结构比U盘简单，首款单芯片SSD实战经验

在我们过去看到的许多SSD产品中，从外观上最深刻的印象可能是结构复杂且技术先进-例如“重型装甲”所覆盖的Intel 750，Neutron NX500 NVMe Corsair SSD等的PCIe，甚至看似简单的M.2 SSD也常常在其中包含多个芯片-从主控制，几个闪存芯片到缓存芯片. 简而言之，SSD不是简单的产品. 但是，东芝RC100固态驱动器的出现打破了这一规则. 无论SSD的容量如何，PCB板上只有一个芯片. 可以说，它甚至比闪存驱动器的结构更简单. 那么工程师是如何实现这种设计的呢？效果如何？

此SSD只有一个芯片

东芝RC100固态硬盘分析

这是设计上非常有特色的NVMe SSD. 它也是“微型计算机”评估室测试过的芯片数量最少的SSD-整个SSD上只有一个芯片. 如果配置了缓存，则普通的SSD将至少具有三个芯片: 一个主控制器，两个闪存以及一个DDR3L或DDR4L存储器芯片.

那么此SSD的闪存和主控制芯片在哪里？答案就在该芯片中. 在东芝RC100固态硬盘上，它首次使用单芯片封装解决方案. 主控制芯片和NAND闪存芯片被封装在单个芯片中. 超高集成度带来更小的尺寸. PCB占用空间，并且在其模型下的三个容量（无论是120GB，240GB还是480GB）都可以仅用一个芯片来实现.

▲与普通的M.2 SSD相比，东芝RC100体积更小，兼容性更好，并且可以安装在不同的平台上.

▲编号为KBG30ZPZ256G的单芯片解决方案内部使用TLC颗粒.

目前，东芝尚未公开有关该芯片的详细信息，例如主控制器有多少个核心处理器以及支持多少个并行读写通道. 从官方信息来看，我们只能知道该芯片的传输接口是PCIe 3.0 x2，理论接口带宽高达2GB / s，并且支持最新的NVMe 1.2技术标准. 同时，它使用东芝的BiCS 64层堆叠3D闪存. 3D闪存将原始平面存储单元更改为垂直方向，并且不同的层通过穿孔连接. 64层堆叠3D闪存的单个TLC闪存的容量可以高达64GB，很明显，大容量芯片是此固态驱动器单芯片封装的关键.

另一个辅助因素是该SSD使用无缓存设计. 尽管缺少缓存可能会影响性能，但东芝RC100支持NVMe 1.2协议，这意味着它支持NVMe主机内存缓冲内存缓存技术，该技术可以使用系统内存来改善和优化性能（注意: 通常，仅占用10MB到38MB的系统内存），因此不需要高速缓存芯片，因此该固态硬盘可以减少其他不必要的设计.

▲支持NVMe 1.2标准意味着它支持NVMe主机内存缓冲内存缓存技术，无需添加其他缓存芯片.

单芯片设计的好处是什么？首先是可以将Toshiba RC100固态驱动器做得尽可能小. 它仅使用M.2 2242外形设计，因此用户可以轻松地将其安装在各种笔记本计算机和小型主机中. 更重要的是，更高的集成度还降低了东芝RC100固态驱动器的功耗. 待机功耗仅为5mW，功耗仅为3.2W，而普通M.2 SSD的功耗大多为5W或更高. 此优势对笔记本电脑用户更具吸引力，并且可以延长电池寿命. 那么就性能而言，它如何表现呢？接下来，我们在东芝RC100 SSD中测试了240GB产品.

AS SSD基准性能测试

▲AS SSD Benchmark 1GB容量测试

▲AS SSD Benchmark 10GB容量测试

测试注释: 从AS SSD基准性能测试来看，该固态硬盘具有良好的性能. 其连续读取速度超过1400MB / s，连续写入速度接近900MB / s. 尽管受PCIe 3.0 x2带宽限制的限制，但其连续读写速度无法达到2000MB / s，但在类似产品中，其连续读写速度已经相对较高. 您必须了解基于Realtek RTS5760的PCIe 3.0，x2 Nvme SSD的连续读写速度通常很难超过1000MB / s. 值得一提的是，它的随机读取和写入性能相对令人眼花ling乱. 它的低队列深度随机4KB读写IOPS达到了12710 IOPS和34,539 IOPS. 同时，在QD64的高队列深度下，固态硬盘的4KB随机读写性能得到了进一步提高，尤其是4KB随机读写性能已超过160,000 IOPS.

根据AS SSD 10GB测试，东芝RC100 240GB固态驱动器应具有相对较大的SLC CACHE缓存空间. 在10GB容量测试中，其连续写入速度似乎并未显着降低. 接下来，我们还使用HD TUNE PRO全盘写入测试来验证它是否存在TLC SSD较慢的旧问题.

HD TUNE PRO全盘写测试

▲当写入容量超过48GB时，东芝RC100 240GB固态硬盘的速度将大大降低.

测试注释: 从全盘写入测试的角度来看，东芝RC100 240GB固态驱动器确实具有比普通TLC SSD更大的SLC CACHE，并且在写入时其写入速度一直保持在800MB容量小于48GB. / s〜900MB / s. 但是当达到48GB时，速度会大大降低，写入速度会急剧下降到约220MB / s〜240MB / s. 当写入容量达到约130GB时，还会有另一个速度下降. 写入速度急剧下降到小于150MB / s并变得不稳定，最低速度为69.5MB / s.

总体而言，东芝RC100 240GB固态驱动器具有较大的SLC CACHE缓存空间，但减速现象仍然非常明显，因此其全磁盘写入速度为299.8MB / s，可以认为已达到主流水平. TLC固态硬盘.

应用程序性能测试

▲PCMark 8测试成绩详细信息

测试评论: 令人欣慰的是，东芝的RC100固态硬盘在PCMark 8存储性能测试中突破了5040标记. 同时，在发布《使命召唤: 第二次世界大战》和《奇点灰烬: 扩展版》期间，东芝RC100固态硬盘的启动速度也非常快. 显然，东芝RC100固态驱动器具有良好的随机读写性能，非常适合游戏. 和程序应用程序.

但是，在文件传输应用程序中，其性能相对中等. 写入54GB文件时，速度会急剧下降，其实际平均写入速度仅为279.3MB / s. 令人困惑的是，在读取这些文件时，东芝RC100 240GB SSD的读取速度仅为818.9MB / s. 为什么会这样？

基于HD TUNE PRO完整阅读的温度测试

为了进一步探索，我们还观察了它的工作温度. 测试方法是运行HD TUNE PRO全盘读取性能测试，并在测试结束时使用FLIR热像仪观察固态硬盘的工作温度. 测试结果表明，东芝的RC100 240GB固态硬盘具有较高的发热量，单芯片在满负载下的最高温度达到81.3°C.

▲Toshiba RC100 240GB固态驱动器的满载工作温度仍然相对较高，最高测量温度点为81.3°C.

同时，我们还观察到在HD TUNE PRO全盘读取性能测试期间，该SSD也出现了速度降低和不稳定的现象. 尽管其读取速度可以达到1516.3MB / s，但最低的可以降至485.9MB / s. 我们推测这可能是由于固态硬盘内部的温度控制保护机制所致. 当固态驱动器长时间满载以读取数据并且温度升高时，保护机制将被激活以降低主控制器的性能，从而降低读取速度.

▲从HD TUNE PRO全盘读取测试来看，长时间读取固态硬盘的读取速度也会降低.

推荐用于对安装兼容性要求较高的用户

虽然仅使用单芯片设计，但东芝RC100 240GB固态驱动器的性能已达到PCIe 3.0 x2 NVMe SSD的一般水平，尤其是随机读写性能非常出色，PCMark 8存储性能测试总成绩超过5040分. 游戏开始得更快. 可以说，固态驱动器结构的简化已取得初步成果. 当然，它的缺点也更加明显，并且其连续读写速度在测试中已大大降低. 对于追求性能的用户来说，这显然很难满足他们的需求. 因此，建议将其推荐给对性能要求不高的用户，并计划在轻薄型笔记本电脑和小型PC平台等安装环境中有较高要求的用户.

通常，我们认为单芯片设计确实可以减小固态驱动器的尺寸并提高安装兼容性. 但是，在高性能产品中，很长一段时间仍将存在多个独立的芯片设计. 毕竟，分散的独立设计可以更有效地控制和分散热量. 简而言之，每个人都有自己的优点和优势.

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