PCIe 3.0 x4 NVMe 固態硬碟競賽:晉升 ≥3000MB/s 寫入速度俱樂部

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AMD 和 Phison 攜手合作,加速催生消費性 PCIe 4.0 x4 NVMe 固態硬碟控制器,相關固態硬碟實體產品,在 2019 年下半年陸續登場開賣。這些以 Phison 型號 PS5016-E16 控制器構成的固態硬碟,最高循序存取速度上看讀取 5,000MB/s、寫入 4,400MB/s,幾乎是 PCIe 3.0 x4 NVMe 中等(階)產品的 2 倍,對玩家來說著實很具有吸引了。

不過截至目前為止,仍然只有 AMD 第三代 Ryzen 和 Ryzen Threadrippe 處理器暨平台,原生內建支援 PCIe 4.0 匯流排介面,Intel 方面的產品可還有得等。從雙方在桌機的市占率來看,AMD 大約占有 20% 比例(最新統計數據或許更高),PCIe 4.0 介面平台的市場滲透率仍然算是低,多少連帶影響到 PCIe 4.0 x4 NVMe 固態硬碟市場規模。

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更現實的是價差因素,以 1TB 容量產品為例,PCIe 4.0 x4 NVMe 自 7,500 元左右起跳,但 PCIe 3.0 x4 NVMe 大約只要 3,200 元就能買到,入門價達到倍數之多。當然了,市場上的產品五花八門,性能等級變數不容忽略。就 PCIe 3.0 x4 NVMe 產品裡相對較佳者來看,大多集中在 4,200~5,400 元,仍然比 PCIe 4.0 x4 NVMe 便宜約 38~78% 不等。

在電腦平台並未支援 PCIe 4.0,固態硬碟亦有相當價差等前提下,前述相對較佳者的 PCIe 3.0 x4 NVMe 產品,理應當更為適合多數人。這類產品的衡量指標,是官方標示寫入速度達 3000MB/s,其讀取普遍有 3,400MB/s 左右,片面性能落差縮小到 33~47% 左右。無論是新組裝電腦或升級,使用 AMD 或 Intel 平台,都是實惠或說務實的選項。

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市場參考價格訪查時間:2020-04-23。
基於這樣的考量點,商借來幾款這類型產品,包含 ADATA、Pioneer、Seagate、Team、WD 等品牌。容量統一設定為 1TB 版本,推測這應該是玩家族群的熱門容量選項,如果使用需求高達 2TB,那麼這些產品大多有相對應版本。所借得產品都是採用 TLC 3D NAND,控制器主要來自 Phison 和 SMI 兩家,僅 Western Digital 強調自家開發設計。

Phison 型號 PS5012-E12 控制器,市場能見度可說是相當高,為數不少品牌採用這解決方案。反觀 SMI 型號 SM2262EN 控制器,官方參考性能值並不亞於 PS5012-E12,惟獨台灣市場上所銷售產品裡,其占比相對而言是低於 Phison 一些。兩者共通點部分,介面基礎規格同為 PCIe 3.0 x4 NVMe 1.3,皆具有 8 個快閃記憶體資料傳輸通道。

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市場參考價格訪查時間:2020-04-23、1TB 容量版本。

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由於這些產品推出銷售時間長短不一,有些甚至已經累積了相當口碑,所以單獨介紹部分就不贅述太多了,以下正式開始吧~

ADATA XPG SX8200 Pro
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相較於競品廣為採用 Phison 解決方案,ADATA 反而選擇了 SMI SM2262EN,而且是極少數設計配置、調校,將寫入速度衝高到 ≥3,000MB/s 的廠商之一。其 1TB 容量版本為雙面線路設計布局,得留意也只有這個版本寫入速度能達到 3,000MB/s,產品另外內附薄型黑色銘板散熱片(黏貼於控制器這一面),可視主機板、筆電的散熱設計形式來運用。

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附加軟體主要為 SSD ToolBox,可以查看裝置 SMART 等狀態、更新韌體(實際上是連接至官網,仍得自行下載)、執行磁碟與作業系統最佳化(大致上是有類似於 SSD Fresh 這類工具軟體的作用),另外還有系統轉移、備份好幫手 Acronis True Image,硬、軟體搭配組合可謂完備。

Pioneer APS-SE20G
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在光碟 / 燒錄機市場需求急遽萎縮之後,Pioneer 延伸觸角推出固態硬碟產品,轉眼間也有幾年時間了。APS-SE20G 是植基於 Phison 解決方案,1TB 容量版本為單面線路設計布局,多少有利於整體散熱處理、裝配在筆電上。附加軟體部分則是從缺,得自行另外找尋第三方工具軟體,來補足日常使用上所需。

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Seagate FireCuda 510
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FireCuda 系列源自硬碟時代,早先是固態混合硬碟機(SSHD)所用,Seagate 重加入消費性固態硬碟市場之後,這系列也成為高階定位產品的代表。FireCuda 510 選用 Phison 解決方案,全都採雙面線路設計布局,得留意 1、2TB 容量版本才能達到 3,200MB/s 寫入速度。另外在前面的重點規格彙整可看出,官方所開出性能與設計寫入耐用度參考值,可是相當的高。

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附加軟體可說最為全面,SeaTools SSD 除了基本常見功能之外,也提供其他附加軟體的取得捷徑。Disc Wizard 即為 Acronis True Image 客製化版本, Seagate 版本 / 組建相對算是比較新,而 SeaTools 早在硬碟時代便已經有,這是較為全面性的碟機狀態偵測工具,諸如此類可說是硬、軟體再完備不過。

T-Force Cardea Zero Z340
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Cardea Zero Z340 是 T-Force 新推出產品,其標籤並非一般貼紙,它可是 Team 專利堆疊技術散熱片,結構上將石墨烯、銅箔等材質膠合在一起,厚度不到 1mm 強調具備 9% 或以上的降溫效果。核心植基於 Phison 解決方案,1TB 容量版本為雙面線路設計布局,自然是只有一面配置那散熱片,並且僅這個版本寫入能達到 3,000MB/s。

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主要附加軟體 SSD ToolBox,最新版本早在 2018 年釋出,碟機資訊功能有待改進,因為沒能正確辨識出匯流排介面規格,倒是另外內建 Data Migration(資料轉移)功能看似有趣。在官網還能發現 NVMe 驅動程式,只不過看來是 Windows 7 所適用的 Microsoft 官方更新修正檔,若使用 Windows 10 作業系統大可忽略之。

Western Digital WD Black SN750
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WD Black 系列提供標準與配備散熱片兩種版本選擇,後者價格雖然略高一些,它可是採用來自 EKWB 的散熱片。其核心強調基於自家設計解決方案構成,包含採用旗下品牌 SanDisk 的快閃記憶體,1TB 容量為單面線路設計布局。不過也得留意到,僅 1TB 版本可達 3,000MB/s 寫入速度,而且即便是 2TB 容量也例外。

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由於和 Seagate 同為硬碟老字號廠商,附加軟體自然也是不含糊,SSD Dashboard 基本作用大同小異,但是額外具備遊戲模式開關、效能監視等功能。所提供系統轉移、備份軟體,也是 Acronis True Image 客製化版本,儘管版本 / 組建看來已經有幾年沒有進行更新,基本使用體驗未必會相差太多。

T-Force Cardea Zero Z440
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最後附帶一提 Cardea Zero Z440,這是由 Team 另外借出的 PCIe 4.0 x4 NVMe 產品,設定用來當參考比較組。想當然耳,這屬於 Phison 解決方案產品之一,Team 同樣為它配備石墨烯複合結構散熱片,印刷電路板也是雙面線路設計布局。包含附加軟體元素也一致,十足兄弟產品、系出同門的味道,所以就不多加贅述了。

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基準性能測試
性能實測首先來看 AIDA64 Disk Benchmark 的 Linear Write(線性寫入),藉此窺探 SLC Cache 設置策略,重點如加速值、作用容量、飽和之後的變化等,檔案傳輸通常能感受到實質差異。以下都在執行 secure erase 之後才展開試驗,就基本而言都是數值越高越好,真實使用得留意動態設置策略,大多會依已使用容量來縮減作用容量範圍。

XPG SX8200 Pro 調校足以作為代表,一般日常使用應該不容易遭遇到顯著的降速現象,而 WD Black SN750 儘管加速範圍僅約 3%,但飽和之後的速度變動至少 1,500MB/s 起跳。另外是 APS-SE20G 和 FireCuda 510 傾向相近,作用容量範圍雖然有限且有所波動,但飽和之後大多維持在近乎 1,000MB/s 以上速度。

測試平台
  • 處理器:AMD Ryzen 7 3700X
  • 主機板:ASUS ROG Crosshair VIII Hero(Wi-Fi)
  • 顯示卡:Sapphire Pulse Radeon RX 5600 XT
  • 記憶體:Klevv Cras X RGB DDR4-3466(KD48GU880-34A170X)
  • 系統碟:Plextor M9PeGN 512GB
  • 測試資料碟:Kingston KC2000 1TB x 2(組建 RAID 0)
  • 作業系統:Microsoft Windows 10 Pro 64bit(1909)

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● XPG SX8200 Pro。

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● APS-SE20G。

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● FireCuda 510。

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● Cardea Zero Z340。

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● WD Black SN750。

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● Cardea Zero Z440。
基準測試部分盡可能化繁為簡,只取 ATTO Disk Benchmark 和 CrystalDiskMark 等幾項軟體作為代表,原則上也只會提及表現較佳者,避免過多圖文導致大家霧裡看花。大抵而言,這些產品普遍能跑出合乎標示值的表現,只不過通常得在一定佇列深度之類條件下才能達成,4K 隨機存取狀況自然也是相同。

ATTO Disk Benchmark 測得最大速度,是 APS-SE20G 與 FireCuda 510 稍微突出,就平均而言 WD Black SN750 居次。CrystalDiskMark 單論讀取與寫入,XPG SX8200 Pro 反而竄起,只不過它在混合模式落後競品相當幅度。另外是 WD Black SN750,儘管各速度值未必最佳,但受佇列深度的影響相對算小。

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4K 表現在 ATTO Disk Benchmark 測試結果方面,QD1 條件以 APS-SE20G 和 Cardea Zero Z340 表現較佳,只不過在 QD8 卻翻盤墊後,反由 FireCuda 510 竄起並遙遙領先。CrystalDiskMark 同樣出現兩極結果,Q1T1 條件以 XPG SX8200 Pro 表現最佳,然而它在 Q32T16 條件墊後,結果仍然由 FireCuda 510 勝出。

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另外透過 Anvil’s Storage Utilities 進階測試,來取得 4K 隨機存取 IOPS 表現,寫入整體上 APS-SE20G 表現最為理想、Cardea Zero Z340 居次,讀取則由 Cardea Zero Z340 勝出、APS-SE20G 居次。混合模式也由 Cardea Zero Z340 包辦,只是和競品之間的差距不大,APS-SE20G 和 WD Black SN750 表現都頗為相近。

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應用模擬測試
看完基準表現之後,再來進入進階表現試驗部分,綜合模擬測試指標 PCMark 10 儲存測試,XPG SX8200 Pro 表現亮眼。細部成績進一步參考、比較之,XPG SX8200 Pro 雖然在 cp2、cps1、cps2 落後相當幅度,但是靠著其他諸多項目領先獲得最高總評,次佳表現者則為 APS-SE20G 與 Cardea Zero Z340。

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PCMark 10 磁碟性能一致性測試,相對嚴苛測試多種階段下的性能變化,有類似於髒碟測試這用處。總評最佳表現者為 FireCuda 510,次之是在系統碟模擬測試勝出的 XPG SX8200 Pro,而 WD Black SN750 又和它相去不遠。綜觀細項成績,同樣沒有絕對的強者,對一般人 / 應用來說,大可取總評成績作為參考標的。

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另外針對專業工作者之類應用,執行 SPECworkstation 所包含磁碟性能表現,由於細部數據眾多且繁雜,大可以各類型應用模擬的 Storage 總和作為代表。XPG SX8200 Pro 表現算是亮眼,僅在 General Operations 類群(內含 mozillaVS、7z 等項目)反而出現墊底的結果,次之則為 FireCuda 510,而且它可以說擁有更好的平衡性。
(編按:礙於平台的上傳圖片數量限制,SPECworkstation 只貼出總和結果,各類型應用的進階資訊犧牲掉......)

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日常應用測試
接著進行日常應用試驗,將測試平台的備份影像檔還原至各產品上,透過 BootRacer 試驗 Windows 10 作業系統啟動速度。啟動至出現登入畫面表現最佳 6 秒鐘,接著從登入畫面到桌面則是 21 秒,總和勝出者是 FireCuda 510、次之為 XPG SX8200 Pro,就整體而言差異感並不算多麼大。

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BootRacer 這小菜一疊的測試,搭配 PCMark 10 儲存測試細項成績來看(boo 項目),可說是不謀而合。那麼在遊戲應用上又是如何呢?Final Fantasy XIV:Shadowbringers benchmark 測試內含場景載入時間,因此選定以此作為代表,簡單取總載入時間來看,是以 XPG SX8200 Pro 表現為最佳。

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檔案傳輸試驗設定了幾種情境,寫入部分可連帶觀察到,SLC Cache 設置策略的影響性。Uplay 平台遊戲 Ghost Recon Breakpoint 傳輸複製,XPG SX8200 Pro 讀取雖然落在中下範圍,但寫入表現極佳。而在攝 / 錄影玩家、工作者部分,RAW 組合由 Cardea Zero Z340 勝出,影音檔則是 XPG SX8200 Pro 有極佳寫入速度。

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至於在一般日常使用,或者內容創作之類應用所產生大檔,通常可以測得最理想讀取速度。這回合勝出者反而是 WD Black SN750,反觀 XPG SX8200 Pro 儘管讀取表現稍慢,但是寫入能緊追在後。至於零散檔案,APS-SE20G 以些微之差領先 FireCuda 510,其餘就整體來說並沒有多大的差距。

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前面並未與 PCIe 4.0 x4 NVMe 代表組產品相較,但是不難看出大致的差距傾向,其循序存取速度確實很有吸引,4K 隨機存取差距則視條件而定。尤其在應用模擬測試方面,比較差距又再縮小了不等幅度,或許可以說基於本質架構與電腦系統特性因素,使得 PCIe 4.0 x4 NVMe 尚未能有絕對的壓制力。

至於主角 PCIe 3.0 x4 NVMe 產品方面,ADATA XPG SX8200 Pro 常有亮眼表現,儘管較高佇列深度條件看來不利於它,卻並未折損模擬應用測試的表現。居次的可算是 Pionner APS-SE20G,它血緣和 T-Force Cardea Zero Z340 相近,但兩相比較看來表現較為平穩,對於這般結果應該不用感到意外。

這 3 款產品價格都不超過 4,500 元,衡量與 PCIe 4.0 x4 NVMe 比較組的性能與售價差距,可以歸類成高性價比代表。超過 5,000 元的 Seagate FireCuda 510 和 Western Digital WD Black SN750,基準與應用模擬測試等多處於拉鋸戰,這唯二高價組代表並沒有絕對的優劣,大可依照個人品牌喜好來抉擇。
 
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Day_knight

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AIDA64測試中,Block Size設定大小不全然一致,這樣比起來似乎不太公平喔。
 

laudmankimo

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雖然人類對速度的追求永無止境,但是超過3000MB/秒的寫入速度具體來說有什麼用途?8K影像編輯用嗎?
 

bisheng

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雖然人類對速度的追求永無止境,但是超過3000MB/秒的寫入速度具體來說有什麼用途?8K影像編輯用嗎?

這近乎是申論題等級的 好問題 :oops:
最簡單來說,在 SLC Cache 沒被塞爆的前提下,
任何應用是都能受惠,只差在感受強烈與否。
 

laudmankimo

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這近乎是申論題等級的 好問題 :oops:
最簡單來說,在 SLC Cache 沒被塞爆的前提下,
任何應用是都能受惠,只差在感受強烈與否。

填0的速度無與倫比,依稀記得20多年前曾經用組合語言的BIOS呼叫 int 13h把一顆corner 120G硬碟整顆填0,據說老外對隱私很重視,硬碟在丟掉之前都必須抹除,也就是填0,這個時候3000MB/S的速度就可以發揮優勢了,整顆1TB的SSD填0 也只需要3.33秒,相當的節約時間
 

juker125

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看來各家對於主控的調校差異滿大的。
不同的產品對於不同的應用產生截然不同的測試結果。
若能搭配各張卡片的發熱程度來比對,或許能提供更全面的效能參考依據。
尤其現在高速的NVME SSD 都可能在壓力測試期間過熱降速。
 

tseraphim

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填0的速度無與倫比,依稀記得20多年前曾經用組合語言的BIOS呼叫 int 13h把一顆corner 120G硬碟整顆填0,據說老外對隱私很重視,硬碟在丟掉之前都必須抹除,也就是填0,這個時候3000MB/S的速度就可以發揮優勢了,整顆1TB的SSD填0 也只需要3.33秒,相當的節約時間
Secure Erase 似乎更快 另外請教 1T填0 3.33秒的話 換算秒速是 333Gb/s 是比正常標示還快的意思嗎?
 

laudmankimo

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Secure Erase 似乎更快 另外請教 1T填0 3.33秒的話 換算秒速是 333Gb/s 是比正常標示還快的意思嗎?
阿 我算錯了嗎 1TB應該是10進制不是2進制 不管如何 那是想不出應用方式只好胡言亂語 正常人買SSD回家用不會把抹除速度當成第一考量 我後來有想到新的應用 線上多人會議影片剪輯 寫程式的有中央集中式的版本控管與多人編輯自動合併 美術畫圖的也有線上繪圖接力 唯有製作影片一直以來似乎都是單幹 思維僵化與日更壓力導致影片品質每況愈下 多人線上合作製片可能可以解決這個問題!?(並用上超高寫入速度的SSD) 畢竟現在除了是大鎖國時代還是全民皆導演時代