TLC闪存真没问题,三星840 SSD可靠性再测试

三星前段时间发布了新一代主控和NAND闪存的840系列SSD,其中定位较高的840Pro使用的是19nmMLC闪存,而定位主流市场的840系列使用的则是19nmTLC闪存,这也是第一款使用TLC闪存的主力SSD硬盘。

TLC闪存真没问题,三星840 SSD可靠性再测试

这两款SSD的性能已经做了测试,其中尤以TLC闪存的840为人关注,因为大家都知道单电平的SLC性能及可靠性最好,双电平的MLC次之,而三电平的TLC无论性能还是可靠性都要低几个量级,三星的840SSD如何才能让人放心呢?

针对TLC闪存的可靠性,Anandtech网站再度做了验证,希望可以通过这次SSD评测打消大家的怀疑念头。

首先是SLC、MLC以及TLC原理上的不同,这个问题我们也多次做过解释,E文不太好的同学可以不用看anandtech的解释了,我们的SSD横评文章中也有过专门的说明。

简单来说,这三种闪存性能上的区别如下:

TLC闪存真没问题,三星840 SSD可靠性再测试

SLC每cell只有一个1bit,只需要2个电压状态,MLC每cell储存2bits,需要4个电压状态,而TLC每cell储存3bits,需要8个电压状态,而NAND闪存的program(编程,工作循环的一部分,另一部分是erase擦除)所需电压在15-18V之间,因此对TLC来说被没有太多的电压变化范围,而且每个电压位的差别也太小了,有时候也无法区分像111和110这么近的电位变化,所以TLC的可靠性(写入次数)就减少了,远不如SLC和MLC。

不过厂商们绝对不愿意看到大家讨论TLC闪存的写入寿命问题,所以他们都没有公布过对应的参数,从以往的经验及得到消息来看TLC的写入次数大约是1000-1500次P/E循环,这个结果看起来跟之前Intel的335系列SSD得到的1000次P/E寿命很接近,但是后者更可能是固件bug,实际上并不一样。

三星不像Intel那样告诉我们NAND闪存的写入次数,而没有NAND写入次数就没法得出NAND的写入数据总量,因为还有写入放大的因素存在。不过他们还是找到了一个变通方法来计算写入数据量。

首先向SSD写入QD=1队列的不可压缩128KB文件,记录每次写入的持续时间以及WLC(WearLevelingCount,磨损测量指数,类似于MWI媒体磨损指数)。如果得到了平均的写入速度和写入时间,那么就可以用来计算写入的数据量了。因为连续的大区块数据的写入放大约等于1,所以写入空盘的时候是没有碎片的。

下面就是记录的结果:

TLC闪存真没问题,三星840 SSD可靠性再测试

写入92623GB的数据量耗尽了34WLC

TLC闪存真没问题,三星840 SSD可靠性再测试

他们预测的1000次P/E寿命看起来是准确的,因为WLC指数反映的是已用尽的P/E次数,而且二者是成反比的,P/E次数是1000的话,WLC就应该是0。

另外,如果三星的WLC指数跟Intel的MWI指数是一样的定义,那么即便WLC降到了0也不意味着SSD要废了,至少还有20-30%的可用寿命,至少Intel的MWI指数是这样定义的,该指数降到0只是表示你需要考虑一下数据备份的重要性了。

总结:

1000次P/E循环寿命看起来并不多,但是依然够用。假如客户端每天的平均写入量大约是10GB,而写入放大保持在一个合理水平,那么计算得出的TLC写入数据寿命如下:

TLC闪存真没问题,三星840 SSD可靠性再测试

256GB型号的TLC闪存可用23.4年,128GB型号也有11.7年

当然,如果你每天的写入量是20GB,那么可用时间还会减半,不过依然有数年的使用寿命,就算每天写入30GB,256GB型号依然有足够的可用时寿命。部分重度随机写入的情况下写入放大率也有可能达到10倍以上,不过那主要是服务器应用场合,日常使用中很少出现这个情况。

最后还要知道,所有的SMART数值都是比较保守的,就算WLC或者MWI指数降低到0,这也不代表你的SSD要废了,更有代表性的是XS论坛的一个测试,250GB的830已经写入了5000TB的数据了还没有坏掉,国内也有人做过这样的测试。WLC真正降到0需要总计828TB的数据量,这已经是SMART数值的5倍之多了。

虽然不是所有的SSD都这么耐用,但是像Intel、美光及三星这样的NAND闪存大厂生产的SSD产品似乎要比SMART值显示的寿命更耐用,因为他们更可能挑选最高质量的NAND闪存来制造SSD。

总而言之,Anandtech的测试表明了即便是TLC闪存的SSD,其使用寿命也不足为虑,远远超过人们的想象,不过他们也要知道,测试的数据比较理想,每个人的使用状况是不一样的。

最最重要的是人们对TLC闪存的期待是容量更高,价格更低,用更大的容量来弥补P/E次数的降低,而三星的840相比目前的MLC闪存SSD并没有什么价格上的优势,在可以选择的情况下有多少人愿意选择TLC闪存的840呢?上一代的830无论性能还是性价比都要好于840,为何要选择TLC闪存呢?所以840最大的问题并不是可靠性,而是性价比,还是先让三星解决了这个问题再说吧。

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