重新定義SLC快取：Solidigm P41 Plus 1TB評測

SLC快取是當前所有消費級SSD都會具備的功能，在提升寫入效能上它的作用不可或缺，但先寫入快取再釋放的過程也增加了一重快閃記憶體磨損。今天我們要評測的Solidigm P41 Plus將重新定義SLC快取，徹底改變SLC快取“華而不實的形象”。

Solidigm是SK海力士收購英特爾的NAND快閃記憶體與SSD業務而來，品牌色從包裝盒、說明書一直貫穿到SSD標籤，整體上給人清新明快的感受。

Solidigm成立後繼承了原英特爾SSD產品體系，而P41 Plus則是全新推出的一款消費級PCIe 4。0 SSD，它和670p不存在取代關係，二者將會共存。Solidigm母公司SK海力士有一款叫Platinum P41的SSD，不過P41 Plus和它也沒有直接關係。

得益於3D QLC極高的快閃記憶體密度，P41 Plus 1TB只用到1顆快閃記憶體顆粒，單面PCB佈局使得它能夠適應輕薄筆記本等安裝空間受限的使用環境。

Solidigm P41 Plus提供了512GB、1TB和2TB三種容量選項，本次評測的1TB版本具備400TBW標稱寫入耐久度，相當於5年內每天可寫入219GB資料，充分保障了日常使用需求。

硬體方案分析

Solidigm P41 Plus使用慧榮SM2269XT主控，搭配浮柵結構的144層堆疊3D QLC快閃記憶體。SM2269XT是慧榮推出的第二代PCIe 4。0 DRAMLess主控。相比之前的SM2267XT，SM2269XT升級到12納米制程，依然是四通道設計，不過快閃記憶體I/O介面提速至1600MT/s。

在P41 Plus中同SM2269XT主控搭配的是Solidigm 144層堆疊3D QLC快閃記憶體，單die容量1Tb，一顆8 die封裝的快閃記憶體顆粒即可提供1TB儲存容量。該快閃記憶體也曾應用在670p固態硬碟當中，其85微秒的讀取延遲和40MB/s的程式設計頻寬在QLC快閃記憶體中表現非常出眾。由於快閃記憶體I/O介面速度為1200MT/s，P41 Plus能夠實現的順序讀取速度在4125MB/s以上。

Solidigm 144層堆疊快閃記憶體是由3組deck組成，每一組都可以單獨執行擦除而不會影響到另外兩組。

4個快閃記憶體Plane被分成兩組，一組plane可以獨立於另一組非同步執行讀取操作，從而提升快閃記憶體效能。

以上就是硬體層面的資訊，P41 Plus在韌體及軟體方面的創新才是本文的重點，它讓原本只起“歡樂表”的作用的持久SLC快取演算法真正實用化，下文會有深入解讀。

測試平臺和軟體資訊

測試平臺：

CPU：AMD Ryzen 9 5900X

主機板：X570

記憶體：DDR4-3200 8GBx2

硬碟：Plextor M6Pro 128GB（OS）

Solidigm P41 Plus 1TB

系統：Windows 11

驅動：Solidigm NVMe Driver

CrystalDiskInfo資訊識別：

CDI能夠識別NVMe固態硬碟的傳輸模式和標準SMART健康資訊。1024GB足容設計、採用DRAMLess方案，Solidigm P41 Plus態度鮮明，就是要充分展現3D QLC在容量和價效比上的優勢。

Solidigm Synergy：

由於NTFS等檔案系統的限制，不管是SATA還是NVMe固態硬碟，都要相容過去機械硬碟的使用方式，併為實現邏輯地址和物理地址轉換而增加了快閃記憶體翻譯層（Flash Translation Layer）。由於快閃記憶體翻譯層的存在，作業系統無法掌握資料在SSD內的實際儲存位置，而SSD也無法瞭解資料的特性，不能精確管理垃圾回收等工作。為了讓快閃記憶體管理更加透明化，企業級SSD有Open-Channel、ZNS等諸多嘗試，但因系統整合和相容性等原因並不適合消費級應用。

在升級到PCIe 4。0介面之餘，Solidigm拿出了殺手鐧Synergy，實現消費級SSD的SLC快取透明化，提供主機管理SSD快取的能力。

Synergy包含了專有NVMe驅動程式和Solidigm Storage Tool工具箱兩部分。Solidigm的專有NVMe驅動可以取代Windows自帶的stornvme驅動程式，架起SSD韌體和作業系統之間的橋樑。

Solidigm表示Synergy 儲存驅動程式相比系統自帶NVMe驅動可以帶來多達21%的效能提升。由於Synergy是一項軟硬體結合的新技術，目前只有P41 Plus這款SSD能夠支援，並且目前也只能在Windows作業系統下使用。

在SSD工具箱同質化、形式化的今天，Solidigm Storage Tool能夠額外提供兩個完全不同的功能：效能助推器和主機託管快取開關。效能助推器是一個可以手動執行的SLC快取清空按鈕，執行後可以透過進度條看到SLC快取徹底釋放完畢的過程。當代SSD可以提供上百GB的SLC快取，它起到了提升SSD寫入爆發力的作用，但快取釋放過程會提高SSD寫入放大率，增加快閃記憶體磨損。

P41 Plus的SLC快取還可以作為一個“寶藏”，將常用的有價值熱資料保留在SLC快取內暫不釋放為QLC，即可在未來需要讀取它們時獲得SLC級別的低延遲和高效能。接下來大家看到的“主機託管快取”就是為了確保這些暫不釋放的持久SLC快取都是真正有用的熱資料：

PCEVA評測室在《“打醬油”解讀SLC快取新技術》一文中解讀過持久SLC快取的作用，但它自發明至今都只能暫存剛寫入的新資料，而無法將盤內頻繁訪問的熱資料主動載入到SLC快取內，所以持久SLC快取一直被視為“跑分作弊利器”，而不是真正提升使用者體驗的神器。直到Solidigm Synergy橫空出世，這一情況終於發生改變！

過去“傲騰記憶體”做的是將HDD/SSD裡的熱資料快取到高速3D XPoint儲存介質中。而Synergy做到了依靠單一快閃記憶體介質，軟硬體結合實現資料在QLC狀態和SLC狀態之間的轉換。沒有傲騰記憶體的額外硬體成本和硬體平臺限制，同時還比Enmotus FuzeDrive軟體方案更安全更方便。下面的基準測試將對Solidigm P41 Plus的空盤效能進行評估，進階測試部分涵蓋SLC快取分析、Solidigm Synergy及主機託管快取效果驗證。

基準測試

基準測試1：理論頻寬測試

Solidigm P41 Plus 1TB標稱順序讀寫4125/2950 MB/s，順序讀取速度是由快閃記憶體I/O介面速度和快閃記憶體通道數量決定的。Solidigm沒有提供4K隨機讀寫IOPS，實際上QLC SSD幾乎都不提供這一效能指標。

基準測試2：PCMark 10完整系統盤基準測試

PCMark 10完整系統盤基準針對當代最新固態硬碟的廣泛測試，涵蓋了系統開機啟動、Adobe設計套件應用、Office辦公套件應用、圖片/ISO檔案複製複製、多個遊戲載入過程等測試內容。測試需要至少80GB的硬碟空間，單次測試產生的寫入量達到204GB，複雜度超過了PCMark 8儲存測試。

上圖中我們對比了採用相同主控但搭配美光176層3D TLC快閃記憶體的雷克沙NM760 1TB，結果使用QLC快閃記憶體的Solidigm P41 Plus成績更高。該測試體現的是空盤條件下SLC快取內效能。

基準測試3：3DMark儲存效能測試

3DMark儲存基準測試涵蓋了戰地5、使命召喚15：黑色行動4、守望先鋒三款遊戲的啟動載入過程、在執行守望先鋒的同時透過OBS記錄1080P遊戲影片、從EPIC平臺安裝天外世界、天外世界遊戲進度儲存以及將Steam遊戲反恐精英：全球攻勢從行動硬碟複製到系統盤的過程，涵蓋了PC遊戲玩家所能遇到的方方面面。

Solidigm P41 Plus 1TB在測試中獲得3447分，而雷克沙NM760 1TB的成績是2425分。QLC快閃記憶體模擬SLC的效能並不差。

當然，不管如何模擬SLC，大家買到手的依然是TLC或QLC快閃記憶體SSD，受到SLC快取影響的各種基準測試成績都可以當作“歡樂表”對待，看看就好。重頭戲還是要看下面的進階測試部分。

進階測試

進階測試專案1：SLC快取測試

SLC快取最早是應用在MLC快閃記憶體SSD上（OCZ Vertex 4雞血韌體為了掩蓋美光快閃記憶體寫入慢弊端），但是真正發揚光大是在TLC快閃記憶體時代（提升爆發寫入能力，簡化TLC程式設計寫入）。SLC快取對於自身寫入效能較低的QLC快閃記憶體意義更為重大，Solidigm P41 Plus 1TB在空盤時能夠提供大約130GB容量的SLC寫入快取。

在盤內空間使用率達到90%的情況下，Solidigm P41 Plus能提供多達27GB容量的SLC寫入快取。但需要注意的是P41 Plus所能提供的SLC寫入快取容量跟使用情況有關，下圖是在透過Solidigm Storage Tool效能助推器主動清空快取內容後測得的。

SLC快取容量之所以不固定就是因為有持久SLC快取的存在。持久SLC快取最早是出現在TLC SSD上（Intel 760p提升4K跑分），這次它將由Solidigm P41 Plus重新定義（從跑分歡樂表到真正有價值的實用效能提升）。空盤條件下向P41 Plus盤內寫入一個30GB的檔案，空閒一段時間後執行HDTune檔案基準測試會發現，SLC快取可用容量還剩餘100GB。說明之前寫入的30GB檔案被“持久化”了，沒有主動進行空閒釋放。

SLC快取持久化可以帶來兩個好處，其一是提升這部分資料的讀取效能，其二是控制SSD的寫入放大率。

進階測試專案2：主機託管快取

傳統的持久SLC快取只能暫存新寫入的資料，寫滿了就釋放。持久SLC快取的容量可以應付各種常見的跑分軟體，但是大家不可能每次玩遊戲前都先解除安裝重灌一遍，所以這種只是跑分快，沒有實用價值，而且SSD在需要大量寫入時還可能面臨SLC容量不足的問題。

而Solidigm主機託管快取由專用NVMe驅動和P41 Plus韌體配合，分析出熱資料後將其留存在持久SLC快取中，甚至還能將已經被釋放成QLC狀態的資料重新載入回SLC快取內。

我們可以透過IOMeter來驗證。測試藉助了QLC和SLC模式下4K QD1隨機讀取效能不同的特徵，來檢驗測試檔案在SSD中的儲存狀態。

這個測試第一步先驗證了SLC持久快取的存在：空閒過後4K QD1隨機讀取效能依舊。第二步透過Solidigm Storage Tool工具箱效能助推器將快取強制清空，第三步重新讀取可以看到一個短暫的效能爬坡，說明SSD正在將已經釋放成QLC的資料重新吸收進SLC快取。

讓已釋放資料重新回到SLC快取當中，看似是SLC快取技術的一小步，實際卻有非常重大的意義。Solidigm創新的主機託管快取讓持久SLC快取真正實用化。

進階測試專案3：有效性驗證

上一節中我們利用IOMeter對Solidigm Synergy進行理論測試，接下來我們透過最終幻想14 Benchmark來驗證它在實際使用中的有效性。

空盤狀態下將最終幻想14測試程式複製到P41 Plus當中，在持久SLC快取的幫助下測得遊戲載入時間為6。904秒。利用Solidigm Storage Tool效能助推器手動清空快取後首次測試時間為10。501秒。

清空快取後首次測試的成績實際上受到了SSD從QLC遷移資料到SLC的影響。但這個影響是一過性的，第二次測試成績為6。956秒，資料已經重新回到SLC狀態。

如果關閉主機託管的快取功能並手動排空快取，首次測試的成績為7。747秒，這是QLC狀態的遊戲載入成績，多次測試基本維持在相同水平，主機託管快取功能關閉後，已經釋放的資料無法再“吸”回快取內。

簡單對比一下不同情況下的最終幻想14 Benchmark遊戲載入測試成績：雖然P41 Plus使用QLC快閃記憶體，但它在讀取密集型應用中的效能表現不輸TLC。

接下來我們逐漸向盤內複製更多資料，分別測試P41 Plus在不同空間使用率下的表現。結果如下：

這個測試說明，Solidigm Synergy的主機託管快取功能在全盤範圍內有效，多次讀取的資料會被加熱並在SLC快取內取得更高的留存優先順序，從而為常用軟體提供更迅捷的載入速度。

總結

Solidigm的研究資料表明，日常應用情況下92%的IO佇列深度小於等於2。多數生產力、遊戲和內容創作應用對硬碟的讀寫活動以讀取為主，隨機存取多過順序存取。

Solidigm P41 Plus在高佇列深度下的效能表現一般，但出色的低佇列深度4K隨機讀取效能使得它非常適合家用日常應用。Solidigm Synergy是具有劃時代意義的SLC快取創新技術，搭載它的P41 Plus從中獲益良多，在提升跑分的同時更加務實地注重提升實際使用效能。

P41 Plus使用的很多技術脫胎於英特爾，比如專用nvme驅動程式，英特爾在這方面就非常有經驗。而脫離英特爾又給Solidigm帶來了更大的自由度。過去一些技術可能需要服從全域性而不能自由發揮，比如說英特爾有傲騰混合SSD，可能就不便再推出具有自我熱資料分層能力的SSD。青出於藍而勝於藍，這就是我們給Solidigm P41 Plus的評價。