Как быстро летит время… Казалось бы, вот мы только что анализировали результаты 2015 года, а на дворе уже год 2017-й.
Прошедший год явил нам череду интересных событий. Состоялся выпуск 3D NAND всеми полупроводниковыми производителями: Micron, Intel, SK Hynix, Toshiba и WD (SanDisk). Завершился век SandForce. Intel впечатлила рынок в худшем понимании этого слова. Резкое развитие получил сегмент так называемых «безбуферных» контроллеров.
А значит, подошло время подвести очередные итоги.
В 2015 году компания Micron выпустила на рынок свой первый за долгое время SSD на контроллере не от Marvell – внутри Crucial BX100 использовалась платформа Silicon Motion. Накопитель оказался одним из лучших в бюджетном сегменте.
Но его проблемой была память – ее себестоимость была не самой низкой, а потому Micron пошла на выпуск нового решения, тем более что она наконец смогла освоить промышленный выпуск TLC NAND с требуемыми для SSD характеристиками. В качестве контроллера снова было выбрано решение Silicon Motion. Результат сумел шокировать даже видавших виды опытных пользователей: Crucial BX200 за пределами небольшого SLC-буфера предлагал скорость записи данных на уровне 30 Мбайт/с с периодическими провалами до 5-7 Мбайт/с при простейшей нагрузке вроде копирования крупных файлов.
Но Micron все равно была в отстающих даже формально, без учета быстродействия: Samsung свои первые SSD на TLC NAND (Samsung 840 и Samsung 840 Evo) выпустила гораздо раньше. А в момент дебюта Crucial BX200 компания и вовсе массово поставляла твердотельные накопители на базе памяти уже с вертикальной компоновкой ячеек (3D V-NAND). Это отставание Micron сократила в 2016 году, представив свою 3D V-NAND. Именно это стало первым знаковым событием прошлого года.
К сожалению, праздник отчасти оказался испорчен – выпуск новой памяти был освоен в крайне ограниченных объемах. Причем даже сегодня, спустя год, эта проблема актуальна: в более-менее массовой продаже можно найти только четыре розничных модели SSD на этой памяти – ADATA Ultimate SU800, Crucial MX300, Intel 600p и Transcend SSD230.
При этом Transcend из обещанных трех модификаций в семействе SSD230 (128, 256 и 512 Гбайт) в итоге выпустила лишь одну, самую малообъемную на 128 Гбайт, а две других даже не вспоминаются в документации. Нужно ли отдельно обращать внимание на то, что ADATA, Intel и Transcend – первоочередные партнеры Micron и получают эксклюзивный доступ к новинкам?
В таких условиях про MLC 3D V-NAND и вовсе сначала были лишь разговоры, только недавно такая память появилась в каталоге Micron и случился предварительный анонс одного накопителя – ADATA Ultimate SU900. Впрочем, на самом деле эту память уже можно найти на рынке в розничных моделях SSD. Сохраним пока интригу, но скажу, что договоренность о тестировании такой новинки мною достигнута (и соответствующий образец уже находится в Москве) и это не упомянутый накопитель ADATA.
Одновременно с запуском в розницу 3D V-NAND случилось перераспределение долей между типами флеш-памяти: по итогам первого квартала 2016 года память TLC NAND заняла 55% рынка, MLC NAND перестала быть основным типом флеш-памяти.
Назвать это событие трагедией сложно: используемые на данный момент 15 нм (Toshiba, Western Digital) и 16 нм (IMFT, SK Hynix, Samsung) техпроцессы производства планарной NAND уже отлажены в достаточной мере, что дает очень хороший ресурс по циклам перезаписей. Помимо этого на рынок вышли контроллеры с новым алгоритмом коррекции ошибок LDCP. Итогом стало то, что современные модели SSD-накопителей с легкостью способны поспорить со старыми решениями на MLC NAND.
Как показывают независимые исследования энтузиастов и интернет-ресурсов, популярная 15 нм TLC NAND Toshiba в паре с LDCP-контроллером выдерживает от 3 (в самых дешевых) до 5 и более (в дорогих моделях) тысяч циклов перезаписи. 16 нм планарная TLC NAND Samsung (используемая, например, в Samsung 750 Evo) – и вовсе 4-5 тысяч. Для сравнения – 19 нм MLC NAND Toshiba, считавшаяся одним из самых лучших вариантов памяти MLC NAND, выдерживала 3-5 тысяч циклов перезаписи.
Из менее значительных событий стоит отметить позиции Samsung: они слегка пошатнулись.
Правда, горевать компании особенно не приходится из-за того, что на объемах выпуска это не сказалось: общий объем продаж SSD в 2016 году вырос примерно в полтора раза – точные оценки пока разнятся (2017-й год только начался и итоги еще не подводились).
Возможно, рост был бы еще более впечатляющим, но тут вмешалось третье знаковое событие 2016 года: дефицит флеш-памяти, который приобрел практически катастрофические масштабы для индустрии, вызвав резкий рост отпускной цены NAND в 2016 году (по предварительной оценке – не менее 30%). Возникла проблема не «кому продать», а «было бы что продавать». Причем очень наглядно: количество анонсируемых новинок буквально рухнуло.
У дефицита памяти две причины: рост спроса (причем тут повлияли еще смартфоны, планшеты и прочие мобильные устройства) и, как ни странно, выпуск 3D V-NAND. С первым понятно, со вторым тоже все очень просто. Для выпуска 3D V-NAND строятся новые производственные мощности, но они пока (как завод Toshiba и WD) в основном не введены в эксплуатацию. И выпускаемый ныне объем производится в уже существующих цехах после их глобальной модернизации. Модернизация требует времени и на этот срок производственные линии выводятся из оборота. Образно выражаясь, выпуск 3D V-NAND происходит «в долг – в счет невыпущенной планарной NAND.
Впрочем, компании активно наверстывают упущенное: в первых числах декабря Micron сообщила, что она только что запустила производство 64-слойной 3D V-NAND на Fab10X в Сингапуре. Свой вариант 64-слойной NAND в это же время начали выпускать Toshiba и Western Digital. В ближайшее время такую NAND начнет выпускать и Samsung, которая ранее обещала выпустить новые SSD на этой памяти в первой половине 2017 года. На фоне этого SK Hynix пока отстает: в конце ноября она смогла освоить промышленный выпуск лишь 48-слойной NAND, но представители SK Hynix обещают, что в этом году мы увидим 72-слойную NAND.
3D NAND открывает новые перспективы для рынка: не только рост плотности размещения информации в микросхемах памяти, но и сильное снижение себестоимости продукции. Достаточно привести лишь один пример: в прошедшую недавно «Черную пятницу» Micron продавала Crucial MX300 750 Гбайт в различных иностранных интернет-магазинах (в России, как обычно, все магазины дружно проигнорировали акцию) по цене $99-120. Это – вдвое ниже, чем прочие существующие предложения на обычной планарной NAND. А ведь Micron устраивала эту акцию явно не в убыток себе.
Вдобавок на днях рынок неожиданно всколыхнула информация: руководство Toshiba рассматривает вариант выделения своего полупроводникового производства в отдельную компанию и его продажу. Определенности пока нет. Но логика просматривается: Toshiba и Western Digital выпускают 3D V-NAND с собственным названием BiCS 3D NAND уже долгое время, но вся она идет на производство флешек, карт памяти и прочих устройств подобного класса. Некоторыми экспертами выдвигаются предположения, что качественные характеристики этой памяти просто не позволяют использовать ее в составе SSD. Мало того, представители WD недавно даже прямо заявили, что ранее лета 2017 года ничего подобного ожидать и не стоит. Хотя Toshiba считает все-таки иначе (о чем мы поговорим ниже).
Массовая 3D NAND – это пока будущее, хоть и близкое. А сегодня производители твердотельных накопителей вынуждены компенсировать рост цен на память реализацией ряда различных приемов удешевления своих моделей.
Дефицит NAND памяти и рост цен на нее. Но ведь цены-то повышать сложно из-за конкуренции на рынке. А потому в ход идут дополнительные ухищрения, глядя на большинство из которых невольно вспоминается поговорка «копейка рубль бережет».
Производители начали отказываться от винтовой сборки, теперь половинки корпуса скрепляются системой защелок, а печатная плата фиксируется в специальных выступах-пазах. Это позволило достигнуть экономии не только на исключении из цикла сборки несколько технологических операций, но и на тех же винтиках (от шести до восьми штук на каждом накопителе) – все копеечка экономии.
Стал использоваться односторонний монтаж элементной базы.
Правда, встречается не слишком часто, и, судя по всему, чаще как альтернатива еще одному способу – сокращению размеров печатных плат.
Причем речь тут стоит уже не о «половинном», а еще меньшем размере. Если ранее подобное применялось в единичных моделях вроде SanDisk Ultra Plus, то теперь это массовое решение.
Но уменьшение печатной платы упирается в размеры элементной базы – габариты микросхем никто не отменял. И вот тут на сцену выходит еще один прием для удешевления, причем убивающий не двух, а сразу целую роту зайцев. Именно это стало основным трендом 2016 года – переход на так называемые «безбуферные» контроллеры NAND.
На самом деле буфер есть. Современные NAND-контроллеры, в основе которых лежит архитектура ARM, совсем без буфера обойтись все-таки не могут (уже практически ушедшие с рынка SandForce – отдельная тема). Просто кристалл DRAM интегрируется в один корпус с контроллером. Но не все так просто.
Типично объем буфера задается в соотношении 1 Мбайт на 1 Гбайт массива флеш-памяти, но с оговоркой, что в 120-128 Гбайт может устанавливаться и 256 Мбайт DRAM, ну а в Kingston DC400 и вовсе по всем модификациям размер буфера удвоен. В случае с «безбуферным» контроллером размер кристалла DRAM лимитирован размерами микросхемы, а потому и его объем буфера меньше, к тому же фиксированный.
Судя по всему, наиболее массовым «безбуферным» контроллером 2016 года станет Phison S11 (PS3111-S11), и на его примере мы рассмотрим особенности «оптимизаций».
Старший контроллер Phison S10, послуживший основой для нашего героя, выпускается в двух версиях: четырехканальной S10C-12 и восьмиканальной S10-X. И в обоих вариантах это очень крупная микросхема на базе четырехъядерного процессора ARM в корпусе BGA с количеством контактов 22 x 22 (размеры самой микросхемы 17 х 17 мм) и 25 x 25 (18 х 18 мм). Техпроцесс тоже впечатляющ – 40 нм (для сравнения, Marvell перешла на использование 28 нм). Иначе говоря, Phison PS3110-S10 для применения в ультрабюджетных SSD малопригоден.
А потому в августе 2015 года был анонсирован Phison S11. Изначальный Phison S10, послуживший базой, «покромсали» основательно: из четырех ARM-ядер осталось только одно, хотя также 40 нм; количество каналов сократилось до двух, а максимально поддерживаемый объем флеш-памяти составляет 1 Тбайт против 2 Тбайт у S10; вместо выводов для подключения внешней буферной памяти в микросхему встроено 32 Мбайт DRAM.
Но будем справедливы, в S11 добавлены поддержка 3D V-NAND, коррекция ошибок LDCP (что очень актуально для накопителей на базе TLC NAND) и компрессия данных SmartZIP (правда, внешнего эффекта от нее пока уловить не удалось).
На выходе мы получили более дешевую и компактную микросхему BGA размерами 9 х 9 мм со 169 контактами (13 х 13) вместо 484/625 у Phison S10. Упростилась пайка на этапе сборки накопителя самого контроллера, к тому же, теперь нет необходимости устанавливать микросхему DRAM и вообще выделять под нее место на плате.
Это не говоря уже об экономии на самой микросхеме: 512 Мбайт DDR3 летом 2016 года (когда Phison S11 стал массово выходить на рынок) стоили около $1.5. Упростилась печатная плата и разводка цепей питания, уменьшилось количество элементов в них.
Экономия вышла не слишком большой, что наглядно видно по розничным ценам: накопители на S11 не слишком-то дешевле альтернативы на S10 с аналогичной флеш-памятью. Но и несколько долларов при массовом производстве и закупках могут вылиться в ощутимые суммы и позволить не так сильно поднимать планку цен на накопители при росте стоимости NAND, что будет оценено корпоративными заказчиками, приобретающими накопители целыми партиями.
За такое упрощение и удешевление приходится расплачиваться производительностью: из-за небольшого объема встроенного буфера страдает быстродействие контроллера (а значит, и накопителя в целом) на случайных мелкоблочных операциях. К счастью, здесь на выручку пришли современные достижения инженерных отделов и программистов: Phison в своем новом S11 смогла добиться приемлемых показателей даже в таких сложных случаях. Marvell повезло меньше: ее 88NV1120 обладает худшими показателями производительности. Впрочем, привыкнуть к ним нам, возможно, не доведется: для только что дебютировавшего в массовых решениях 88SS1074 на только что закончившейся выставке CES 2017 официально представлена замена в виде 88SS1079. Не будет ничего удивительного, если 88NV1120 также заменят.
Еще одно событие 2016 года пока не подтверждено – о нем лишь предупреждали заранее: контроллеры SandForce SF-2281 умерли для массового рынка окончательно и бесповоротно.
Шесть лет на рынке – поистине фантастический срок. Даже другой очень популярный контроллер Marvell 88SS9187, анонсированный значительно позже SF-2281, давно исчез. Представители компании Kingston сообщали, что к концу года с производства с большой долей вероятности будут сняты Kingston SSDNow V300 и Kingston HyperX Fury – последние массово производимые SSD на данной аппаратной платформе.
Остались лишь Intel 535 и ADATA Premier Pro SP900. У первых еще красуется статус «Launched». Но он не всегда означает массовость производства, иногда так обозначается выпуск небольших партий под заказ – у Intel сейчас в приоритете серии 540s и 600p, да и доля компании на рынке SSD сегодня незначительна и в лучшем случае составляет ~7-8%. Вторые также пока присутствуют на сайте производителя, но по факту уже даже на Amazon официальным магазином ADATA реализуются модификации только на 128 и 256 Гбайт, остальных уже нет в наличии.
В прошлый раз мы присудили премию «Разочарование года» накопителям на TLC NAND разработки Phison и Silicon Motion. Теперь же безусловный призер – Intel. Самое смешное – как раз на разработках Silicon Motion, с которой сначала набила шишки партнер Intel – компания Micron.
Во-первых, Intel под видом новинки Intel 540s продает ухудшенную версию прошлогодней платформы, которая удешевлена настолько, что младшая модификация на 120 Гбайт зачастую не выдерживает нагрузки и просто отключается.
А старшая, на 960 Гбайт – проигрывает более дешевой Phison (последняя, кстати, на месте не стояла, уже весной 2016 года выпустив новую ревизию на 15 нм памяти с улучшенными показателями).
И пусть Intel может предложить пятилетнюю гарантию, но это вызывает лишь улыбку: даже если Phison (например, тот же OCZ Trion 150) и выйдет из строя через, скажем, четыре года, на сэкономленные деньги мы купим новый SSD такого же или даже большего объема. Причем он будет явно лучше по характеристикам, нежели Intel 540s с его 100 Мбайт/с на записи.
Кроме того, компания Intel анонсировала еще одну линейку SSD – серию 600p. PCI-e 3.0, NVMe и неплохая цена. Красота? Ровно до тех пор, пока не посмотрим на официальные характеристики.
Невольно хочется перепроверить себя: может быть, мы случайно попали на описание SATA-версии? Увы, нет. В то время как Samsung предлагает за $80 скорость чтения около 3 000 Мбайт/с, Intel – лишь 770, пусть и за $53. Да, можно провести аналогию с Plextor M6e, где тоже 770 Мбайт/с на чтении, но даже этот старый SSD смотрится на голову выше – хотя бы за счет MLC NAND и «честной» производительности без каких-либо SLC-режимов.
Мало того, еще и реализация оного в Intel 600p довольно специфическая: в прошивке контроллера не реализован режим прямой записи в NAND. Иначе говоря, контроллер всегда пишет поступающие данные в SLC-режиме, а когда буфер заполняется, он сбрасывает его содержимое в TLC-режиме. Помимо того, что данный режим сам по себе не самый оптимальный, он еще и приводит к тому, что скорость записи постоянно скачет вверх-вниз от предельного для модификации значения до нуля, затем взлетает обратно.
Иначе говоря, эта новинка компании сугубо для тех, кто покупает SSD исключительно ради шильдиков «Intel» и «NVMe». Intel продолжает старательно собирать все грабли, которые только можно найти. И это та компания, которая в свое время создала рынок SSD и контролировала его по продажам, в том числе под сторонними брендами типа Corsair и Kingston (оные закупали готовые SSD, перемаркировывали их и продавали под видом своих).
И сейчас мы видим, что вместо изначально рекомендованной цены в $67 за модификацию Intel 600p объемом 128 Гбайт онлайн-магазины вроде Amazon начали просить уже от $54 до $64. Это при растущей цене на NAND. Попутно Intel начала проводить специальные маркетинговые акции по продвижению своего накопителя совместно с производителями материнских плат. Этот накопитель в версии на 256 Гбайт идет в подарок, например, с MSI X99A Gaming Pro Carbon и Biostar Racing Z270GT9.
В январе 2015 года мы опубликовали сразу два материала, посвященных новинкам, представленным на CES 2015:
Спустя год, в январе 2016 года мы скомпоновали все новинки CES 2016 в один материал:
Уловили тенденцию? CES 2017 такого удовольствия не предоставила: из-за дефицита флеш-памяти новинок было очень мало и публиковать отдельный материал просто нет смысла. Рассмотрим их в рамках данного обзора.
Купив SanDisk, компания Western Digital получила прямой доступ к флеш-памяти и проблемы дефицита для нее не слишком актуальны. Поэтому компания отметилась на CES 2017 без затруднений. Пусть и всего лишь одним накопителем.
Для WD Black PCIe SSD заявлены объемы 256 и 512 Гбайт. Накопители будут использовать контроллер Marvell 88SS1093 и планарную TLC NAND, изготовленную по 15 нм техпроцессу. Скорости соответствуют типу памяти: 2050 Мбайт/с на чтении и 700-800 Мбайт/с на записи.
Судя по всему, такие скорости записи будут достигаться за счет реализации SLC-режима – слишком мал объем и параллелизм массива флеш-памяти. Объявлена пятилетняя гарантия и рекомендованные цены в $109 и $199.99.
Компания LiteON, владеющая торговой маркой Plextor, собственным производством NAND не обладает, но сейчас является очень крупным производителем SSD и давним партнером Toshiba и WD.
Не вызывает удивления, что официально представленный Plextor M8Se будет братом-близнецом WD Black PCIe SSD: тот же контроллер Marvell 88SS1093 и планарная TLC NAND, изготовленная по 15 нм техпроцессу (только под маркой Toshiba). Но разница все-таки есть: будут поставляться модификации объемом 128 Гбайт и 1 Тбайт, скоростные характеристики которых выше.
Заявлена скорость линейного чтения 1850 Мбайт/с для 128 Гбайт, 2400 Мбайт/с для 256 Гбайт и 2450 Мбайт/с для 512 Гбайт и 1 Тбайт. Скорость линейной записи – 570 Мбайт/с для 128 Гбайт и 1000 Мбайт/с для трех других модификаций.
Также говорилось, что в скором времени должен состояться анонс некоего Plextor на базе контроллера Silicon Motion и 3D V-NAND.
Toshiba так же, как и Western Digital, является обладателем собственного полупроводникового производства, поэтому Toshiba BG Series вполне вписывается в логику текущей реальности.
Накопитель был анонсирован еще в августе, но дебютировал только сейчас, и он по сути просто уникален. Да, он крайне компактен, но основная его особенность в том, что базируется он на той самой Toshiba 3D V-NAND, она же – Toshiba BiCS 3D NAND.
Toshiba BG не нацелен на установление каких-либо рекордов быстродействия: используются только две линии PCI-e 3.0. В качестве логического протокола задействован NVMe 1.2, объемы – 128, 256 и 512 Гбайт. Типоразмеров два – M.2 1620 и M.2 2230. Новинка ориентирована на OEM-рынок и будет применяться в ноутбуках и прочих мобильных устройствах.
Эта компания является прямым партнером Micron, а потому у нее есть доступ к 3D V-NAND, чем и воспользовалась: анонсирован ADATA XPG SX950.
Обещаны объемы 128, 256, 512 Гбайт и 1 Тбайт, скорости чтения и записи – до 560 и 530 Мбайт/с соответственно. Контроллер – сюрприз: Seagate (на самом деле SandForce нового поколения). На радость группе радикально настроенных пользователей используется MLC NAND.
Забавно, что некоторые интернет-ресурсы заявили об использовании контроллера Phison, что было бы совсем уж неожиданно: долгое время контроллеры Phison идут только с памятью Toshiba, да и сама ADATA на контроллерах Phison накопителей в розницу не выпускала.
Тем более странно в этой когорте смотрится PNY – у этой компании даже собственных заводов нет. Тем не менее, факт.
Впрочем, за спиной PNY в данном случае оказался альянс Toshiba, Phison и PTI: в основе PNY CS2030 лежит контроллер Phison E7 и 15 нм MLC NAND Toshiba, а собран накопитель на мощностях PTI.
Спецификации уже доступны на сайте PNY: 240 и 480 Гбайт, 2750-2800 Мбайт/с на чтении и 1500-1550 Мбайт/с на записи, трехлетняя гарантия и официальная цена $179.99/$329.99.
Этот бренд показал сразу три твердотельных накопителя. Первым является Mushkin Helix.
Этот накопитель выполнен в форм-факторе M.2, работает по интерфейсу PCI-E 3.0 x4 с логическим протоколом NVMe 1.3. Заявлено до 2500 Мбайт/с на чтении и до 1100 Мбайт/с на записи. Обеспечиваться такие показатели будут усилиями контроллера Silicon Motion SM2260 и 3D MLC V-NAND производства Micron.
Помимо него, были представлены Mushkin Reactor3D и Mushkin Triactor3D.
Оба решения базируются на контроллере Silicon Motion SM2258 и 3D V-NAND, разница только в том, что первый использует тип MLC, второй – TLC.
Для обоих накопителей указаны скорости чтения/записи до 565/525 Мбайт/с (тут явно не обошлось без SLC-режима). Объемы от 128 Гбайт до 2 Тбайт.
Просьба обратить внимание: в ассортименте Mushkin уже есть модели Reactor и Triactor (первый – SM2246EN и MLC NAND, второй – SM2256 и TLC NAND), новые SSD отличаются приставкой «3D» в названии.
В ассортименте Kingston долгое время не было SSD-накопителей на «безбуферных» контроллерах – за счет крупных контрактов с Toshiba и Micron компания могла себе позволить откладывать данный шаг по снижению себестоимости. Но теперь это не так.
Познакомьтесь с первой такой новинкой: Kingston SSDNow A400 базируется на уже знакомой нам по линейке SSDNow UV400 15 нм TLC NAND производства Toshiba, но вместо четырехканального контроллера Marvell 88SS1074 здесь использован безбуферный двухканальный Phison S11.
Накопитель уже поступил в продажу по цене $44.99, $73.99 и $134.99 за 120, 240 и 480 Гбайт соответственно. Заявлено до 500 Мбайт/с на чтении и до 320-350 Мбайт/с на записи.
Впервые за долгое время падение цен на твердотельные накопители замедлилось. Индустрии непросто далась миграция на 3D V-NAND – памяти и так не хватает, продажи растут семимильными шагами, а тут часть производств пришлось выводить из оборота для модернизации. Но, похоже, этот тяжелый момент уже преодолен: начали анонсироваться первые новинки брендов третьего эшелона вроде PNY и Mushkin.
Но этот дефицит повлек за собой два явления. Во-первых, затормозил расширение класса накопителей PCI-e (Phison E7 уже больше года является экзотикой) и даже привел к исчезновению из продажи части емких SSD, когда производители стали переориентировать запасы флеш-памяти на выпуск менее емких моделей. Во-вторых, был дан толчок полноценному развитию класса «безбуферных» NAND-контроллеров. Теперь это не просто нечто дешевое и, не побоимся такого эпитета, «бледное» по производительности, как тот же SM2244LT, царивший всего пару лет назад. И ныне эти контроллеры присутствуют не только в продуктах безымянных китайских производителей.
TLC NAND получила поддержку в виде новых контроллеров с продвинутыми алгоритмами коррекции ошибок (в первую очередь LDCP) и усовершенствование техпроцессов. В итоге ресурс накопителей на этом типе памяти в целом смог сравняться с показателями старых решений на MLC NAND.
На очереди – 3D V-NAND, за которой ближайшее будущее. Посмотрим, что будет ждать нас впереди.
