從 2015 年第一季 Intel 推出消費級的 Intel SSD 750 系列固態硬碟,宣告 PCI Express 制式的超高速固態儲存技術正式飛入尋常百姓家 (雖然僅限於頂級消費族群) 算起,不知不覺到現在已經經過將近兩年的時間了。

在這兩年的時間裡 PCI Express SSD 始終憑藉著將近 3 倍的讀寫速度睥睨群雄,在價格已經略有鬆動的現在逐漸成為了大家會考慮的選項,一方面可供選擇的款式也漸漸多了起來,我想是時候寫一篇文章專門討論這類高級的「玩具」了。

選擇 PCI Express SSD 要考慮的指標

在開始實際從市面上可購得的產品與其規格做比較與評選之前,我們得先研究一下要挑選一款適合自己需要的 PCI Express SSD 需要考慮的指標項目到底有哪些 (其實跟買一般固態硬碟的考慮因素沒有太多不同)。

讀寫速度

基本上會去買固態硬碟大概著眼的都是這類新興儲存裝置驚人的讀寫速度吧?就算是傳統的 SATA 制式 SSD 的讀寫速度也幾乎都在傳統硬碟的 2 ~ 4 倍之上,在電腦規格與性能都沒有大幅提升的這幾年來說顯得非常突出與吸引人。

以目前的狀況來說 NVMe + PCI Express 制式的 SSD 絕大多數讀寫速度都在 1000 MB/s 上下,除了少數幾款基於 TLC NAND 快閃記憶體的入門產品寫入速度表現較差,與傳統 SATA 固態硬碟相仿之外,應該在寫入部分至少都能達到 800 MB/s 的等級,畢竟如果讀寫速度當中有任一項低於 500 MB/s,就沒甚麼額外花大把鈔票與占用額外 PCI Express 通道去買 NVMe + PCI Express SSD 的意義了。

控制器介面制式

這點對於 PCI Express SSD 來說是比較重要的考慮因素 (不過會隨著時間發展變得越來越不重要),之所以會有這個問題,要回到透過 PCI Express 介面傳輸資料的 SSD 剛剛誕生於這個世界的時候開始,當時我們並沒有給 PCI Express 設計新的控制器介面規格,而是繼續使用我們已經在一般硬碟上面使用好多年的 AHCI (進階主機控制器介面)。

不過 AHCI 只有單一指令佇列,而且佇列深度只有 32 個指令、只支援單一插斷與發出指令時會有同步鎖 (Synchronization Lock)、指令格式並未針對 NAND 快閃記憶體的設計優化等問題顯然很難完整發揮 PCI Express SSD 的性能 (初代 PCI Express SSD 雖然有比普通的 SSD 快,但在 IOPS 上成長不多),於是才有了 NVME 介面的誕生。

NVME 介面的全稱是非揮發性記憶體主機控制器介面,從名稱上就可以很容易了解到這個介面是專為固態硬碟的存儲設計與模式去最佳化的,因此時至今日基本上在考慮 PCI Express SSD 時我只建議你採購基於 NVME 介面的產品,實際上從去年開始推出的 PCI Express 大多也沒有推出 AHCI 版本了,目前基於 AHCI 介面的 PCI Express SSD 大多是已經屯在倉庫裡很久的庫存品 (而且 NVME 是從企業用 SSD 開始推的,所以連企業市場也很難看到基於 AHCI 介面的 PCI Express SSD 了)。

顆粒類型

這基本上是從 SSD 這東西剛出現開始就是大家很在意的問題了,實際上也是最直接根本影響 SSD 各項特性參數的規格之一,但老實說在 PCI Express SSD 這等級的產品來說,我認為反而不是一個很重要的問題。

基本上 SSD 所使用的 NAND 快閃記憶體顆粒可以從兩個不同的觀點下去分類,首先第一種觀點是從資料儲存的方式下去區分的 (實際上這也是絕大多數人最耳熟能詳的分類方法),根據單一儲存單元所能存放的資料位數的不同將 SSD 區分為 SLC、MLC 與 TLC (以後可能還會有 QLC) 等分類。

我們知道 SSD 用來儲存資料的方式是透過電壓激發將電子移入絕緣層將儲存單元充電來保存資料的,SLC 的全稱是 Single Level Cell,單一儲存單元內只能存放 1 個 bit 的資料,因此儲存單元只有 0 (未充電) 與 1 (已充電) 兩種,是最單純的設計,而相對來說同一儲存單元被反覆修改的頻率也最低,因此有著壽命最長、寫入速度最快的優點 (注意,這裡講的只是一般性的原則,實際情況未必如此)。

而目前最廣泛應用於中高階產品的 MLC 則是 Multi-Level Cell 的縮寫 (之所以不叫 DLC 是因為當時人們沒預想到未來會有 TLC 的出現 XD),MLC 在單一儲存單元內可以存放 2 個 bit 的資料,也就是儲存單元可以有 00 (完全未充電)、01、10、11 (完全充電) 四種不同的模式,因此最顯著的特色就是儲存密度遠比 SLC 來的高,所以在 MLC 出現之後一般人買得起的 SSD 才開始出現 TB 級的產品,但是相對來說寫入速度與壽命就沒有 SLC 表現這麼好了 (再次強調,這是一般性原則,不考慮廠商做的各種改進技術的狀況)。

至於 TLC 呢,全名是 Triple-Level Cell,與 SLC、MLC 之間的差異很類似,TLC 是進一步將單一儲存單元內可以存放的資料增加到 3-bit (這意味的儲存單元會有 000、001、010、011、100、101、110、111 八種不同狀態),所以儲存密度又比 MLC 高了一倍,成本也較低,MLC 相較於 SLC 來說的缺點也就更加明顯了 (重要的話要說三次,這是一般性原則,還沒考慮廠商使用的各種改進技術)。

關於 SLC、MLC、TLC 的更多比較與迷思我之後打算單獨寫一篇文章來談,所以在這裡就只簡單提一下,由於目前 PCI Express SSD 仍然是比較高價位的產品,二線廠商與三線甚至不入流的廠商通常也還沒有甚麼能力生產這類產品,因此目前而言我會建議在預算許可之下,只要考慮 MLC 的型號就可以了。

另一種分類則是從物理結構去區分的 (也就是最近很紅的 3D NAND),不過這在這裡還不是重點,所以我打算之後再撰寫別篇文章來探討。

其他考慮因素

其他要列入考慮的因素還有保固服務 (年限、廠商的態度等都是很重要的因素) 與標示壽命等項目,除此之外還有韌體的可靠度之類細節也是值得參考的。

評估 SSD 的複雜度絕對不亞於傳統硬碟,要考慮的項目反而增加了很多,畢竟你不會想嘗試因為買了不好的 SSD 而面臨遺失資料後果的,要從故障 SSD 當中救回資料的可能性比傳統硬碟低了很多,技術門檻卻高了不只一倍。

下一頁:市面 PCI Express SSD 選購完全指南!

  • Allen Kuo

    感謝這個精彩的文章。另外想請教一下,您好,我也是用 Plextor M8Pe M.2 SSD 但是,我的系統用了兩個SSD組成RAID系統。發現firmware韌體升級軟體無法共安裝程式升級到1.04版本。Andrew在這方面有甚麼建議嗎?

    • Andrew Huang

      RAID 環境下的硬碟基本上是無法接受韌體更新的 (除了少數伺服器級 RAID 控制器可以支援更新特定型號的韌體之外)。

      一般而言這種情況下不建議更新韌體,特別是考慮到 RAID 控制器可能會在韌體升級之後無法正常辨識硬碟。

      • Allen Kuo

        ha~~ 謝謝您的回答。讓我打消冒險一死的瘋狂舉動。哈。我正擔心就是耕莘任體後他不在認得我的Raid~~ Thanks, again!

  • digitalhouse

    感覺這篇太偏重於效能了
    一般使用者根本用不到這麼快的速度…
    一般SSD 500MB/s已經非常夠用
    SSD的重點不是在跑分跟速度上
    背後的韌體穩定性 保固 才是真正要考量的重點
    這是我在PCEVA網站看過他們的文章後得到的心得
    這也是為什麼INTEL的東西總是比人家貴
    但是還是這麼多人買?

    • Andrew Huang

      其實我覺得我給效能的佔比還蠻低的,實際上評分當中有 40% 就是你認為重要的可靠性部分 (壽命與顆粒類型、斷電保護等指標佔 20%,保固服務品質單獨佔 10%,保固年限也單獨佔了 10%),性能跟價格都只分別佔了 30%。

      當初在設計這套評分標準的時候其實我還很擔心效能指標只給了 30% 的佔比會不會太低,實際上會去選購 NVMe PCI Express SSD 這類較為高價的產品的使用者考慮的時候應該性能也是很重要的參考指標,若僅滿足於 500 MB/s 的讀寫速度就不會去考慮 NVMe PCI Express SSD 了,而且我本來很擔心因為可靠性佔比太高的緣故會使得針對 Datacenter 推出的企業級產品在評分方面無條件吊打消費級產品的情況 (因為我用來算價格指標的 Performance 指數也包含了穩定性評分,而且我在穩定性評分的部分還給了包含斷電保護、XOR 資料安全儲存技術額外加分的設定)。

      其實你也可以注意到 SSD 750 的評分會被拉到這麼低其實主要是因為 Intel 官方標示的壽命實在太難看的緣故,不然其實 SSD 750 的分數應該只略低 SSD DC P3500 一些而已。

  • TWsEvEn

    其實這產品有點尷尬
    PCIe Gen.3 x4 真的很快
    但是SATA3介面的M.2已經夠一般玩家跟企業使用了
    在輕薄筆電中 2280 SATA M.2漸漸取代 2.5″ SSD
    PCIe M.2只有少數電競筆電才會配, 散熱又有點難搞
    不過台廠的開發腳步真的稍慢
    Apacer 16年年底才產出; Transcend 還在卡關; Innodisk 內部大亂…

  • Johnson Huang

    p9: 作法是先計 (寄) 出替換用新品才要求使用者寄回故障品