учетом того, что пара-тройка лет не является значительным сроком для человеческой жизни, но в быстро меняющейся индустрии это время играет роль. Однако между двумя конкретными реализациями одной платформы WD традиционно не наблюдается заметной разницы. Есть лишь мелкие флуктуации в пределах 3—5%, которые легко могут быть списаны на погрешности измерений. Если бы разница всегда была в одну сторону, можно было бы строить какие-то гипотезы.

То, что механические диски так сильно не любят такие сценарии — это их проблемы, потому что на практике подобные сценарии довольно близки к реальности. Более того, такая работа ведется постоянно, а не просто чтение и запись 32 ГБ данных. Второе проще, поскольку значительная часть данных попадает в кэш, который был освобожден во время предыдущих операций. Поэтому все происходит быстро. Даже модели на QLC не вызывают беспокойства — разница между ними и другими моделями незначительна, благодаря способности кэша управлять всем. Размер кэша немного разный в разных случаях, и это уже оказывает практическое влияние. В остальном, все те же замечания, что и выше.

На данный момент лучшим комплексным бенчмарком для оценки производительности накопителей является PCMark 10 Storage. В нем включены три теста, однако не все они одинаково полезны. Наиболее информативным является тест «Full System Drive», который охватывает практически все основные сценарии использования накопителя, начиная с загрузки операционной системы и заканчивая копированием данных. Остальные два теста представляют собой лишь его подмножества и не столь информативны.

Тест «Full System Drive» полезен тем, что позволяет точно измерить не только пропускную способность при выполнении практических задач, но и задержки, возникающие при этом. Усреднение этих метрик по различным сценариям и приведение их к единому числу, хоть и немного синтетично, всё же приближает оценку к реальности. На данный момент нет более приближенных к реальности методов оценки производительности накопителей в целом.

Общий объем записи в тесте составляет 200 ГБ, что гарантированно выходит за пределы кэша, особенно при наличии всего 100 ГБ свободного места. Тест «Full System Drive» имитирует рабочие операции из реальной жизни, однако это делается с пессимистичным взглядом, учитывая высокую плотность операций. В реальности то, что тест выполняет за час, может занять у пользователей от дня до недели. Это также означает, что есть время на уборку мусора и выполнение других операций, что может снизить общую нагрузку на накопитель и улучшить его производительность. Поэтому при планировании будущего стоит учитывать этот пессимизм.

С точки зрения комплексных нагрузок, «светло-черная» линейка SSD WD все еще остается актуальной. Например, SSD на контроллере Phison E27T в основном демонстрируют немного более низкую производительность, а Maxio MAP1602 в последней версии примерно на том же уровне или даже ниже. Хотя пока мы не тестировали SSD на контроллере Silicon Motion SM2268XT, вряд ли они существенно отличатся от упомянутых выше моделей. В целом, «светло-черная» линейка WD не предлагает значительного преимущества перед младшими моделями Black. Однако, несмотря на то, что конкуренты могут указывать на более высокие характеристики на коробках, на практике эти различия не всегда ощутимы. Даже SSD топового сегмента работают лишь немного быстрее, чем Black SN770, а не все из них. Необходимость в выпуске преемника становится все более актуальной, чтобы сохранить лидирующие позиции. Кроме того, стоит отметить, что последняя пара SSD WD SN770M и PC SN740 почти единственные SSD формата M.2 2230, где доступен TLC объемом до 2 ТБ, что делает их привлекательным вариантом для рассмотрения.

Мы решили вернуться к обзору «светло-черных» SSD WD, чтобы сравнить их с недавно появившимися конкурентами. Теперь на рынке появились три платформы: Maxio MAP1602, Phison E27T и Silicon Motion SM2268XT, обещающие скорости до 7 ГБ/с, в то время как у Black SN770/SN770M на коробке указаны лишь 5150 МБ/с. Однако это не изменило ситуацию: Maxio демонстрирует производительность на уровне WD, а Phison даже медленнее. Несмотря на это, обновление платформы компании все же необходимо, чтобы восстановить привычное равновесие, когда в списке лучших моделей WD Blue уже присутствует в верхних позициях, а Black — это другая категория продуктов.

В отношении компактного сегмента (M.2 2230) линейка WD все еще актуальна. Возможно, в будущем на этом сегменте появятся продукты на конкурирующих платформах, однако пока этого не произошло. Спрос на модернизацию различных устройств, таких как Steam Deck и Microsoft Surface, среди конечных пользователей вырос настолько стремительно, что розничные сети еще не успели адаптироваться. Даже Samsung, как долгосрочный конкурент WD, пока предлагает лишь скромный PM991A или немного более быстрый PM9B1 для формата M.2 2242 с емкостью до 1 ТБ. Однако, если вам нужен объем 2 ТБ, то предложат только QLC варианты, что является не самым лучшим выбором в сравнении с TLC. Таким образом, в настоящее время серьезных альтернатив WD Black SN770M или PC SN740 просто нет. Небольшие флуктуации в процессе тестирования возможны, но это не должно нас слишком беспокоить. Если вам нужен надежный SSD, вы можете смело обратиться к моделям WD.