Обзор и тестирование твердотельного накопителя Samsung 870 EVO объемом 1 Тбайт
Благодаря компактным размерам и скоростным показателям популярность NVMe-накопителей неуклонно растет, но и у SSD с SATA-интерфейсом есть неоспоримые преимущества — цена и емкость. Учитывая востребованность таких твердотельных дисков, производители продолжают обновлять свои модельные ряды, внося в них некоторые улучшения по сравнению со старыми решениями. Например, популярная линейка накопителей EVO компании Samsung уже обновилась вначале этого года, а более доступная QVO удостоилась этого еще год назад. Мы уже рассматривали представителя с флэш-памятью QLC, теперь познакомимся со старшей моделью.
Samsung 870 EVO
Накопители 870 EVO базируются на новом контроллере Samsung MKX, знакомом нам по серии 870 QVO, и оснащаются фирменной 128-слойной флэш-памятью V-NAND 3-bit MLC, известной как TLC. Скорости линейных чтения/записи немного возросли относительно предшественника 860 EVO и теперь составляют 560/530 Мбайт/с соответственно. А вот в плане емкости никаких изменений не произошло — модельный ряд SSD располагает устройствами объемом от 250 ГБ до 4 ТБ. Все они, естественно, оснащены SATA-интерфейсом.
| Модель | MZ-77E250 | MZ-77E500 | MZ-77E1T0 | MZ-77E2T0 | MZ-77E4T0 |
|---|---|---|---|---|---|
| Страница продукта | 870 EVO | ||||
| Ёмкость, Гбайт | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 |
| Скорость последовательного чтения, Мбайт/с | 560 | ||||
| Скорость последовательной записи, Мбайт/с | 530 | ||||
| Максимальная скорость случайного чтения (блоки по 4 Кбайт), IOPS | 98000 | ||||
| Максимальная скорость случайной записи (блоки по 4 Кбайт), IOPS | 88000 | ||||
| Контроллер | Samsung MKX | ||||
| Тип памяти | Samsung V-NAND 3-bit MLC 128-слойная (TLC) | ||||
| Буфер | 512 Мбайт LPDDR4 | 512 Мбайт LPDDR4 | 1 Гбайт LPDDR4 | 2 Гбайт LPDDR4 | 4 Гбайт LPDDR4 |
| Суммарное число записываемых байтов (TBW), Тбайт | 150 | 300 | 600 | 1200 | 2400 |
| Среднее время наработки на отказ (MTBF) | 1 500 000 часов | ||||
| Устойчивость к действию вибрации | 20–2000 Гц, 20G | ||||
| Рабочий диапазон температур, °C | 0–70 | ||||
| Интерфейс подключения | SATA 6Gb/s | ||||
| Потребляемая мощность (чтение/запись), Вт | 2,2/3,5 | 2,2/3,5 | 2,5/4,0 | 2,5/4,5 | 2,5/5,0 |
| Потребляемая мощность (простой), мВт | 30 | 30 | 30 | 35 | 35 |
| Форм-фактор | 2,5″ | ||||
| Габариты: ДхШхВ, мм | 100 х 69,85 х 6,8 | ||||
| Масса, г | 45 | 45 | 45 | 46 | 48 |
| Гарантия | 5 лет | ||||
| Стоимость | 1999 грн | 2599 грн | 4399 грн | 8299 грн | 16499 грн |
Для ускорения записи новинки обладают технологией SLC-кэширования, так называемой Turbo Write, подразумевающей выделение физического и динамического объема флэш-памяти для этой цели. Общий объем SLC-кэша составляет 12 и 22 Гбайт для моделей на 250 и 500 Гбайт соответственно, 42 Гбайт для решения на 1 Тбайт и 78 Гбайт для устройств на 2 и 4 Тбайт. Естественно, для записи больших объемов данных за раз лучше всего подходят старшие представители 870 EVO.
Кроме того, накопители обладают буфером на базе LPDDR4, емкость которого, в зависимости от модели, составляет от 512 Мбайт до 4 Гбайт. Отрадно, что корейский гигант не упростил новую серию в угоду удешевления, как это делают другие производители. Хотя, это не помешало Samsung выпустить линейку 980 без наличия буфера.
Гарантийный срок эксплуатации решений 870 EVO равен 5 годам или суммарному количеству записанных байт на уровне 150–2400 Тбайт, в зависимости от модели. Аналогичными показателями могли похвастаться и предшественники.
Samsung 870 EVO 1TB
В этом материале мы рассмотрим модель на 1 ТБ. Накопитель поставляется в небольшой коробочке с фирменным оформлением, на лицевой стороне которой изображен SSD.
Внутри накопитель защищен пластиковым лотком, в который также уложена инструкция и гарантийная карточка.
Внешне SSD выглядит аналогично прочим SATA-устройствам Samsung, которые отличаются лишь цветовой раскраской корпуса и фирменного квадрата под логотипом компании. В данном случае у нас комбинация черного с серым. Также стоить отметить, что накопители корейского гиганта одни из немногих, которые при вертикальной ориентации обладают разъемами с правой стороны, что оценят, например, пользователи корпусов NZXT. На обратной стороне присутствует наклейка с моделью, датой производства, серийным номером и прочей информацией.
Корпус выполнен из алюминиевого сплава и состоит из двух половинок, каких-либо термопрокладок для передачи тепла от контроллера не предусмотрено.
Внутри находится небольшая плата с распаянными контроллером S4LR059, драм-буфером LPDDR4-1866 на один гигабайт K4F8E164HM-BGCJ и чипом флэш-памяти K9DVGY8J5B-DCK0.
После определения SSD в операционной системе и при форматировании средствами Windows с настройками по умолчанию будет доступно 931 Гбайт свободного пространства.
Пользователям накопителей Samsung компания предлагает пару фирменных утилит. С Data Migration можно осуществить клонирование старого SSD, как всего полностью, так и выборочно по разделам.
Вторая утилита, Magician, позволяет получить информацию о накопителе и просмотреть его SMART.
Также можно произвести быстрое тестирование, оптимизировать диск или включить фирменную технологию Rapid, которая позволяет кэшировать запросы к накопителю в оперативной памяти ПК.
Есть возможность вручную задать дополнительный объем свободного пространства для снижения износа ячеек.
В утилите также присутствуют опции шифрования, а при необходимости можно произвести полное стирание всего содержимого диска при помощи подготовленного USB-накопителя.
Тестовый стенд
Тестирование накопителя Samsung 870 EVO 1TB проводилось на системе в следующей конфигурации:
- процессор: AMD Ryzen 7 5800X;
- охлаждение: кастомная СВО;
- термоинтерфейс: Noctua NT-H1;
- материнская плата: ASUS ROG Crosshair VIII Formula (AMD X570, UEFI 3302);
- память: HyperX Fury RGB HX436C17FB3AK2/16 (3600, CL17-21-21-39-2T);
- видеокарта: ASUS ROG-STRIX-RX5500XT-O8G-GAMING;
- системный накопитель: Kingston UV400 240GB (SUV400S37/240G);
- блок питания: Chieftec GPS-1250C (1250 Вт);
- операционная система: Microsoft Windows 10 Pro 64-bit (20H2);
- ПО: AMD Chipset Drivers 2.13.27.501, AMD Adrenalin 21.2.2.
Файл подкачки и режим гибернации на время тестов были отключены. На SSD накопителе штатными средствами MS Windows 10 64-bit был создан логический раздел с файловой системой NTFS и стандартными настройками кластера, занимающий все доступное дисковое пространство. Для измерения производительности использовались следующие программы:
- CrystalDiskMark 8.0.0 x64;
- ATTO Disk Benchmark v4.01.0f1;
- AS SSD Benchmark 2.0.6821.41776;
- Anvil’s Storage Utilities 1.1.0 (2014-January-1);
- AIDA64 Engineer 6.25.5400;
- PCMark 8 (Storage test);
- PCMark 10 (Storage test).
Тестирование будет проведено как с пустым накопителем, так и с заполненным разношёрстными файлами на 95% своего объема. Подобный формат позволит оценить быстродействие SSD не только в состоянии из коробки, но и в сценариях, приближенных к реальной эксплуатации устройства, когда диск в шаге до своего полного заполнения. При тестировании в PCMark 10 объем свободного пространства доводился до 85 Гбайт.
Результаты тестирования
Скорость и стабильность работы
Сперва посмотрим на показатели записи в AIDA64, которые оказались очень стабильными на протяжении всего объема накопителя и составили около 460 Мбайт/с. Вряд ли пользователь столкнется с какими-либо проблемами при переносе на SSD крупных файлов. Например, папки Steam объемом около 880 Гбайт со скоростного накопителя Corsair Force MP600 Gen4 PCIe x4 2TB.
Здесь скорость держалась на том же уровне, лишь периодически проваливалась во время копирования мелких файлов. Температура Samsung 870 EVO 1TB не поднималась выше 52 °C при почти 30 градусах в помещении.
Перенос крупных архивов или директории с мелкими файлами также не вызвало особых проблем, но при копировании данных на самом накопителе показатели снижались в 1,5–2,5 раза.
CrystalDiskMark
В CrystalDiskMark заполнение диска никак не сказывается на результат, накопитель работает также быстро, как и в состоянии «из коробки». Также не влияет на результат увеличение объема задачи. Скорость чтения практически достигла своего обещанного максимума, а запись находится ниже на 50 Мбайт/с.
ATTO Disk Benchmark
Показатели в ATTO Disk Benchmark демонстрируют аналогичное поведение SSD при заполненном состоянии и различном объеме используемых данных.
AS SSD Benchmark
А вот здесь уже наблюдаются некоторые изменения при заполнении накопителя — увеличивается время доступа и падает количество операций ввода-вывода.
Но уже в тесте копирования особой разницы между пустым и заполненным устройством нет.
Anvil’s Storage Utilities
Следующий тест опять не видит разницы между различными состояниями SSD.
PCMark 8
Комплексная оценка в PCMark 8 не выявила никакой разницы между пустым и заполненным накопителем. Неплохая скорость работы, которая достигла 318 Мбайт/с, тогда как для 870 QVO, например, этот показатель был на уровне 200 Мбайт/с. Из недавно побывавших у нас SATA-накопителей можно отметить популярную модель Crucial MX500 500GB, которая также отстает в этом тесте и демонстрирует скорость на уровне 290/230 Мбайт/с для пустого и заполненного SSD.
PCMark 10
Заполнение диска сказалось лишь на двух из трех подтестов, и то не значительно.
Выводы
Компания Samsung выпустила хорошую замену устаревшей серии 860 EVO, оснащенную современными контроллером и флэш-памятью, и демонстрирующую неплохие скоростные показатели. Емкие накопители 870 EVO отлично себя проявят в качестве файловых хранилищ, в которых периодически записываются большие объемы данных, а для менее вместительных моделей уготована роль носителей для установки операционных систем. Конечно, в последнем случае лучше применить NVMe-решения, но их использовать не всегда представляется возможным. Ценовая планка для младших продуктов пока находится на высоком уровне, а ведь среди 250–500 ГБ накопителей достаточно жесткая конкуренция, тогда как для высокоемких SSD дела обстоят намного лучше. В целом, если требуются качественные SATA-устройства от именитого производителя, невзирая на их высокую стоимость, серия 870 EVO станет превосходным выбором.
Экспресс-тест твердотельного накопителя Samsung 870 EVO
Пару недель тому назад мы выпустили итоговый материал о современном состоянии рынка SSD, где указывали на окончание какого-либо развития в сфере накопителей с интерфейсом SATA. Однако в соответствующем разделе той статьи была сделана важная ремарка:
В старых моделях при необходимости лишь обновляется флеш-память, но это происходит без привлечения внимания, и поставки продолжаются как ни в чём не бывало. Например… в начале этого года должен пройти через процедуру обновления памяти и Samsung 860 EVO.
Собственно, мы этого ждали, и это случилось. Сегодня компания Samsung анонсировала свой обновлённый SATA-хит, накопитель 870 EVO, который представляет собой эволюционное обновление 860 EVO, пришедшего на рынок ещё три года тому назад.
В накопителях 860 EVO сначала использовалась 64-слойная TLC 3D V-NAND, потом они переехали на 92-слойную память, а теперь пришла пора внедрения самой новой памяти шестого поколения – фирменной 128-слойной TLC 3D V-NAND. Такая память была представлена Samsung ещё в конце позапрошлого года, и теперь начинается постепенное внедрение её в массовые продукты компании.
Но Samsung не стала бы менять название накопителя из-за смены одной только памяти. В 870 EVO ожидаемо поменялся и контроллер. Вместо прошлого контроллера MJX теперь используется следующая версия этой микросхемы – MKX с кодовым именем Metis. Однако MKX – это не совершенно новый чип. Некоторое время он уже успешно используется в актуальном QLC-семействе компании, 870 QVO, где благодаря ему в этом году было достигнуто некоторое повышение линейных и произвольных скоростей. Иными словами, вряд ли между MJX и MKX есть какие-то кардинальные архитектурные различия, но новый контроллер должен быть немного побыстрее.
Внутренности Samsung 870 EVO выглядят совершенно привычно. Здесь располагается очень компактная плата с набором микросхем – контроллером, буферной LPDDR4-памятью и 128-слойной флеш-памятью с трехбитовыми ячейками. На фото ниже приведены внутренности терабайтного накопителя, по которым видно, что никаких компромиссов в конфигурации не добавилось: 870 EVO, как и его предшественник, обладает полноценным набором компонентов, свойственных передовым моделям. Но самое любопытное, что вся флеш-память SSD объёмом 1 Тбайт поместилась всего в одной микросхеме.
Секрет – в использовании 512-гигабитных кристаллов TLC 3D NAND, которые штабелированы по 16 штук в одной упаковке. Стоит напомнить, что в недавно выпущенном Samsung 980 PRO подобная память применяется в виде 256-гигабитных кристаллов, но для SATA-накопителя высокая степень параллелизма массива флеш-памяти не нужна, поэтому вполне допустимо использование кристаллов NAND вдвое большей ёмкости. В результате в терабайтном 870 EVO восьмиканальный контроллер MKX работает с двукратным, а не четырёхкратным чередованием, к которому мы привыкли по NVMe SSD аналогичной ёмкости.
Для ускорения операций записи в 870 EVO производитель использовал традиционную технологию SLC-кеширования, которая у Samsung называется Turbo Write. Она работает по комбинированному статически-динамическому принципу и к фиксированному SLC-кешу объёмом до 6 Гбайт добавляет до 72 Гбайт динамически выделяемой TLC-памяти, функционирующей в ускоренном режиме. Однако присутствие SLC-кеша реально ощутить лишь в накопителях ёмкостью 250 и 500 Гбайт – более объёмные модификации, где массив флеш-памяти собран из большего числа NAND-устройств, умеют писать данные в TLC-режиме со скоростью не ниже скорости SATA-интерфейса.
Все подробности о реализации Turbo Write в вариантах Samsung 870 EVO разной ёмкости собраны в таблице.
| Samsung 870 EVO | |||||
| 250 Гбайт | 500 Гбайт | 1 Тбайт | 2 Тбайт | 4 Тбайт | |
| Статический SLC-кеш, Гбайт | 3 | 4 | 6 | 6 | 6 |
| Динамический SLC-кеш, Гбайт | До 9 | До 18 | До 36 | До 72 | До 72 |
| SLC-кеш, суммарно, Гбайт | До 12 | До 22 | До 42 | До 78 | До 78 |
| Скорость записи в SLC-кеш, Мбайт/с | 530 | 530 | 530 | 530 | 530 |
| Скорость записи в TLC-память, Мбайт/с | 300 | 300 | 530 | 530 | 530 |
Подобным образом SLC-кеширование работало и в предыдущей модели накопителя, 860 EVO, здесь всё почти точно так же. Отсутствие падения производительности при исчерпании свободного места в SLC-кеше у накопителей с объёмом 1 Тбайт и выше нетрудно проиллюстрировать следующим графиком. На нём показано, как (не) меняется скорость линейной записи на Samsung 870 EVO 1 Тбайт при заполнении его ёмкости.
В целом 870 EVO выглядит чуть улучшенным и обновлённым преемником 860 EVO. Это легко прослеживается по спецификации модели.
| Производитель | Samsung | ||||
| Серия | 870 EVO | ||||
| Модельный номер | MZ-77E250 | MZ-77E500 | MZ-77E1T0 | MZ-77E2T0 | MZ-77E4T0 |
| Форм-фактор | 2,5 дюйма | ||||
| Интерфейс | SATA 6 Гбит/с | ||||
| Ёмкость, Гбайт | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 |
| Конфигурация | |||||
| Флеш-память: тип, техпроцесс, производитель | Samsung 128-слойная 256-Гбит 3D TLC V-NAND | Samsung 128-слойная 512-Гбит 3D TLC V-NAND | |||
| Контроллер | Samsung MKX | ||||
| Буфер: тип, объём | LPDDR4, 512 Мбайт | LPDDR4, 1 Гбайт | LPDDR4, 2 Гбайт | LPDDR4, 4 Гбайт | |
| Производительность | |||||
| Макс. устойчивая скорость последовательного чтения, Мбайт/с | 560 | ||||
| Макс. устойчивая скорость последовательной записи, Мбайт/с | 530 | ||||
| Макс. скорость произвольного чтения (блоки по 4 Кбайт), IOPS | 98000 | ||||
| Макс. скорость произвольной записи (блоки по 4 Кбайт), IOPS | 88000 | ||||
| Физические характеристики | |||||
| Потребляемая мощность: бездействие/чтение-запись, Вт | 0,03/2,0–2,5 | ||||
| MTBF (среднее время наработки на отказ), млн ч | 1,5 | ||||
| Ресурс записи, Тбайт | 150 | 300 | 600 | 1200 | 2400 |
| Гарантийный срок, лет | 5 | ||||
По сравнению с 860 EVO для новинки обещаны чуть повышенные линейные скорости чтения и записи, что говорит о лучшей утилизации возможностей SATA-интерфейса. Что же касается скоростей случайных операций, то 870 EVO на 2 % проигрывает предшественнику при записи, но обещает ту же производительность при чтении. Однако к этому необходимо добавить факт, на который Samsung ссылается за пределами официальных спецификаций, – контроллер MKX обеспечивает на 30 % лучшую производительность при мелкоблочном чтении без очереди запросов. Иными словами, в каких-то вариантах нагрузки от 870 EVO можно ожидать прогресса в показателях производительности.
Впрочем, производительность SATA-накопителей, если она не урезана никакими искусственными мерами, не сильно различается от модели к модели. Поэтому, самое главное, для новинки не изменились ни срок гарантии, ни заложенный ресурс перезаписи. Накопитель обеспечивается пятилетней гарантией, а его выносливость декларируется из расчёта возможности перезаписи полной ёмкости SSD в течение жизни 600 раз.
Не изменился и состав модельного ряда, в него входят SSD с ёмкостью от 250 Гбайт до 4 Тбайт. Хотя это и кажется странным, Samsung всё ещё не считает нужным выпускать TLC-накопитель объёмом 8 Тбайт, хотя, например, в модельном ряду 870 QVO такие SSD присутствуют и пользуются устойчивым спросом. Впрочем, остаётся шанс, что серия 870 EVO со временем будет расширена.
Что касается цен, то производитель называет следующие цифры:
| Samsung 870 EVO | 250 Гбайт | 500 Гбайт | 1 Тбайт | 2 Тбайт | 4 Тбайт |
| Рекомендованная цена, США | $50 | $80 | $140 | $270 | $530 |
| Рекомендованная цена, Россия | 3 690 руб. | 5 590 руб. | 10 390 руб. | 23 990 руб. | 49 990 руб. |
Честно говоря, заманчивыми их назвать нельзя. Если Samsung 870 EVO действительно будет продаваться по таким ценам, выгоднее ориентироваться на предыдущую версию SATA-накопителей, которая дешевле. Однако Samsung отличается гибким подходом к ценообразованию, поэтому хочется надеяться, что ситуация будет быстро исправлена и 870 EVO можно будет купить как минимум не дороже, чем 860 EVO. Как оно окажется на самом деле, мы скоро узнаем – начало продаж новинки в России запланировано на следующую неделю.
Для того чтобы проверить Samsung 870 EVO на практике, мы сравнили производительность терабайтной версии накопителя с производительностью предшественника аналогичного объёма, Samsung 860 EVO. Испытания проводились в системе, собранной на базе процессора AMD Ryzen 7 3800X и материнской платы ASRock X570 Taichi. Отдельно нужно отметить, что в тестах принимал участие 860 EVO второй версии, который комплектуется 92-слойной TLC 3D NAND.
Вот что показывает CrystalDiskMark.
Samsung 860 EVO 1 Тбайт
Samsung 870 EVO 1 Тбайт
Результаты теста несколько расходятся с тем, что обещала Samsung, но главный факт заключается в том, что скорость небуферизованного случайного чтения у 870 EVO действительно выросла. Вместе с тем наблюдается и рост показателей производительности при смешанной нагрузке. Иными словами, вычислительная мощность контроллера MKX действительно выше, чем старого MJX, однако на скоростях линейных операций при рафинированной нагрузке это не сказывается, так как они упираются в пропускную способность SATA-интерфейса.
Но если обратиться к результатам теста в IOMeter, где используется более комплексный подход к формированию нагрузки, то такого разрыва в показателях уже не видно. Фактически превосходство новинки заметно по двум направлениям: по скорости мелкоблочного чтения на 7 % и по обработке мелкоблочных операций в смешанном сценарии – на 10 %.
В заключение приведём результаты сравнения Samsung 860 EVO и 870 EVO в реальных сценариях, которые мы обычно используем для тестирования SSD.
Здесь 870 EVO продемонстрировал небольшое превосходство, на уровне 3-4 %, которое проявляется в сценариях, связанных с запуском операционной системы, программ и игр.
Нельзя сказать, что 870 EVO стал принципиально лучше предшественника, но, по крайней мере, переход на новый контроллер и более плотную память ничего не испортил. При прочих равных в отдельных случаях новинка будет чуть быстрее.
Несмотря на то, что NVMe-накопитель Samsung 980 PRO, использующий 128-слойную TLC 3D NAND, оказался далеко не самым удачным SSD среди высокопроизводительных решений, основанный на такой же 128-слойной TLC-памяти SATA-накопитель Samsung 870 EVO выглядит очень убедительно. Его предшественник, 860 EVO, и так был одной из самых быстрых и интересных моделей с интерфейсом SATA, а новый 870 EVO дополнительно улучшает его потребительские характеристики. И это значит, что перед нами – отличный выбор для тех случаев, где использование NVMe SSD по той или иной причине невозможно.
Правда, нужно признать, что Samsung 870 EVO, как и 860 EVO, стоит довольно дорого для SSD с интерфейсом SATA. Однако на то есть веские причины: накопители Samsung обладают наилучшей производительностью в своём сегменте и имеют полноценную аппаратную конфигурацию с восемью каналами и без экономии на DRAM-буфере. К тому же они собираются на базе заведомо надёжной и качественной памяти с трёхбитовыми ячейками; на них распространяется пятилетняя гарантия, которой можно воспользоваться через широкую сеть сервисных центров; они имеют удобное и функциональное сервисное ПО и проч.
Совершенно неудивительно, что 860 EVO был долгое время самым продаваемым SSD, и нет никаких сомнений, что 870 EVO с увеличенной производительностью останется таким же популярным решением. Подобных вертикально интегрированных и собранных из предсказуемых и заведомо качественных компонентов накопителей в сегменте SATA SSD очень недостаёт. И именно это обуславливает востребованность таких моделей, как предлагает Samsung, несмотря на их не самую демократичную цену.
Впрочем, в заключение всё-таки нужно оговориться, что для конфигураций верхнего уровня мы в первую очередь рекомендуем выбирать заведомо более производительные NVMe SSD, которые в современных условиях могут быть не дороже, чем SATA-накопители Samsung.
Тест и обзор: Samsung SSD 870 EVO — новый эталон SATA
Страница 1: Тест и обзор: Samsung SSD 870 EVO — новый эталон SATA
Накопители SATA 870 QVO или NVMe 980 PRO можно назвать, в целом, успешными, но мы ожидали от корейского лидера индустрии намного большего. Теперь Samsung решила заменить популярную модель SATA для массового рынка, представив SSD 870 EVO. Посмотрим, как покажет себя новый твердотельный накопитель на практике.
Начнем с самой главной спецификации: опасения оказались напрасны, Samsung SSD 870 EVO использует память TLC NAND, как и предшественник. То есть «даунгрейда», как в случае с тем же SSD 980 PRO, не произошло. Samsung не стала менять спецификации 860 EVO по объему кэша DRAM или доступным емкостям. Но это также означает, что Samsung предлагает емкости до 4 Тбайт. Если же требуется больше, то придется переходить на более дорогие накопители для дата-центров или SSD на памяти QLC.
По спецификациям преемник SSD 860 EVO не удивляет. Например, максимальная скорость увеличилась всего на 10 Мбайт/с, причем добавка «SLC-Cached» уже отсутствует. Интересно будет посмотреть, сможем ли мы записывать напрямую в NAND на высокой скорости. В любом случае, для 870 EVO Samsung явно использовала новую память NAND. К сожалению, в спецификациях подробностей нет, но речь идет о пятом поколении V-NAND с более чем 100 слоями. Предшественник 860 EVO опирался на 64-слойную V-NAND v4.
Не удивляет и то, что 870 EVO доступен только в формате 2,5″. 860 EVO также продавался в вариантах M.2 и mSATA. Однако последний уже практически исчез с рынка, а в сегменте M.2 сегодня доминируют более быстрые решения NVMe.
Подписывайтесь на группы Hardwareluxx ВКонтакте и Facebook, а также на наш канал в Telegram (@hardwareluxxrussia).
| Модель | Samsung SSD 870 EVO 1 TB |
| Контроллер | Samsung MKX |
| Кэш | DRAM (LPDDR4) 250 GB: 512 MB 500 GB: 512 MB 1 TB: 1 GB 2 TB: 2 GB 4 TB: 4 GB |
| NAND | Samsung V-NAND 3bit MLC (>100 слоев) |
| Варианты ёмкости | 250 GB — от 6.300 ₽ 500 GB — от 9.900 ₽ 1 TB — от 19.000 ₽ 2 TB — от 47.500 ₽ 4 TB — от 79.200 ₽ |
| Последовательная скорость чтения/записи | Чтение: 560 Мбайт/с Запись: 530 Мбайт/с |
| Total Bytes Written (TBW) | 250 GB: 150 TBW 500 GB: 300 TBW 1 TB: 600 TBW 2 TB: 1.200 TBW 4 TB: 2.400 TBW |
| Время наработки на отказ (MTBF) | 1,5 млн. часов |
| Гарантия | Пять лет |
| Функции: | Intelligent TurnoWrite, TRIM, Garbage Collection, S.M.A.R.T, AES 256-bit Full Disk Encryption, TCG/Opal V2.0, Encrypted Drive(IEEE1667) |
| Цена | от 19.000 ₽ (1 TB) |
Samsung SSD 870 EVO в деталях
Как обычно для Samsung, все компоненты SSD 870 EVO разработаны компанией самостоятельно. Конечно, такой подход позволяет лучше оптимизировать аппаратные компоненты друг под друга, однако многие подробности остаются покрыты тайной. Очевидно, что используется прежний контроллер под названием MKX, который мы уже тестировали с накопителем 870 QVO. По сравнению с предшественником он использует улучшенную систему исправления ошибок, но Samsung не приводит подробностей. В случае 870 QVO контроллер дополнялся приличным объемом LPDDR4: Samsung не желает демонстрировать слабостей, выбрав 1 Гбайт DRAM на 1 Тбайт емкости.
Поскольку накопитель по спецификациям очень похож на SSD 870 QVO, после вскрытия корпуса мы получили очень схожую конфигурацию. Хотя перед нами накопитель в 2,5″ формате, 870 EVO емкостью 1 Тбайт требуется места не больше, чем обычному M.2 SSD.
Контроллер, DRAM и PCB напоминают 970 QVO, однако разница кроется в NAND. Samsung называет свою память как V-NAND 3bit MLC, она относится к стандарту TLC. По сравнению с предшественником 860 EVO Samsung перешла на большее число слоев NAND. К сожалению, корейский производитель неохотно делится подробностями, называя улучшение как «enhanced 1xxL layer V-NAND». Возможно, подобная свобода трактовки подразумевает, что в будущем Samsung перейдет на другие чипы памяти.
Из преимуществ Samsung указывает 38% улучшение производительности по сравнению с 860 EVO при выполнении запросов с малой глубиной очереди.
Сначала мы провели традиционные тесты температурного троттлинга. Здесь никаких сюрпризов нет. Пропускная способность SATA SSD не превышает 560 Мбайт/с, на такой скорости чипы не нагреваются до критических температур. Напомним, что в тесте температурного троттлинга мы параллельно записываем большое число файлов и сразу же стираем их после окончания записи, чтобы производительность не упиралась в ограничения кэша SLC.
Но вот тест производительности кэша более интересен. Мы не смогли «сбить» скорость SSD даже после пяти минут непрерывной записи (записав почти 150 Гбайт). Какие выводы можно сделать? Для всех своих SSD, в том числе и для 870 EVO, Samsung указывает технологию «Intelligent TurboWrite». И в случае практически всех современных SSD здесь подразумевается псевдо-SLC кэш, емкость которого зависит от объема накопителя. В зависимости от модели, Samsung резервирует определенный объем кэша SLC. При нашем образце на 1 Тбайт емкость SLC составляет 6 Гбайт. Но кэш динамически может увеличиваться до 36 Гбайт.
При скорости 500 Мбайт/с на запись указанных 36 Гбайт уходит около 72 секунд — и как раз после этого промежутка времени наблюдается провал. Затем 870 EVO продолжает записывать данные практически на прежней максимальной скорости. Что совпадает со спецификациями, приведенными Samsung. Все модели 870 EVO заявлены на скорости до 530 Мбайт/с с поддержкой TurboWrite, но и без нее они будут выдерживать прежний уровень. На графике мы видим, когда кэш псевдо-SLC заполняется, но и затем SSD продолжает записывать с постоянной высокой скоростью.
Кроме скорости, для накопителей NAND важен и вопрос надежности. Samsung выбрала с новым накопителем консервативный подход, как и в случае 980 PRO, для нашего образца на 1 Тбайт заявлена нагрузка 600 TBW. Здесь 870 EVO выступает на уровне предшественника, несмотря на новое поколение NAND. Другие производители указывают большую расчетную нагрузку записи. Но, повторимся, что при достижении TBW накопитель не «умрет». Данный показатель больше является ограничением по гарантии. Она составляет пять лет, но если порог TBW будет достигнут раньше, то гарантия закончится.
Макс. нагрузка записи
Мы рекомендуем ознакомиться с нашим руководством по выбору SSD. Если подбирать SSD для компьютера, то придется разбираться со многими техническими тонкостями: в спецификациях указываются контроллер, интерфейс, тип флэш-памяти, характеристики надежности и многое другое. Поэтому неопытные пользователи могут легко запутаться в подобной информации. В нашем руководстве мы рассмотрим наиболее важные характеристики и отличия, поговорим об актуальных технологиях, интерфейсах и форм-факторах. А также приведем советы экспертов.
Мы подготовили руководство по выбору лучшего SSD за свои деньги на текущий квартал. Оно поможет сориентироваться во всем многообразии накопителей и подобрать самый оптимальный вариант.
SSD Samsung: какие чипы памяти в каких линейках?
Samsung обозначает тип памяти в своих SSD довольно странно Например, Samsung V-NAND 3bit MLC. Согласитесь, порой это может внести недопонимание. Дело в том, что под MLC подразумевает буквально MLC (Multi-Level Cell) – ячейка памяти, способная хранить несколько бит информации. Несколько бит это и два, и три, и четыре. Вот что это на самом деле скрывается за обозначениями Samsung:
Samsung V-NAND 2bit MLC – это MLC (Линейки: 860 PRO, 850 PRO, 840 PRO, 970 PRO)
Samsung V-NAND 3bit MLC – это TLC (Линейки: 870 EVO, 860 EVO, 850 EVO, 990 PRO, 980, 980 PRO, 970 EVO Plus, 970 EVO)
Samsung V-NAND 4bit MLC – это QLC (Линейки: 870 QVO)
P.S.: Мой Телеграмм-канал. Публикую ссылки на свои обзоры, ищу интересные скидки на железо. Может позже будут розыгрыши, но это не точно) Буду рад каждому
57 постов 236 подписчиков
Правила сообщества
1.Размещать информацию, связанную с тематикой сообщества в развёрнутом и максимально понятном виде. Изображения, схемы, графики, иллюстрации — приветствуются.
2. Пользователь не должен переходить по ссылкам на сторонние ресурсы чтобы дочитать публикацию.
3. Допускаются ссылки на сторонние ресурсы, если эти ресурсы представляют какую-либо ценность (например, это справочные материалы). То есть – ссылки только по делу, если без них не обойтись.
Давайте уважать друг друга. Оскорбления, мат, переход на личное – порицаются. Здоровая критика и обсуждения – приветствуются.
Это не интересно.
Нужно где-то узнать не просто типы памяти (MLC TLC QLC), но и техпроцесс (нм) и слойность.
Нужно узнать зависимость живучести от уменьшения техпроцесса, увеличения слойности.
Этим начал интересоваться после статьи тестирования на живучесть SSD.
Продолжение поста «Удалил прошивку SSD. Как его теперь реанимировать?»
Воскрес! Воистину воскрес!
Как я думал ранее, что дело в прошивке либо я делаю что-то не так, так и оказалось, а именно — я что-то делал не так: когда я менял настройки в MPTool, при перепрошивке, всплывали РАЗНЫЕ ошибки и на них надо было бы обращать внимание, ибо в них указывались неверные настройки программы! То есть, саму МПтул нужно точно настраивать под ваш диск.
Кстати, диск прошился БЕЗ перемычки. Не знаю как так вышло. Разумеется скину скриншоты настроек:
последний раз у меня была ошибка с каким-то Кэшем и я не мог понять в чём дело, а настройки его были в «other setting» в правом нижнем углу.
Я просто снял галку в пункте «Cache RB Speed» и всё прошилось сразу:
Не знаю, насколько важен этот параметр — «кэш РБ спид», но всё работает, и размер верный и инициализация и всё как и должно быть.
С настройками мне помогла вот эта тема:
Засим, разрешите откланяться. всем спасибо, всем удачи!
Samsung выпустила фикс для «умирающих» накопителей 980 Pro — пациент будет жить
В последнее время в сети появляется все больше жалоб на работу твердотельных накопителей Samsung. Недавно стало известно, что топовые 990 Pro деградируют в геометрической прогрессии. Правда, компания пока не признает проблему и не спешит решать ее в рамках гарантии. Похожие проблемы возникают и у прошлого поколения — только в этом случае Samsung сжалилась над клиентами и выпустила фикс.
Компания Puget Systems, специализирующаяся на сборке готовых ПК, и ее клиенты заметили, что твердотельные накопители Samsung 980 Pro работают со сбоями и являются причинами нестабильного поведения систем. Специалисты изучили проблему и отправили запрос в гарантийный отдел Samsung.
Выяснилось, что некоторые модели накопителей 980 Pro могут выйти из строя даже в начале своего жизненного цикла. По словам специалистов Puget, сбои чаще всего возникают на прошивке 3B2QGXA7, а также в версиях 980 Pro на 2 ТБ. Причина не уточняется, хотя пользователи Reddit предположили, что сбойные накопители слишком часто сообщают об ошибке 0E в S.M.A.R.T, из-за чего переполняется буфер, и устройство автоматически признается нерабочим.
Один из юзеров Reddit сообщил, что его модель на 2 ТБ вышла из строя с количеством ошибок около 32 000. При этом на новом накопителей накопилось уже более 2000 ошибок, так что он тоже скоро заблокируется и будет доступен только в режиме для чтения.
Впрочем, проблема оказалась софтовой — Samsung выпустила прошивку под номером 5B2QGXA7, которая устраняет шквал ошибок и переполнение счетчика сбоев. Стоит отметить, что прошивка рекомендована только для обновления SSD с номером ПО 3B2QGXA7. Устройства с прошивками 4B2QGXA7 и 5B2QGXA7 работают без нареканий. Обновить устройство можно с помощью фирменной утилиты Samsung Magician.
НЕ покупайте эти NVME. Тест китайских SSD
Привет Пикабу! Протестировали самые популярные китайские (и не только) NVME SSD с Алиэкспресс!
Для начала, отвечу на вопросы про переходники с PCIe на NVMe, эти стандарты максимально похожи, сами переходники на Ali стоят дешево – вам они понадобятся если закончились или нет M2 разъёмов на плате.
Многие считают, что все они режут скорость, но это не так. NVMe работает через 4 линии PCIe Express – поэтому простые переходники с 1 линией действительно будут резать скорость в разы.
Так, подключенный через одну линию топовый Samsung 980 Pro выдал лишь 800 МБ/с на чтение и запись – это ближе к SATA, тогда как реальные скорости этого накопителя порядка 6 ГБ/с через PCIe 4.0 и больше 3 ГБ/с через 3.0.
Так что ищите переходники с 4 или 16 линиями – последние все равно будут иметь лишь 4 логических PCIe, так что какой-либо реальной разницы между ними нет
Теперь про охлаждение. Все знают, что быстрые SSD нагреваются. Но так ли все критично? Что ж, давайте проверим – и начнем с самсунга. Если постоянно записывать на него данные на максимальной скорости в тесте большими блоками AIDA64, то уже через несколько минут можно наблюдать пилу на графике, а общее время записи 2 ТБ достигло 32 минут. При этом по пирометру контроллер нагрелся до 80 градусов, да и SMART после теста рапортует о высокой температуре.
Теперь нацепим на него самый простой радиатор, по сути обычный брусок алюминия. График стал ровнее, никаких пиков нет, а время записи снизилась на 20% до 26 минут. При этом судя по внутреннему датчику накопитель нагрелся ощутимо ниже – до 63 градусов.
Изменит ли ситуацию более более продвинутый радиатор со встроенной теплотрубкой от известной многим фирмы SNOWMAN?
Нет – те же 26 минут записи и полное отсутствие пилы. Вывод: Если у вас топовый, горячий NVME – радиатор ему нужен, но вот покупать продвинутое охлаждение смысла нет. Но нужен ли радиатор простым SSD?
На всех 6 подопытных температуру выше 68 градусов даже в жестком тесте AIDA64 зафиксировать не удалось, в среднем они грелись до 50-55 градусов. При этом сами тесты аналогично показали отсутствие теплового троттлинга – а, значит, раскошеливаться на радиатор в случае с недорогими NVMe SSD никакого смысла нет, в отзывах на али многие вижу пишут, что покупают радиаторы к китайцам, я считаю что тратить на это деньги не нужно.
Теперь перейдем к тестам. Для начала – данные из Crystal Disk Info.
Абсолютно все тестовые SSD идут без DRAM-буфера, который здорово ускоряет работу с данными. Что касается контроллеров и памяти, тут расписывать не буду, всё есть в видео. Могу только отметить, что Klissre, Patriot и Goldenfir базируются на старом добром SM2263XT аж из 2017 года, возникает вопрос, где китайцы его откопали.
У Kingspec и Netac с контроллером Maxio MAP1202. Это уже чисто китайское детище из конца 2020 года, аналогично 4-канальное и более быстрое, чем решение от Silicon Motion выше. У Кингспек диагностическая утилита просто зависла на определении памяти 128-слойной YMTC, это молодой китайский производитель – возможно, нам попался брак или отбраковка.
Вот такие скорости наши ссд показали в CrystalDiskMark, он хоть и более нагляден, выводы мы будем делать с помощью другого бенчмарка, который даёт более подробную информацию.
Прогоним Atto Benchmark на пустых накопителях, чтобы посмотреть пиковые скорости каждого из них.
Здесь лишь Netac и MSI были близки к теоретическому пределу 4 линий PCIe 3.0 – 3.5 ГБ/с, и то только в режиме чтения. Хуже всего себя показал Kingspec у него 800 МБ/с, что ближе уже к SATA. В среднем недорогие подопытные выдали около 1.5-2 ГБ/с в прыжке – разница с SATA, казалось бы, ощутимая – но, как вы уже догадались, есть нюансы.
И для их определения возьмем тест большими блоками в AIDA64. Да, это все еще синтетика – едва ли кто-то будет за раз записывать 500 ГБ данных, но зато этот тест показателен в плане механизма работы контроллера и предельных скоростей снизу.
После непрерывной записи на накопители около сотни гигабайт, случается крутое пике, и скорость у всех подопытных падает в разы. Лидер MSI с 850 МБ/с. Аутсайдер – Kingspec пробил дно с 60 МБ/с. Остальные кучкуются около 250-300 МБ/с.
Так как все подопытные используют трехбитную TLC-память, логично было бы видеть максимальную скорость записи до трети объема. Однако все они уронили скорость гораздо раньше – в среднем на 20%-ах. То есть более умные NVMe контроллеры подстилают себе соломку: имея в запасе свободные ячейки, они могут еще некоторое время показывать терпимую скорость записи в TLC-режиме, отложив разгребание SLC-кэша под конец.
И только когда оставленный таким образом запас ячеек в многобитовом режиме заканачивается, мы и видим второе падение скорости до уровня плинтуса – лишь на второй трети объема контроллеру приходится и однобитовый кэш ужимать, и писать в TLC-режиме, что и вызывает ту катастрофическую просадку по скорости, которая у SATA SSD случалась на трети.
Синтетика, конечно, интересна, но на практике едва ли кто-то будет так мучать накопители на 500 ГБ. Давайте рассмотрим более реальный сценарий работы, когда такой накопитель забит где-то на половину, или 300 ГБ, и вы хотите закинуть еще сотню – например, проект в премьере или тяжелую игру. При этом копировать мы будем с 2-ТБ Samsung 980 Pro, который точно не станет в данном случае узким местом.
Половина SSD уже занята – а, значит, на SLC-кэш остается гигабайт 50 максимум. И это хорошо видно на практике в случае с Klissre, Patriot и Netac: какую-то часть объема они бодро писали в однобитовый кэш на хорошей скорости в 1.5 ГБ/с, а потом дружно шлепнулись к 200 МБ. В случае с закачкой тяжелой игры это едва ли будет заметно даже на гигабитном интернете, но если вы постоянно планируете работать, например, с 4К видео, то такие скорости чуть лучше хороших HDD едва ли можно назвать адекватными – особенно с учетом того, что в прыжке тот же Netac и показывал больше 3 ГБ/с.
Kingspec как обычно — отличился в худшем смысле этого слова. 2. 2 МБ/с – именно до такой скорости он падал, с трудом поднимаясь до 60. И дело опять же не в контроллере – Netac с аналогичным работает гораздо лучше. Видимо, все же память YMTC в данном случае – отбраковка.
Ну и под конец – проведем повторные тесты в ATTO на накопителях, заполненных на 400 ГБ, или 80%. И тут снова без сюрпризов – разницы с пустыми практически нет, если не брать Kingspec.
Что же в итоге? Чуда не случилось – сэкономить и купить задешево китайский топ за свои деньги не получится, в лучшем случае мы видим относительно свежие китайские контроллеры базового уровня, но в массе своей – решения 5-летней давности с такой же старой памятью, причем с минимумом разнообразия: на 4 протестированных китайских SSD лишь 2 типа контроллеров. Память, скорее всего, ставится рандомно по принципу «что сегодня из дешевого было на радиорынке».
Возникает резонный вопрос — а имеет ли смысл рисковать своими нервами и данными, сэкономив 500 рублей? Ответить на него предлагаю каждому в комментах.
Подписывайтесь на нас:
3 нм чипы TSMC встают на конвейер уже в сентябре
TSMC начнёт массовое производство чипов по техпроцессу 3 нм уже в следующем месяце
Краткие IT-новости в Telegram — https://t.me/mknewsru
Физика вашего процессора
Мы привыкли, что в нашем компьютерном мире больше – значит лучше. Чем больше ядер или частота процессора – тем быстрее он работает. Чем больше объем памяти – тем больше информации в нем можно хранить. Однако есть у кремниевых чипов один параметр, работающий ровно наоборот, чем он меньше – тем лучше.
Он называется техпроцессом. Мы уже говорили о нем в одном из предыдущих роликов, где рассказали о физической сути технологического процесса и о маркетинговых обманах современности. Но как техпроцесс влияет на производство современных чипов? Почему в его случае уменьшение – это хорошо? Что такое фотолитография? Давайте об этом сегодня и поговорим.
Фотолитография и техпроцесс – как они связаны?
Давайте вспомним, что такое техпроцесс? Это процесс получения определенного рисунка на поверхности материала. Для того, чтобы рисунок имел определенную форму, свет проходит через специальную фотомаску. Идеальная аналогия здесь – рентгеновский снимок. Кости лучше блокируют это излучение, поэтому их и отчетливо видно на итоговом снимке, в отличие от плоти, через которую рентгеновское излучение проходит более свободно.
Но вернемся к фотолитографии. На самом деле сам этот процесс чем-то похож на старый принцип получения фото, только с постобработкой. Свет, проходя через фотомаску, попадает на чистейшую кремниевую пластину, предварительно покрытую фоточувствительной пленкой – так называемым фоторезистом. Участки, на которые попал свет, засвечиваются и в дальнейшем удаляются в проявителе, и тем самым на пластине остается рисунок ключа – по сути фото всех транзисторов будущих процессоров.
А дальше в ход идет травление, электроосаждение и вакуумное напыление, чтобы рисунок превратился в полноценные транзисторы, проводящие ток когда их об этом попросят. Казалось бы, ничего сложного – но почему тогда каждый новый техпроцесс сейчас дается с боем? Кто является ограничителем?
Ответ вас удивит – длина волны используемого излучения. Все просто: именно свет, проходя через маску, оставляет на фоторезисте реальные очертания транзисторов. И если использовать видимый свет, минимальная длина волны которого составляет около 380 нм в фиолетовой области спектра, то не получится с его помощью создать транзистор, наименьшая часть которого ощутимо меньше этой длины волны, даже если использовать линзы.
Так что все просто: наименьшая часть транзистора – это ширина его затвора, и она, как видите, напрямую связана с длиной волны используемого света. Поэтому такую важную характеристику, которая напрямую говорит о «тонкости» чипа, решили выделить и назвать техпроцессом.
Правда, так продолжалось где-то до середины нулевых, пока не пришли маркетологи и не начилась вакханалия с подтасовками, которая привела к тому, что фейковые 10-нм от Intel теперь назвали еще более фейковым техпроцессом Intel 7, другие компании делают тоже самое.
Но почему производители так сильно гонятся за уменьшением размеров транзисторов? Почему бы не делать микрометровые чипы, как в 80-ые?
А вот тут с двух ног врывается ее величество физика.
Во-первых, чем меньше размер транзистора при прочих равных, тем меньше он выделяет тепла, так как току физически приходится проходить меньший путь, а КПД в 100% не бывает. С другой стороны, самый действенный способ поднять производительность – это увеличить количество транзисторов, благодаря которым и творится магия вычислений.
Но при этом есть и третий фактор – это возможность по теплоотводу. 100, 200, 300 Вт – для отвода которых уже потребуется СЖО, что едва ли смогут себе позволить большинство пользователей. Вот и получается, что для увеличения производительности нужно увеличивать количество транзисторов, а чтобы обуздать рост тепловыделения – нужно постоянно снижать техпроцесс.
При этом наращивать количество транзисторов – задача максимально простая, именно поэтому мы от 3 миллионов переключателей в Pentium из 1995 года пришли к более чем 10 млрд в топовых Ryzen 5000. То есть рост за 25 лет – на три порядка, при этом техпроцесс даже с маркетинговой точки зрения уменьшился лишь в несколько десятков раз, с 350 до 7 нм, а на деле и того меньше.
И, как итог, если Pentium потребляли от силы 10-15 Вт, то вот топовые ряженки доходят до 150 и даже 200 Вт, что близко к пределу охлаждения в десктопах. И это отлично показывает, почему все производители из кожи вон лезут, чтобы продолжать уменьшать техпроцессы и снижать жор чипов.
Но это – не единственная проблема, которую подбрасывает бессовестная наука. Современные процессоры достигли уже настолько высоких частот, что скорость света перестает казаться чем-то бесконечным. Например, возьмем чип с частотой в 3 ГГц – то есть он совершает 3 миллиарда тактов в секунду.
С учетом скорости света в 300 000 км за эту же секунду мы получаем, что за один такт электромагнитная волна успеет пролететь… всего 10 сантиметров. Казалось бы, процессорные кристаллы меньше, но не забываем, что внутри них извилистые лабиринты миллиардов транзисторов, из-за чего пути внутри чипа могут быть достаточно длинными, чтобы требовалось учитывать скорость света и отставание по тактам в разных частях кристалла.
Именно поэтому мы и не видим огромных кремниевых чипов – рассчитать все возможные отставания по тактам крайне сложно, и разумеется это негативно сказывается на итоговой производительности. Второе ограничение на размер – брак: чем больше и сложнее кристалл, чем он дороже и выше шанс не кондиции.
Получается еще одна ловушка: толстый техпроцесс плюс ограничение на размер кристалла – значит, меньше транзисторов поместится в сам кристалл и меньше будет производительность. Выход тут очевиден – все проблемы решит уменьшение техпроцесса. Но есть костыль и иного рода, и называется он чиплет.
Идея максимально проста: раз не получается создать огромный чип, то почему бы не создать несколько маленьких и объединить их общей шиной с известной одинаковой задержкой. Таким образом убиваются сразу оба зайца: мелкие чипы проще производить, они дешевле и среди них меньше брака. К тому же снимается вопрос с внутрикристалльными задержками.
По этому пути и пошла AMD: например, ее Ryzen 3000 и 5000 имеют внутри по три кристалла, два с ядрами и один с контроллерами, объединенные общей шиной Infinity Fabric. Работает такая схема? Их пользователи явно ответят «да». А увеличившуюся межъядерную задержку из-за пары кристаллов с успехом решает большой объем кэша L3.
Но, повторюсь, чиплеты – все равно костыль: в случае с теми же Ryzen крошечные кусочки кремния размером с ноготь легко греются под сотню градусов, то есть по итогу мы снова приходим к все тому же выводу: нужно снижать техпроцесс.
Жесткий ультрафиолет
И у многих в голове наверное вертится вопрос – а в чем проблема-то его снизить? Ну хорошо, он зависит от длины волны используемого при фотолитографии света, и видимое излучение не подходит. Но в чем проблема использовать тот же ультрафиолет, который простирается до 10 нм? И его как раз и используют!
Например, УФ-излучение с длиной волны в 248 нм позволяет при помощи системы линз создавать полупроводники с минимальными размерами около сотни нанометров. Но, если мы посмотрим на современные чипы, там линейные размеры могут быть в несколько десятков нанометров. Как этого удалось добиться?
Правильно, дальнейшем снижением длины волны и уходом в экстремальный ультрафиолет.
А в чем проблема, спросите вы? В самом оборудовании. Когда речь идет о десятках нанометров, то приходится работать уже буквально с конкретными атомами, ведь шаг кристаллической решетки кремния всего 0.5 нм.
Поэтому для фотолитографии в жестком ультрафиолете используются зеркала всемирно известной компании Zeiss, который отполированы настолько, что ради убирания дефектов сбивают с поверхности отдельные молекулы!
Резко усложняются и сами фотомаски. Если для литографии в ультрафиолете нередко достаточно однослойной маски из хрома, то для экстремального ультрафиолета используются шаблоны с 40 слоями кремния и молибдена.
Там уже идут физические эффекты на грани квантов, когда даже с одной длиной волны из-за дифракции чипы на пластине получают различные характеристики, кому интересно – гуглите условие Брэгга.
И да, в случае с жестким ультрафиолетом маски, линзы и зеркала поглощают 95% изначального излучения. То есть для прохождения самой магии фотолитографии лазеры должны быть на порядок мощнее, чем при обычном ультрафиолете.
Для лучшего понимания, одна современная установка ASML для литографии в жестком ультрафиолете может потреблять под полтора мегаватта (68 стр), причем до самих кремниевых вафель долетит лишь 10 кВт. Да, КПД тут – 1%. Паровоз эффективнее на порядок. К слову, такой станок позволяет обрабатывать около 2 пластин в минуту.
Короче говоря, такая фотолитография – это предел современной науки на стыке с чудесами инженерии. И все для того, чтобы достичь шага в десяток нм в кремниевых полупроводниках и позволить дальше наращивать число транзисторов без ухода TDP в облака.
И это отчасти объясняет, почему процессоры из года в год становятся все дороже. Например, в случае с Intel их 10-нанометровые чипы, такие как Core 12-ого поколения, обходятся компании вдвое дороже, чем 28-нм Core 4-ого поколения.
И каждый новый техпроцесс, даже будучи маркетинговым, требует огромных затрат на сложнейшие станки и ученых, лезущих в самые глубины мироздания.
Но что дальше? Рано или поздно мы придем к пределу и в случае с жестким ультрафиолетом. Сейчас лучшие станки ASML имеют разрешающую способность в 13 нм, что всего на три нанометра больше теоретической границы, которая разделяет ультрафиолет и рентген. Так что рано или поздно придется окунуться еще глубже – в рентгеновскую литографию, которая позволит создавать проводящие структуры размерами в нанометры или даже десятые доли нанометра.
Звучит круто! Проблема лишь в том, что в сравнении с рентгенолитографией жесткий ультрафиолет покажется мягким и пушистым. Во-первых, оборудование станет еще дороже. Для эффективного блокирования рентгеновского излучения потребуются маски из золота, тантала или вольфрама.
При этом подложку для маски, прозрачной для рентгена, придется делать, возможно, из алмаза. А ведь это – лишь вершина айсберга. В случае с ренгеном мы имеем дело с настолько высокоэнергетическим излучением, что его носители при попадании в вещество способны генерировать мощное вторичное излучение с пробегом в десятки нанометров, которое может серьезно изменить «рисунок ключа» на кремниевой пластине. А еще начинает серьезно влиять такое явление, как ионизация, которая генерирует свободные электроны. В общем, проблем с точки зрения физики в рентгенолитографии – вагон и маленькая тележка, и ученые со всего мира уже пытаются их решить.
Одно уже ясно – это будет концом кремния. Литография в рентгене позволит дойти до размеров кристаллической решетки кремния, то есть уменьшать техпроцесс дальше просто не получится. Однако конец кремния – не конец чипов, о чем мы поговорили в одном из предыдущих роликов.
Перезагрузка
Почувствуй разницу
Конец эпохи кремния. Процессоры будущего
Эпоха кремниевых чипов подходит к концу. Новые процессоры выходят горячими, а про закон Мура все забыли. Неужели развитие электроники остановится? Какими будут процессоры будущего? Есть ли замена кремнию?
Пока еще новые техпроцессы худо-бедно появляются: В 2026м TSMC обещает нам 2-нм чипы, а может слегка раньше появится непонятный техпроцесс Intel 20A. Но вы же знаете, что это маркетинг. Качественного уменьшения размера транзистора нам ждать не стоит.
И причина тут в физике — минимальный размер затвора кремниевого транзистора составляет 5 нм. Пять кремниевых нанометров – это предел. При меньшем значении просто не получится создать транзистор — он не будет работать как переключатель, электроны будут свободно туннелировать через его канал не обращая внимания на запрещенную зону. Иными словами, такой транзистор будет всегда включен — так что никакой магии вычислений не будет. И чем меньше маркетинговый техпроцесс — тем ближе мы к этому физическому пределу, и тем существенней становится эффект туннелирования, мешая проводить вычисления.
Конечно, чипмейкеры всеми силами пытаются эту проблему решить — так, можно уменьшать другие части транзистора, или делать затвор хитромудрой формы — например, в виде плавника, откуда и пошла технология finfet в которой транзисторы по сути трехмерные.
Однако все эти ухищрения привели к тому, что плотность транзисторов в чипах серьезно выросла, и сейчас в кусочке кремния размером с ноготь могут быть сотни миллиардов крошечных переключателей, активно выделяющих тепло при работе друг над другом. И отвод тепла от этого бутерброда — серьезная проблема.
Что, если не кремний?
Глядя на все эти проблемы, вызванные кремнием на закате жизни, возникает вопрос — а почему бы не сменить этот химический элемент на что-то другое? Ведь едва ли он такой один в таблице Менделеева, насчитывающей уже больше сотни элементов. Все верно — не один. Существует такой металл как германий, из которого также можно делать полупроводники.
Более того, первые транзисторы в конце 40ых именно из этого металла и делали. У него в три раза выше электропроводность, меньше напряжение — а значит и потери тепла — на p-n-переходе и меньше сопротивление открытого канала — в общем, германий кажется лучше кремния в полупроводниках, однако уже к 60ым от него почти полностью отказались.
Причин было сразу три. Во-первых, этот металл гораздо дороже и встречается реже кремния, которого почти 30 % в земной коре. Кремний там второй после кислорода.
Во-вторых, у германия гораздо меньше термостабильность, то есть при нагреве он быстрее теряет свои характеристики, к тому же есть проблемы с окислением.
Ну и в-третьих, у него хуже теплопроводность — то есть отводить тепло сложнее, чем от кремниевого чипа. Все это привело к тому, что эпоха германиевых компьютеров оказалась такой же короткой, как и ламповых — дальше пришлось переходить на кремний.
Эпоха чистого германия закончилась лет 60 назад. НО мы живем во времена продвинутых сплавов и сложных химических соединений. Вспомните Т-1000 из терминатора 2! Неужели нельзя прокачать германий, чтобы он стал лучше кремния для производства полупроводников? Оказывается, можно, и такое вещество зовется германан. По сути это как графен, только из германия – тонкая одноатомная пленка. Ее производство – отдельный вид искусства, когда сначала делается слоеный пирог из графена и кальция, после чего последний вымывается водой, которая в процессе отдает свой водород, делая германиевые связи прочнее и позволяя отделять однослойные пленки этого металла.
Как оказалось, такие пленки проводят ток в десять раз лучше кремния, да и вопросы с охлаждением тут не стоят так остро. Но, разумеется, все еще до коммерческого производства пока далеко – создавать германан научились лишь в лабораториях, и пока нет ни одного готового чипа на его базе. Однако германан – это еще не все, есть другое соединение на базе которого даже удалось создать полупроводниковый чип.
Называется оно дисульфидом молибдена, или же — молибденит. Сейчас его в основном используют для создания различных сплавов, однако у него есть отличные полупроводниковые свойства, работающие при таких крошечных размерах, когда кремний окисляется до стекла. Так, ученым удалось довести толщину молибденита до 0.65 нм при полном сохранении полупроводниковых свойств.
И самое главное – удалось создать на его базе полупроводниковый фотодиод, который в 5 раз чувствительнее кремния. Это позволит создавать в будущем еще более светочувствительные матрицы для камер.
Но существуют ли идеальный химический элемент, который может заменить кремний? Да, это углерод. Это даже иронично – основа нашей жизни может стать и основой будущих терминаторов, хотя и надо признать, что в крайне необычной форме.
Называется это необычное соединение углеродными нанотрубками и представляет собой листы графена, которые свернули в рулон. И да, они также являются полупроводниками, причем атомной толщины, к тому же их электропроводность втрое выше кремния.
Интересно, что на основе таких углеродных нанотрубок уже удалось сделать первый чип с 14 000 транзисторов. Правда, его техпроцесс не поражает воображение – всего лишь около микрометра, то есть уровень кремниевых процессоров 80-ых годов, однако все же это полноценный чип, на котором уже удалось запустить программу уровня «привет, мир». В будущем ученые планируют уменьшать размер нанотрубок и тем самым создавать более быстрые и эффективные чипы – но все еще это достаточно далекое будущее.
Все это заставляет задать вопрос – а есть ли уже замена кремнию, которую может купить и пощупать любой человек, а не только пара ученых в крупных лабораториях? Да, есть – зарядки с нитридом галлия, или GaN. Этот полупроводник стал популярным в 90-ые, на его основе делались первые белые светодиоды и некоторые виды синих лазеров. Его особенность в том, что производить электронику на его основе можно на тех же заводах, где делают кремниевые полупроводники. Но при этом нитрид галлия имеет более широкую запрещенную зону, что позволяет ему работать при больших напряжениях или меньшем нагреве, чем кремний – и это свойство очень нужно в компактных зарядках, где его и стали активно применять.
Отказ от КМОП
Хорошо, с первым подходом разобрались – можно заменить кремний на другое вещество, до физического лимита которого еще далеко. Но ведь есть и второй путь – отказаться от привычных нам КМОП-транзисторов и перейти на что-то другое. КМОП расшифровывается как комплементарная структура металл-оксид-полупроводник, и подавляющее большинство современных микросхем базируется на этом принципе, который был изобретен еще в 60-ых.
И возникает логичный вопрос – а что если пойти совсем другим путем и не отказываться от кремния, а изменить сам принцип работы микросхем?
Этот подход схож со сменой процессорных архитектур: так, Apple показала, что ее ARM-чипы M1 могут быть и ощутимо мощнее, и ощутимо холоднее многих современных х86-чипов от AMD и Intel. Возможно, отказ от КМОП-транзисторов сделает тоже самое? Что ж, такие идеи действительно есть, причем уже не только на бумаге – существуют так называемые туннельные или TFETS-транзисторы.
Они работают совершенно по-другому в отличие от полевых транзисторов: если для последних туннелирование электронов – это провал, транзистор не может закрыться и превращается в проводник, то вот TFETS-транзисторы именно на этом эффекте и работают. Все дело в том, что туннелирование выглядит как обман физики: логично, что если у электрона не хватает энергии для преодоления потенциального барьера, то он остается за ним, если ему не сообщить недостающую энергию. Однако эффект туннелирования позволяет электронам даже с недостаточной энергией «просачиваться» через этот барьер.
Иными словами, это позволяет TFETS-транзисторам работать при меньших напряжениях, чем обычным КМОП. Более того, уменьшение размера затвора тут ничем не грозит – чтобы избежать избыточного туннелирования нужно просто еще больше снизить напряжение – что к тому же приводит к меньшему выделению тепла. Неужели победа? Увы, не все так просто.
Во-первых, для производства туннельных транзисторов необходим графен — только это вещество обладает нужными свойствами. Во-вторых, для работы таких транзисторов требуются сверхнизкие температуры – увы, водянкой тут не обойтись, нужен жидкий азот. Так что ученым еще необходимо провести множество исследований, прежде чем мы увидим первые гаджеты на TFETS-транзисторах.
И раз уж мы уходим от классических КМОП-транзисторов, нельзя не вспомнить про мемристоры – нет мемы, тут не причем. Мемристоры были разработаны на бумаге еще в 70-ых годах, и их название происходит от слов memory – память и резистор. И это отлично описывает их главную особенность – если резистор это просто электрическое сопротивление, которое никак не меняется, то вот мемристор обладает эффектом памяти. Иными словами, он изменяет свою проводимость в соответствии с количеством протекшего через него электрического заряда.
Это свойство позволяет идеальному мемристору быть сразу и энергозависимой, и энергонезависимой памятью. То есть объединять ОЗУ и SSD. И это может перевернуть наши представления о хранении данных. Загрузка системы больше не будет нужна – ведь вся информация из ОЗУ и накопителя будет храниться в одном месте. Отключение электричества больше не приведет к потере информации – мемристор, будучи энергонезависимым, сохранит последнее состояние. Загрузка любых данных ускорится в разы – ведь больше не нужно перекидывать информацию между ОЗУ и накопителем.
Звучит как фантастика? Да, но это уже реальность. Израильская компания Weebit Nano сообщила об успешном завершении тестирования SoC на модульной архитектуре RISC-V с блоком встроенной резистивной памяти ReRAM на 128 КБ. Такая память менее подвержена температурным колебаниям, радиации и другим негативным факторам, что делает её привлекательной для индустриального и военного сектора.
Ну а если уйти совсем в будущее, то мемристоры идеально подходят на роль искусственных синапсисов для создания максимально приближенных к человеческому мозгу нейросетей, причем конструировать их можно будет на стандартном микрочиповом оборудовании. Дело в том, что мемристор ведет себя очень похожим на синапс образом: чем больший сигнал через него пропускается — тем лучше он пропускает сигнал в будущем.
Это свойство идеально подходит для обучения терминаторов максимально реалистично подстраиваться под нас.
Меняем электроны на фотоны
Итак, мы рассмотрели два подхода: это замена кремния на другие вещества, и изменение принципа работы транзисторов. Что еще можно поменять? Ну, например, сами носители заряда и данных, электроны, в ряде случаев отлично заменяются фотонами. Многие слышали или даже пользуются технологией PON или GPON – оптической сетью, которая в крупных городах уже активно вытесняет медную витую пару, позволяя миллионам людей получать быстрый доступ в интернет.
Схожую технологию можно использовать и в компьютерах: передавать информацию при помощи света выгоднее, так как это позволяет получать широкую полосу пропускания, невосприимчивость к электрическим помехам и минимальный нагрев. Теоретически оптические соединения помогут снизить задержку и увеличить скорость взаимодействия между вычислительными блоками процессора и кэшем, или же между процессором и ОЗУ.
Ограничения медных проводников мы уже видим на практике, когда лишь первые слоты PCIe у новых процессоров Intel работают по новому протоколу 5.0, а чипы GDDR6X приходится располагать максимально близко к GPU.
Фотоника снимет все эти ограничения, что позволит компьютерам развиваться дальше, хотя и надо сказать, что это не решает проблему с физическим пределом кремния.
Квантовые компьютеры
Осталось рассказать о самом популярном и последнем возможном подходе, который меняет уже не саму физику, а всю логику работы компьютеров. Подавляющее большинство различной электроники вращается между нулем и единицей, присутствием и отсутствием заряда. Именно этот простейший принцип позволяет транзисторам считать, а ячейкам памяти хранить информацию. Но простейшее – не всегда лучшее: такой подход накладывает серьезные ограничения на многие задачи. Эти ограничения отлично обходят квантовые компьютеры. Для них ложки не существует – нет четких нуля и единицы. Они оперируют кубитами – квантовыми битами, которые имеют состояние ноль и один одновременно. Как это возможно!?
Простой пример. Сколько существует чисел, составленных из двух нулей или единиц? Очевидно, четыре: это 00, 01, 10 и 11. Для записи каждого потребуется по два бита, итого в сумме – 8 бит. А кубитов потребуется лишь два, то есть в четыре раза меньше.
Да, такой подход взрывает мозг. На деле все еще сложнее, ибо нельзя просто взять и получить результаты квантовых вычислений, так как система в каждый момент времени находится в произвольном состоянии, и попытка считать данные превратит ее в классическую. Но мы сейчас рассказываем не о принципах работы квантовых компьютерах — это отдельная тема, а о том, являются ли они будущим сложных вычислений. И ответ – да. Еще год назад китайский стартап Shenzhen SpinQ Technology продемонстрировал суперкомпьютер с двумя кубитами ценой всего в 5000 долларов.
Буквально через несколько месяцев после китайцев нидерландский стартап QuantWare представил свой уже 5-кубитовый компьютер. Правда, его цена объявлена не была, но суть и так понятна: квантовые компьютеры становятся начинают появляться в массах, так что вполне возможно, что именно за ними будущее персональной электроники.
А пока, можно выдохнуть. Да, мы близки к пределу кремния, но на нем мир клином не сошелся. Хватает различных веществ, которые могут его заменить. Можно поменять даже принцип работы транзисторов, более того – саму логику работы компьютеров. Так что технологический прогресс не остановить – электроника будет продолжать развиваться, но в каком именно направлении – покажет будущее, если в этой ветке событий оно продолжит для нас существовать.
Хотите пересекаться чаще, жмите на кнопку подписаться. Вместе с нами следить за IT-новостями можно читая наш Телеграм-канал и группу вконтакте.