一分錢一分貨,如何選擇 M.2 NVMe PCIe SSD 固態硬碟

使用過SSD固態硬碟就回不去了,因為傲人的讀取速度讓人難以忘懷,然而速度永遠不嫌慢,M.2 PCIe的固態硬碟又重新定義了傳統SSD的效能速度。目前市面上的主機板都會有M.2插槽,M.2介面的SSD硬碟有PCIe NVMe 及 SATA3兩種規格,且PCIe又有3.0與4.0的協議差異,但你知道 M.2 PCIe的固態硬碟價格落差甚大,其中學問不少,如何選擇 M.2 NVMe PCIe SSD 固態硬碟是個課題,筆者就來說明自己購入的想法。

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SSD閃存的類型

SSD沒有傳統硬碟的機械動作,主要IC有控制晶片與閃存(NAND),而一般常聽到的SLC、MLC、TLC與QLC是閃存的類型,SLC是一個單元可以存儲1個信息,MLC一個單元可以存儲2個信息,TLC則是一個單元可以存儲3個信息,以此類推,QLC(Quad-Level Cell)就是一個單元可以存儲4個信息,也就是在相同體積下能儲存更多的資料,不過單位面積容量就越高,每個單元寫入次數增多造成壽命降低外,其不同電壓狀態越多,控制上容易出現問題,此點也是QLC的缺點。

 

所以為了減少磨損並延長 SSD 的壽命,大多數的廠商已使用一些演算法,就是將寫入與刪除的動作平均分攤到各個區塊上,這樣可以避免某區塊過度頻繁而導致壽終正寢,不過再好的演算法還是比不上實質的硬體條件,SLC/MLC不容易買到,且價格昂貴,QLC寫入次壽命短,TCL可說是不錯的折衷選擇,購入SSD前一定看閃存的類型,因牽涉到寫入次數的壽命問題,不可忽視。

之前筆者購買的SSD SATA大都是SLC/MLC,如今大都採用TLC/QLC,成本節省後面對的事抹寫次數與效能不如SLC/MLC,因此為了提升SSD效能,有些控制晶片設計出利用快取來加速( 使用SLC或DRAM快取),不過近來發現採用 DRAMless 無緩衝記憶體的設計的產品也越來越多,像筆者購買的第一款無內建DRAM的WD SN550 1TB NVMe SSD就是,如下圖,僅單純NAND顆粒與控制晶片,在2280尺寸上看起來相當的簡潔,但有5年保固,就還好。

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PCIe 3.0 與 PCIe 4.0

市面上所有的SSD產品攤開來比較,除了容量、技術、規格的不同,價格差異甚大,即使同M.2 PCIe技術的固態硬碟價格也是落差不小,之前曾寫過一篇「M.2 PCIe SSD 與傳統的 SATA SSD 大亂鬥」文章,也為了NAS,購買不是以速度唯一考量的SAMSUNG 860 EVO 1TB SATA SSD,不管速度快或慢,SSD 所採用的 NAND Flash 儲存都會有寫入次數的限制,再快的速度也抵不過短命威脅的重要,因此千萬不要為了速度而忽略保固時間與TBW的寫入資料量,所以速度外,也要注意閃存的類型與TBW的數值。

回歸到SSD的本質與自己的需求來選擇的,了解SSD的基本技術是無庸置疑的,介面的選擇的確影響速度的主要判斷,早期的主機板至少都會有SATA3介面,新的主機板也都支援新的PCIe NVMe M.2介面,SATA3的讀寫速度頂多500多Mb/s,M.2 PCIe SSD機種則高傳輸速度至少 2000MB/s 起跳,輕鬆可超越 3000MB/s 不是難事,足足是 SATA 6GB/s 的數倍。

追求速度永遠是無止境的,M.2介面的SSD硬碟有PCIe NVMe 及 SATA3 兩種規格,老實說SATA3已過時,且到了捉襟見肘地步,PCIe NVMe才是王道,PCIe的版本牽涉到匯流排的效能, 一般來說,PCIe Gen3.0 x 4 的理論速度最大到3.94 GB/s,想要突破就得買PCIe Gen4.0 x 4的SSD(最高理論可達7.78GB/s),無庸置疑,PCIe 4.0絕對是未來SSD的主要戰場。

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但賣場上標榜著PCIe Gen 3.0 x 4規格,每家廠商推出的速度有有些落差,且不同的控制晶片使用的快取方式也是各有千秋,最近時常看到PCIe Gen 4.0 規格賣 PCIe Gen 3.0 價格,仔細一看,速度卻也只有PCIe Gen 3.0的極限而已,那可以買嗎?

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老實說,我的主機板沒有支援到PCIe Gen 4.0,因看到特價與PCIe Gen3 SSD 差不多,所以選擇PCIe Gen 4.0的WD_Black SN750 SE NVMe SSD(注意有「SE」的版本),採用Phison PS5019-E19控制器,支援PCIe Gen4x4傳輸介面,DRAMless 無緩衝記憶體的設計,但可利用 Host Memory Buffer 使用系統主記憶體作為緩衝,雖然速度只有PCIe Gen 3.0等級,但給了5年的有限保固,至少放心不少。

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假如主機板有支援PCIe Gen 4.0,不用懷疑,就直接買PCIe Gen4x4的SSD就對了,不過目前此規格下速度決定價格,連續讀7000MB/s、連讀寫入5000MB/s以上價格所費不貲,確實蠻多人下不了手,此時PCIe 4.0的低檔 M.2 NVMe PCIe SSD是不錯的選擇,網路上常常看到這類型特價,如聖誕節中看到 PNY CS2140 1TB PCIe Gen4x4 SSD固態硬碟,雖然速度僅達到PCIe 3.0×4的頂點而已,打著PCIe 4.0的光環,若是特價時,倒是值得入手。

若沒有特價,物廉價美的PCIe 3.0 NVMe SSD還是較划算,不過筆者較喜歡嘗鮮,買個有PCIe 4.0的外表,卻是PCIe 3.0的速度也甘之如飴,如一堆人拿蘋果手機那種品牌感受一樣,哈哈。

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購入PCIe Gen4x4 SSD注意事項

看到P家的PNY CS2140特價不到2000台幣,雖然我的主機板沒有支援到PCIe Gen4,但價格與PCIe Gen3的SSD差不多,手滑了一下就擁有了,包裝上相當簡潔的透明塑膠與厚紙板,右上方直接看到1TB容量與NVMe PCIe Gen4x4版本,速度為讀寫 3600/3200 MB/s。

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背面有詳細的規格說明,看到標註產地台灣總是特別親切,搭著PCIe 4.0的外衣,速度僅能達到PCIe 3.0的頂標,筆者特價時購買,若價格調回就不建議(個人見解)。

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PNY CS2140 採用新一代PCIe Gen4x4傳輸協議,適合遊戲玩家/創作者/商務升級,150萬小時平均無故障時間和5年的有限保固。

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撕開PNY貼紙,看到一顆控制器與儲存閃存,晶片全部集在金手指端,後半部則是裸空的狀態相當簡潔。

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背面無任何晶片與NAND顆粒,有助於散熱。

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採用Phison PS5019-E19控制器,28nm製程不支援獨立快取,支援PCIe Gen4x4傳輸介面,DRAMless 無緩衝記憶體的設計,但可利用 Host Memory Buffer 使用系統主記憶體作為緩衝,這種方式可以降低成本,價格會漂亮些。

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NAND Flash晶片使用Micron B47R家族的3D TLC顆粒,堆疊層數高達驚人176層。

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使用CrystalDiskInfo查看PNY CS2140的基本資訊,由於開拆封,藍色框內的累計讀取與寫入為0,綠色框中的規格為NVMe Express 1.4,紅色框中的傳輸模式可以清楚看到,支援的模式為PCIE 4.0×4,但筆者的主機板有點老舊,只支援PCIe 3.0×4,所以顯示在目前的模式,假如價格沒有很漂亮,原則上沒必要多花錢買到PCIe 4.0的等級,就算你的主機板支援PCIE 4.0×4也僅能跑到PCIe 3.0×4的頂標。

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筆者使用CrystalDiskMark簡單測試,數據如下圖所示。PNY CS2140雖然是PCIe 4.0,但速度只有PCIe 3.0等級,原則上沒必要多花錢買到PCIe 4.0的等級,只不過剛好遇到特價購入而已。

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Windows 11下使用AS SSD Benchmark來測試,結果數值有差上不少,難怪那多人都喜歡使用CrystalDiskMark來測試。

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再使用AJA System Test,數字也沒CrystalDiskMark那麼漂亮。

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看似美好的PCIe 4.0×4規格,但很多都是披著PCIe 4.0光環賣高價,其實一分錢一分貨,且細節藏在魔鬼裡,SSD真的與傳統硬碟不一樣,傳統硬碟只要速度與容量的選擇足以下手,但SSD有寫入次數的限制,尤其是QLC真的很短命,即使透過演算法與技巧來增加壽命,畢竟硬體的限制就在哪裡,你放心嗎?

以PNY CS2140為例,PCIe 4.0×4規格僅PCIe 3.0頂標速度,就算筆者的主機板有支援PCIe 4.0也沒用。天下武功是唯快不破,速度很重要但不是唯一考量,MTBF(平均故障間隔)、TBW(寫入總量)、廠商保固、NAND Flash晶片類型都是需要衡量的重點,個人的經驗,不管你的主機板有無支援PCIe 4.0,若PCIe 4.0的SSD價格很漂亮(趨近PCIe 3.0的SSD價格),可以購入,反之買個PCIe 4.0的SSD應該只是爽度而已,因為除非有剪影片、轉檔或是跑分等特別的需求,不然超過到讀3000M/寫3000M以上真的無感了。

 

參考文章

 

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