Novější není vždy lepší. V poslední době začali výrobci SSD disků měnit rychlost a spolehlivost v zájmu nacpat do svých disků více úložného prostoru. Protokoly jako NVMe a PCIe jsou stále rychlejší, ale některé SSD jdou zpět.
Table of Contents
QLC Flash je problém
Tady je problém. Výroba SSD je drahá a málokdo chce zaplatit 200 $ za 512 GB SSD, když můžete získat „2000 GB“ mechanické pevné disky za méně než 50 $. Prodáváme větší kapacity.
Výrobci SSD zvyšují kapacitu úložiště a zároveň udržují nízké náklady – to je však špatné pro výkon a výdrž. Velké SSD mohou být stále levnější, ale s každým skokem v technologii SSD existuje kompromis. V současné době jsme svědky vzestupu Quad Level Cell (QLC) SSD, které mohou uložit 4 bity informací na paměťovou buňku. QLC nenahradilo standardní SSD úplně, ale několik disků, které je používají, se dostalo na trh a mají problémy.
Konkrétně výrobci SSD musí najít způsob, jak umístit více místa do stejně velkých NAND flash čipů (skutečná část SSD pro ukládání dat). Tradičně se to dělalo zmenšením procesního uzlu, čímž se tranzistory uvnitř blesku zmenšily. Ale jak se Moorův zákon zpomaluje, musíte být kreativnější.
Geniálním řešením je víceúrovňový NAND flash. NAND flash je schopen uložit určitou úroveň napětí v buňce po delší dobu. Tradiční NAND flash ukládá dvě úrovně – zapnutou a vypnutou. Říká se tomu blesk SLC a je opravdu rychlý. Ale protože NAND v podstatě ukládá analogové napětí, můžete reprezentovat více bitů s mírně odlišnými úrovněmi napětí, například:
Problém, jak je zde ukázáno, je v tom, že se exponenciálně zvětšuje. SLC flash vyžaduje pouze napětí nebo jeho nedostatek. MLC flash vyžaduje čtyři úrovně napětí. TLC potřebuje osm. A v posledním roce QLC flash prorazil na trh a vyžadoval 16 samostatných napěťových úrovní.
To vede k mnoha problémům. Jak přidáváte další úrovně napětí, je čím dál těžší rozeznat jednotlivé části. Díky tomu je QLC flash o 25 % hustší než TLC, ale výrazně pomalejší. Rychlost čtení není tolik ovlivněna, ale rychlost zápisu vyžaduje skok. Většina SSD (používá novější protokol NVMe) se pohybuje kolem 1500 MB/s pro trvalé čtení a zápis (tj. načítání nebo kopírování velkých souborů). QLC flash ale zvládá pouze mezi 80-160 MB/s pro trvalý zápis, což je horší než pořádný pevný disk.
QLC SSD se rozpadají mnohem rychleji
Všechny SSD mají obecně nepříznivou výdrž při zápisu ve srovnání s pevnými disky. Kdykoli zapisujete do buňky na SSD, pomalu se opotřebovává. Vymazání buňky ji má zbavit elektronů, ale několik jich tam vždy zůstane, což způsobí, že buňka „0“ se časem přiblíží „1“. To je kompenzováno regulátorem tím, že v průběhu času aplikuje kladnější napětí, což je v pořádku, když máte dostatek místa pro napětí. Ale QLC ne.
SLC má průměr výdrž zápisu 100 000 cyklů programu/mazání (operace zápisu). MLC má mezi 35 000 a 10 000. TLC má kolem 5000. QLC má ale jen ubohých 1000. Díky tomu není QLC vhodný pro jednotky s častým přístupem, jako je vaše spouštěcí jednotka, na které se velmi často zapisuje.
Sečteno a podtrženo – nekupujte si QLC disk, který chcete použít jako systémový disk vašeho operačního systému. Jsou příliš nespolehlivé na to, aby si byli jisti, že se za pár let nezhorší. Jako náhradu rotujícího pevného disku bychom doporučili použít velký disk QLC a jako primární disk s operačním systémem použít rychlý disk SLC, MLC nebo TLC. To může být problém u notebooků, kde tu možnost nemáte, ale QLC je stále velmi nové a do notebooků se zatím neprobojovalo.
Efektivní ukládání do mezipaměti tyto problémy skryje
V tuto chvíli se možná ptáte, proč je QLC vůbec něco, když je objektivně pomalejší a láme se mnohem rychleji než ostatní typy blesků. Zjevně nemůžete prodávat downgrade, ale výrobci SDD našli způsob, jak problém skrýt – ukládání do mezipaměti.
QLC SSD věnuje část disku do mezipaměti. Tato mezipaměť ignoruje skutečnost, že by měla být QLC a místo toho funguje jako flash SLC. Mezipaměť bude o 75 % menší než skutečné místo na disku, které zabírá, ale bude mnohem rychlejší.
Data z mezipaměti lze zapisovat stejnou rychlostí jako na jiné high-endové SSD a řadič je pomalu vyprázdní a roztřídí do buněk QLC. Ale když je tato mezipaměť plná, řadič musí zapisovat přímo do pomalých buněk QLC, což způsobuje značný pokles výkonu během dlouhých zápisů.
Podívejte se na tento benchmark od Tom’s Hardware’s recenze Crucial P1 500GB, spotřebitelský QLC SSD, který ukazuje tento problém zcela jasně:
Červená čára představující Crucial P1 pracuje při solidních rychlostech NVMe, i když trochu pomalu ve srovnání s některými vyššími nabídkami. Ale asi po 75 GB zápisu se mezipaměť zaplní a můžete vidět skutečnou rychlost QLC flash. Linka prudce klesá na přibližně 80 MB/s, což je pomalejší než u většiny pevných disků pro trvalý zápis.
ADATA XPG SX8200, jednotka TLC, vykazuje stejné vlastnosti, až na to, že nezpracovaný TLC flash po vysazení je stále rychlejší. Většina ostatních disků také používá tuto metodu ukládání do mezipaměti, protože urychluje rychlé, malé zápisy na disk (které jsou nejběžnější). Nejvíc si ale všimnete trvalého zápisu – nevšimnete si, že kopírování malého souboru trvá 0,15 sekundy oproti 0,21 sekundy, ale všimnete si, když to velkého trvá dalších deset minut.
Můžete to snadno odepsat jako scénář okrajového případu, ale tato mezipaměť nezůstane 75 GB navždy. Jak zaplňujete disk, mezipaměť se zmenšuje. Podle Testování Anandtechu, u řady Intel SSD 660p je mezipaměť u 512GB modelu snížena na pouhých 6 GB, když je disk většinou plný, a to i se 128 GB volného místa.
To znamená, že pokud zaplníte SSD a poté se pokusíte nainstalovat 20–30 GB hru ze Steamu, prvních 6 GB se zapíše na disk extrémně rychle a poté začnete vidět stejné rychlosti 80 MB/s pro zbývající soubory.
Je pravda, že v tomto příkladu jste pravděpodobně omezeni rychlostí stahování, ale v případě aktualizací (které potřebují stáhnout a poté nahradit stávající soubory, což ve skutečnosti vyžaduje dvojnásobné místo) by byl problém mnohem zjevnější. Dokončili byste stahování a pak byste museli navždy čekat, než se nainstaluje.
Měli byste se tedy QLC vyhýbat?
Rozhodně byste se měli vyhnout QLC diskům s 512 GB (a méně, jakmile bude výroba levnější), protože nedávají příliš smysl. Zaplníte je mnohem rychleji a vyrovnávací paměť bude po zaplnění menší, takže se výrazně zpomalí. Navíc v současnosti nejsou o moc levnější než alternativy.
Navzdory svým nedostatkům není QLC flash příliš velkým problémem, když se podíváte na disky s vyšší kapacitou. 2TB model 660p má po zaplnění mezipaměti minimálně 24 GB. Stále je to QLC flash, ale je to přijatelný kompromis za levný 2TB SSD, který většinu času funguje opravdu rychle.
Vzhledem k jejich gigantickým kapacitám mohou SSD založené na QLC sloužit jako slušná náhrada rotujícího pevného disku, za předpokladu, že budete pravidelně zálohovat pro případ, že by to nakoplo. Je optimální pro něco, k čemu přistupujete zřídka, ale chcete být opravdu rychlý, když to uděláte, a se slušně velkou mezipamětí SLC bude většina trvalých operací zápisu přiměřeně rychlá, dokud nezaplníte disk.
Kvůli problémům se spolehlivostí byste se neměli používat jako spouštěcí disk nebo pro cokoli, na co se velmi často zapisuje.
V dalších aspektech výroby je stále potřeba udělat mnoho pokroku – lepší řadiče schopné adresovat více flash čipů, levnější flash čipy, jak uzly procesu dozrávají, a možná i další technologie dohromady. QLC flash se v dohledné době nestane standardem; v současnosti je to jen další možnost. Jen si dejte pozor, abyste si při nákupu SSD zkontrolovali technické specifikace a věnovali pozornost typu použitého flashe k jejich výrobě.