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資料安全至上:英睿達P5 Plus固態硬碟中採用的RAIN技術分析

主控、快閃記憶體、DRAM快取三大件全自產是原廠SSD的優勢之一。進入PCIe 4。0時代後英睿達推出了P5 Plus系列,提供500GB、1TB和2TB三種容量型號,儲存極客這次測試的是常用的1TB版本。

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從P5到P5 Plus,並不是從PCIe 3。0升級到PCIe 4。0介面那麼簡單。英睿達P5 Plus還首次使用了美光全新RG架構NAND快閃記憶體取代了P5上的FG浮柵架構快閃記憶體。

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RG NAND採用具有氮化矽 (SiN) 儲存層的電荷陷阱單元,字線由鎢金屬代替原來堆疊的SiN薄膜。相比FG架構能夠降低快閃記憶體單元間電容耦合問題,提高快閃記憶體可靠性。

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RG架構的控制門從多晶矽更改為金屬,可以使程式設計脈衝快速上升,支援single-pass程式設計寫入演算法,大幅提高了快閃記憶體寫入速度。

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作為原廠PCIe 4。0旗艦中價格最親民的型號之一,英睿達P5 Plus不能說完全沒有缺憾:6600MB/s的順序讀取速度比7000MB/s的大眾水平低6%左右。美光的176層3D TLC快閃記憶體在很多PCIe 4。0 SSD當中都有應用,作為美光的“親兒子”,P5 Plus並非實力不濟而是側重點有所不同。

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美光在2015年收購了企業級主控研發公司Tidal Systems,從P5開始英睿達消費級SSD也開始用上美光自家主控晶片。P5 Plus則使用了支援PCIe 4。0的美光DM02A1主控,具備一項企業級高階資料保護技術:RAIN(redundant array of independent NAND)獨立NAND冗餘陣列,它可以極大地提升SSD可靠性,但會以犧牲少量效能作為代價。效能換穩定值不值呢?我們還是先從原理來看。

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對於普通的SSD來說,用於糾錯的ECC資料儲存在快閃記憶體page的spare區域,處理不了整個page、整個block甚至是整個die發生故障的情況。儘管這類故障很罕見,不過一旦發生就是災難級的,基本上沒有挽救資料的希望。

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RAIN的原理類似於RAID陣列,不同之處是組成陣列的不是單個硬碟,而是一個個快閃記憶體die(從晶圓上取下的小晶粒,一個快閃記憶體顆粒可封裝多個NAND die)。

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美光的RAIN就是為了實現企業級SSD安全性而生。由於家用SSD普遍使用SLC快取而不適合組建RAID陣列,所以在SSD單體內實現RAID冗餘保護的必要性就更高了。RAIN可以有7+1、15+1、127+1等多種組合方式,英睿達沒有公佈P5 Plus所用的規格,但我們不難計算出1TB容量的SSD內擁有16個512Gb容量的NAND快閃記憶體die。

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如果採用15+1的RAID組,可以在標準7% OP預留空間內實現RAIN保護。由於SSD每次從快閃記憶體中讀取的資料都有1/16是用於資料保護的冗餘資料,所以順序讀寫效能會同比例下降。P5 Plus用大約6%的順序讀取速度換來了數倍安全性提升,筆者認為還是很值得。

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具體到實際使用環節,效能損失幅度會更小。儲存極客對比測試了同樣採用美光176層3D TLC快閃記憶體的英睿達P5 Plus和金士頓KC3000,後者使用的是群聯PS5018-E18主控,順序讀取速度7400MB/s,而且我專門找了一塊頂配4TB型號來對比,結果還是英睿達P5 Plus 1TB在PCMark 10完整系統盤基準測試當中取勝:

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選取最能體現家用SSD使用方式的系統啟動和遊戲載入專案進行對比:KC3000更快的順序讀取速度沒有轉化成實用效能優勢,反倒是英睿達P5 Plus在多數專案上取得了領先。

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總結來說,英睿達P5 Plus雖然不以直觀可見的順序讀取速度見長,但先進的176層堆疊RG架構快閃記憶體結合美光獨家的RAIN獨立NAND冗餘陣列技術,為玩家提供了一個兼顧遊戲效能和資料安全性的理想選擇。