Чем отличаются промышленные SSD от потребительских? В теории всё понятно: первые ориентированы на эксплуатацию в суровых условиях, поэтому у них шире допустимый температурный диапазон и выше разные показатели надёжности. Однако как они достигаются на практике? Мы решили выяснить это, разобрав и протестировав два похожих накопителя из разных продуктовых линеек.

Первая модель – Transcend SSD452K. Он выпускается для промышленных систем, поэтому вы не найдёте его в рознице. Накопитель поставляют организациям под заказ в коробках по 4 штуки. Индивидуальной упаковки у этого SSD нет. Доступны варианты с ёмкостью от 64 Гб до 2 Тб. Нам на обзор досталась самая популярная модель на полтерабайта.

Внешний вид промышленного SSD Transcend 452K

Вторая модель – Transcend SSD230S. Этот накопитель впервые появился на рынке в 2017 году, и с тех пор его обзор не делал только ленивый. Однако на доставшемся нам экземпляре стоит дата производства «сентябрь, 2019». За два года в нём многое могло измениться, так что есть дополнительный повод вскрыть SSD и прогнать бенчмарки.

SSD потребительского класса Transcend 230S

Цифра 2 в маркировке 230S указывает на использование памяти TLC 3D NAND. Судя по заявленным характеристикам, память такого же типа установлена и в 452K, что упростит их сравнение.

Вскрытие

По виду оба экземпляра – обычные накопители форм-фактора 2,5″ в алюминиевых корпусах толщиной 6,8 мм (подходят для тонких устройств) с интерфейсом SATA III (6 Гбит/с). Как обычно, дьявол кроется в деталях.

Сравнение 452K и 230S бок о бок

Здесь и далее для удобства сравнения все изображения приводятся парами: слева 452K (или его результаты), справа – 230S.

После снятия крышки общая картина выглядит максимально сходно: у обоих SSD вся электроника занимает 2/3 объёма, платы обращены тыльной стороной и на них видны посадочные места для чипов памяти (NAND и RAM). Это следствие унификации производства – как в ряду 452K, так и 230S у Transcend есть модели разной ёмкости, выпускаемые на тех же платах. Однако разводка плат у 452K и 230S отличается. Особенно хорошо это заметно с лицевой стороны.

Тонкие отличия между 452K и 230S

У 230S и 452K независимо от объёма используется 4-канальный режим обмена между контроллером и массивом NAND Flash.

Контроллер

Внутри обоих SSD мы видим контроллеры Silicon Motion серии SM2258 с технологией коррекции ошибок NANDXtend и алгоритмами выравнивания износа ячеек. Их использование призвано увеличить практический срок службы накопителя в несколько раз.

Маркировка на контроллерах слегка отличается: “G AB N2UX30.00” у модели 230S и “H AB N2TC56.00” у 452K. Поначалу я подумал, что это просто разные номера партии и прошивки, однако затем увидел, что даже размеры микросхем SM2258 отличаются: 14×14 мм у 230S и 12×12 мм у 452K. То есть, между 2258G и 2258H есть существенные отличия.

Как пояснил представитель Transcend в ответ на мой запрос, отличия у 2258H функциональные.

«Мы можем настроить прошивку SSD452K в соответствии с требованиями клиентов. Например, активировать функцию Intelligent Power Shield, включить или отключить DevSleep и DIPM, а также шифрование AES».

Поясню подробнее. Контроллер SM2258 содержит аппаратный генератор случайных чисел (TRNG) и поддерживает протокол безопасности TCG Opal, обеспечивая шифрование на лету по алгоритму AES с длиной ключа 256 бит и хеш-функцией SHA-256.

В быту TCG Opal не используется и пользователь ничего об этой функции не знает. Он попросту никак не замечает криптозащиту в работе, поскольку не управляет ключами.

У 230S шифрование используется только в фоновом режиме для того, чтобы по команде Secure Erase можно было удалить предустановленный ключ и мгновенно уничтожить всю информацию на SSD без возможности её восстановления. Крайне полезная вещь при утилизации накопителей и их возврате по гарантии.

Возможности 452K шире. После консультации с производителем, партию этих накопителей могут прошить так, чтобы использовать с Microsoft eDrive Bitlocker и ПО корпоративного класса, обеспечивая оптимальный баланс между скоростью, надёжностью и безопасностью.

Блоковая диаграмма контроллера SM2258

По умолчанию скоростные оптимизации у 230S и 452K одинаковые. И там, и там для ускорения операций записи в SM2258 используется режим с предварительным SLC-кэшированием. После исчерпания кэша происходит прямая запись в основной массив флэш-памяти (Direct-to-TLC) – тесты это хорошо показывают.

Заявленные скоростные характеристики обоих SSD взяты из спецификаций контроллера, и они близки к практическому потолку интерфейса SATA III:

  • последовательное чтение: 560 Мб/с;
  • последовательная запись: 520 Мб/с.

DRAM-кэш

SM2258 использует 16-битный интерфейс подключения DRAM и поддерживает память DDR3/L. В рамках технологии «нативная очередь команд» (NCQ) он кэширует и упорядочивает до 32 последовательных запросов на чтение/запись, существенно экономя ресурс ячеек флэш-памяти.

У Transcend SSD452K и 230S DRAM-кэш представлен модулем Samsung SEC 928 с маркировкой K4B4G1646E-BYMA. Это чип стандарта DDR3L-1866 объёмом 4 Гбит (512 Мб) – ровно столько нужно накопителю на полтерабайта для быстрой трансляции адресов.

Модели объёмом 1 Тб оснащаются второй микросхемой SEC 928 (с обратной стороны у 452K и под основной у 230S), доводя объём DRAM-кэша до гигабайта. Использование собственной RAM на борту SSD ускоряет операции чтения/записи по случайным адресам, доводя заявленную скорость операций ввода/вывода за секунду до 95 000 IOPS. Проверим это в тестах.

Бенчмарк HDTunePro

Максимальная скорость близка к заявленной у обоих накопителей – выше 85 тыс. IOPS. Если говорить о пиковых значениях, то модель 230S оказалась чуть быстрее. Зато 452K явно стабильнее. Взгляните на график – практически прямая линия у промышленного SSD и множество впадин у потребительского.

NAND Flash

Чипы флэш-памяти в присланных экземплярах SSD имеют логотип Transcend. Насколько мне известно, эта компания не выпускает NAND Flash сама. Обычно она заказывает память у Micron, Samsung и WD. Если оригинальную маркировку модулей памяти я легко читаю и нахожу по ней полные спецификации, то внутренние обозначения Transcend вида 41-4460-D02DT T1926 F21191 PI02153 самостоятельно расшифровать не удалось. Представитель компании ответил, что 230S оснащается 64-слойными микросхемами 3D NAND TLC. Производителя в данном случае указывать нет смысла, поскольку он может измениться в следующей партии.

В 452K используется более новая 96-слойная 3D NAND TLC (поколение BiCS4). Для выпуска промышленных SSD Transcend покупает пластины с кристаллами флэш-памяти у WD (концерн организовал совместное производство памяти с Toshiba) и самостоятельно выполняет корпусировку микросхем.

В обоих дисках неформатированная ёмкость составляет 576 Гб, из которых 512 Гб доступны пользователю, а 64 Гб зарезервированы под служебную область. Она играет сразу две роли. Во-первых, из неё автоматически выделяются новые блоки для замены изношенных ячеек. Во-вторых, в отдельных сценариях работы она также используется как SLC-кэш.

У промышленного SSD 452K среднее время наработки на отказ (MTBF) составляет 2 млн. часов, а заявленный ресурс ячеек памяти – три тысячи циклов записи/стирания (3K P/E). То есть гарантированный объём записи – 3520 Тб. Проще говоря, вы можете полностью перезаписать накопитель более 7 тысяч раз.

На фоне промышленных SLC-накопителей это не так уж много, однако их не делают такими же ёмкими и доступными по цене. Современные SSD на базе MLC теперь обладают сравнимым ресурсом перезаписи из-за более тонкого техпроцесса. При этом они стоят дороже и потребляют больше энергии.

В эпоху повального перехода на «одноразовую» память QLC с типичным ресурсом менее 1K P/E, применяемая в SSD 452K TLC 3D NAND выглядит золотой серединой, но только в сочетании с контроллером, обеспечивающим продвинутые алгоритмы коррекции ошибок. Именно такие устанавливают в промышленные модели SSD, заодно применяя дополнительные твики на уровне прошивки.

Тесты

Базовый тест производительности для 230S доступен в фирменной утилите SSD Scope, а вот для 452K потребуется SSD Scope Pro. Она предоставляется Transcend по запросу и отличается от обычной версии SSD Scope поддержкой промышленных накопителей.

Тест скорости в SSD Scope / Pro

Результаты замеров скорости в SSD Scope (Pro) у 452K и 230S отличаются в пределах погрешности. Более того, они совпадают с оценкой CrystalDiskMark в настройках по умолчанию, поскольку SSD Scope использует методику тестирования этой опенсорсной утилиты.

Более наглядные результаты можно получить, задав максимальный объём чтения/записи (64 Гб) и трёхкратное повторение.

Сравнение 452K и 230S в CrystalDiskMark

Как видим, результаты двух SSD очень близки. При последовательных операциях чтения/записи чуть быстрее оказывается промышленный накопитель, а при случайных – потребительский. Впрочем, разница крайне мала, чтобы делать какие-то выводы.

AS SSD

Утилита AS SSD Benchmark показывает, что у 452K лучше оптимизировано многопоточное чтение секторами по 4 Kб. В результате и общая оценка у него чуть выше, чем у 230S.

В реальной работе пользователь видит высокие пиковые скорости любого SSD из-за эффекта SLC-кэширования. При операциях с мелкими файлами максимальные и средние скорости отличаются мало, но всё меняется при записи больших объёмов данных, которые не умещаются в кэш.

Оценить скорость самого массива флэш-памяти помогает бесплатная утилита Victoria, автор которой (Сергей Казанский) возобновил её развитие и добавил поддержку SSD.

Тест 230S в Victoria 5.22

График посекторной записи у 230S снова вышел неровным. В режиме Direct-to-TLC максимальная скорость записи составила 345 Мб/с, минимальная – 157 Мб/с, а средняя – 251 Мб/с. Процедура перезаписи накопителя заняла 43 минуты 52 секунды.

Ситуация с 452K принципиально отличается. После краткого пика (эффект кэша) мы практически наблюдаем изолинию. Максимальная скорость записи выросла до 463 Мб/с, средняя – до 347 Мб/с, а минимальная – до 231 Мб/с. В результате перезапись того же объёма (512 Гб) заняла 34 минуты и 54 секунды – на 9 минут быстрее!

Тест 452К в Victoria 5.22

Максимально зарегистрированные температуры у обоих SSD оказались одинаковы – 62°С. Пусть вас не пугает красное окошко CrystalDiskInfo. Эта утилита была создана для мониторинга состояния HDD, которым такой нагрев действительно может повредить. Здесь же измеряется температура контроллера, для которого производитель указывает два порога: 75°С у коммерческих моделей и 85°С у промышленных.

Представитель Transcend пояснил, что предоставленный на обзор экземпляр 452K не проходил сертификацию на работу в расширенном температурном диапазоне (-40°C ~ 85°C). Однако по запросу заказчика компания готова предоставить партию SSD452K, надёжность работы которых проверялась в конкретных условиях, включая повышенную температуру и вибрационную нагрузку. Подробнее процесс описан здесь.

Пиковая температура SSD

Выводы

При беглом взгляде у промышленных SSD производства Transcend не заметно каких-то явных отличий от потребительских. В них используются одинаковые корпуса и максимально идентичная начинка. В данном случае это контроллер SMI SM2258, 3D TLC NAND и DRAM-кэш DDR3-1866 на 512 Мб от Samsung.

Никакой дополнительной защиты на физическом уровне у индустриальных накопителей также нет, да она им и не требуется – всё решают спецификации контроллера, подбор компонентов и нормы производства.

Особенности SSD452K кроются в мелких деталях. У него оптимизирована разводка платы, установлена новая память BiSC4 и слегка отличается версия контроллера SM2258 (H вместо G). В промышленных SSD используется другая прошивка и продвинутая коррекция ошибок. К тому же, при их тестировании производителем применяются более жёсткие условия, что даёт основания рассчитывать на беспроблемную работу и некоторый запас прочности.

По документации производителя SSD 452K выдерживает удары до 1500 G длительностью полсекунды в любых направлениях. Он не чувствителен к вибрационной нагрузке на частоте 10 – 700 Гц вплоть до 2,17 G.

Если у потребительских решений показатели могут отличаться от партии к партии, то для устройств промышленного назначения Trancend проводит расширенную сертификацию. Она гарантирует работоспособность SSD в тех условиях, которые указал при заказе клиент.

На мой взгляд, эксплуатационные параметры обоих накопителей можно ещё немного улучшить, просто добавив термопрокладку. Она заполнит пространство между контроллером и корпусом, превратив последний в алюминиевый радиатор. Заодно эта амортизирующая вставка будет гасить удары и надёжнее зафиксирует плату, чем 2-3 микровинта. Жаль, что такая самостоятельная доработка приведёт к потере гарантии. На боковых гранях SSD есть два винта, заклеенные контрольной лентой. Если её снять, то останется индикация вскрытия корпуса.

Из-за ограничений по времени в рамках подготовки статьи не было технической возможности проверить ресурс присланных SSD. Однако платформа на базе SMI SM2258 + 3D NAND TLC нам уже встречалась и успела себя зарекомендовать как достаточно надёжная.

Если же вы столкнётесь с браком (а он бывает у всех), то промышленные накопители проще обменять по гарантии. В ней меньше оговорок по условиям эксплуатации, а единственным реально значимым критерием являются показатели износа, считываемые из SMART. За них переживать не приходится, поскольку вряд ли вам удастся записать 3,5 петабайта в течение трёх лет.