在存储技术飞速发展的今天,QLC闪存凭借更高的存储密度和更优的成本控制,正在逐渐渗透主流级主流SSD市场。QLC闪存通过在每个存储单元中存储更多数据位数显著提升了存储容量,然而这一特性也导致其可编程/擦除(P/E)周期数降低。再加上早期QLC闪存由于当时技术限制,P/E次数确实低得让人担心,这让QLC闪存上来就给广大消费者留下了“不耐用”的第一印象。

但随着3D NAND堆叠技术和纠错算法的不断进步,如今的QLC闪存在性能与可靠性方面已经有了质的飞跃。我们测试过的长江存储的PC41Q、PC42Q都是采用QLC闪存的商用 M.2 SSD,就性能而言它们都是相当出色的主流级PCIe 4.0 SSD,拥有相当大容量的SLC Cache,因此在日常使用中完全能够提供接近SLC或TLC SSD的响应速度和写入体验,目前已经是不少笔记本电脑的主硬盘。
根据公开的资料,长江存储的第三代3D QLC X3-6070闪存已经能够达到4000次P/E的水平,这已经远超传统QLC的认知范畴,甚至接近部分TLC产品的耐久标准。为了打消用户对QLC闪存SSD的最大顾虑,我们进行了一场“暴力”的极端写入测试,让长江存储PC41Q经历一次浓缩的“生命周期马拉松”,验证PC41Q是否能够扛住官方标称的TBW写入量。
长江存储PC41Q简介

长江存储PC41Q是一款QLC SSD,Q就是QLC的意思,很容易懂。具体的闪存型号则是长江存储第四代QLC 3D NAND闪存X3-6070,它基于晶栈Xtacking 3.0技术打造,I/O传输速度达2400MT/s。

容量上,PC41Q提供了三个版本可选,分别是512GB、1TB和2TB,主流的1TB和2TB的连续读取速度都是5700MB/s,连续写入5500MB/s,最大4K随机读取IOPS 800K,最大4K随机读取IOPS 900K。PC41Q的TBW(总写入量)为每TB容量300TB,平均无故障时间200万小时。
测试平台与说明

测试平台配置为Intel酷睿i7-13700K处理器、微星MPG Z790 CARBON WIFI II主板,搭配32GB DDR5-6000内存。被测盘安装在直连CPU的M.2插槽上,以确保带宽不受南桥限制;系统盘则安装在连接PCH的M.2接口,避免干扰测试数据。

测试使用的长江存储PC41Q其实就是我们之前评测的那个1TB的,所以在开始耐久度测试前,它已经有了1119GB的写入量,在正式开始耐久测试前,我们对这块1TB PC41Q进行了全盘安全擦除,以清除此前评测过程中产生的数据碎片,还原SSD至出厂级的写入性能状态。

耐久度测试的方法很简单,使用IOMeter设定脚本,数据包大小为1MB,100%的顺序数据,队列深度为1,进行24/7不间断满载写入。在写入的过程中我们使用了HWinfo全程监控SSD的各项指标。
耐久度测试

从耐久度测试开始到结束一共用了20多天,由于结束的时候正好在周末,所以实际写入量已经远超原本计划的300TBW,实际写入了394TB,经过这一轮写入后,SSD的耐久度从100%降低至36%,不过这健康度其实只是SSD的SMART回报的一个数值而已,大概只是给用户一个参考,和SSD的实际寿命没关系,在多年前的耐久度测试中有不少SSD健康度变成0还活蹦乱跳的。
另外主机总计写入并不等于NAND闪存的实际写入,主机总计写入是OS向SSD写入了多少数据,而由于SLC Cache与磨损平衡算法的存在,所有SSD都有写入放大这东西,而写入放大的系数也不是固定的,像我们这样不断地写入让SSD进入QLC原始写入状态后写入放大就会小很多。
想知道写入量是否真对SSD寿命造成实际影响,可以看SMART信息里面的“可用备用空间”和“介质与数据完整性错误计数”这两项,前者就是SSD预留的OP空间剩余百分比,SMART全部都是16进制的,所以这项目前数值是64,换成算10进制就是100,也就是写入接近400TB数据后预留OP空间还是完整的。后者则是用于记录控制器检测到的、无法自我修复的数据完整性错误次数,目前还是0说明SSD还很健康。

在用完了这个PC41Q 1TB的所有TBW之后,我们重新对这个SSD分区并用CrystalDiskMark对其进行了性能测试,峰值读取速度能到5800MB/s,写入速度也有5400MB/s。

在QD1时他的连续读取也有3900MB/s,连续写入4900MB/s,4K随机读写延迟也相当低,和之前评测的数据对比的话,这SSD犹如新的一样,完全没有性能衰减。这证明了PC41Q的主控策略非常稳健,并没有因为闪存颗粒的磨损而出现明显的性能降级。
数据保持测试
在完成耐久度测试后,我们决定对长江存储PC41Q进行一次数据保持测试,JEDEC JESD218标准规定消费级SSD在掉电存放于30℃的环境时,数据应能保存一年,而这个测试是可以通过高温加速进行的,对于NAND闪存,数据流失(电荷泄漏)的速度随温度升高呈指数级增长。计算加速因子的公式如下:
AF=expEak·1Tref-1Tstress
AF:加速因子,即高温与常温下的时间比例。
Ea:激活能,JEDEC规定SSD默认为1.1 eV。
k:波尔兹曼常数,值为8.617 × 10-5 eV/K。
Tref:参考温度(通常为 30℃),计算时须转换为开尔文(K)。
Tstress:测试/高温环境温度,计算时须转换为开尔文(K)。
* 注:所有温度必须使用绝对温度(K = ℃ + 273.15)。
虽然JEDEC规定30℃放一年就够了,但我们决定测试的时长翻倍到两年,而根据公式,如果恒温箱的温度设置是100℃的话,高温下放置六个半小时,等效在30℃的环境下静置两年。

在放入恒温箱之前,我们使用urwtest软件把SSD写满了校验文件,此时PC41Q的平均校验速度是2813.964MB/s。

随后我们把SSD放到恒温箱里面100℃放置390分钟,加速老化

PC41Q在经过高温的考验后从新装到测试机上,再使用urwtest软件进行数据校验检验可靠性,SSD很顺利的通过了这项测试,没有出现数据出错的问题,只不过校验速度降低至168.42MB/s,说明闪存其实出现了电荷泄漏的现象,但校验数据没出错说明这是可逆的,我们把SSD通电放置了一晚后重新校验了一次,校验速度已经恢复到2789.32MB/s,说明文件读取速度已经基本恢复正常水平。
全文总结
最后我们来算一笔账,假设普通用户每天的写入量为30GB,这对于绝大多数家用甚至轻度办公场景来说已经是非常高估的数值,而PC41Q 1TB可提供300 TBW:
300TB×1024÷30GB/天=10240天
换算过来就大约是28年,即使是你使用强度加班,每天写入60GB,它也能坚14年,这 已远超任何笔记本与整机的质保期,而大多数用户的电脑换机周期仅为3-5年,在你换机之后也可以它从把原本的电脑上拆下来作从盘使用。

基于本次耐久度测试的数据,我们可以得出结论:长江存储PC41Q SSD在实际耐久度表现上完全达到了官方标称,甚至在超过官方TBW后依然可稳定工作,且没有性能衰减。这充分证明,在拥有优秀主控芯片、先进固件算法以及高品质原厂颗粒的加持下,QLC闪存在耐久度上的短板已被补齐。对于那些对QLC心存疑虑的用户来说,PC41Q不仅足以满足绝大多数用户在保修期内的正常使用需求,更是一块可以放心托付数据的可靠存储产品。
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