NVMe SSD WALRAM W5000 512GB PCIe 4.0x4 на Maxio MAP1602

SSD на еще одном новом контроллере — maxio map1602, но с не самым быстрым флешем.

Maxio MAP1602 — первый 4хканальный безбуферный контроллер, для которого заявлено достижение максимальных скоростей pci4.0x4, чуть выше 7GB/s. Но для этого требуется применение флеша с быстрым интерфейсом, на данный момент на рынке такой встречается только от ymtc — причем с ним выявилась некоторая путаница. Изначально заявлялось что 2400MT интерфейс будет поддерживаться у 4 поколения ymtc — 232 слойного флеша. Но в части выпущенных накопителей, включая выпущенный под придворным брендом Zhitai TiPlus7100, оказался переработанный 128слойный флеш с увеличенной скоростью интерфейса.
Micron же, давно обьявивший свой новый флеш b58r, обещает что в первых партиях интерфейс у него останется старый, 1600MT, и его можно наблюдать в недавно появившихся обзорах образцов первых бытовых pcie5.0 накопителей на контроллере Phison PS5026-E26. В результате скорость у них ограничена 10GB/s, вместо ожидаемых 13-14GB/s. Возможно к запуску массового производства ситуация изменится, а пока ymtc «впереди планеты всей», причем с двумя типами флеша.

Упаковка:

Плата:

Спецификация от продавца краткая и без конкретики:

Конфигурация программно:

v0.3a
OS: 6.2 build 9200 
Drive   : 2(NVME)
Scsi    : 1
Driver  : W10
Model   : WALRAM 512G                             
Fw      : SVN06306
HMB     : 32768 - 32768 KB (Enabled, 32 M)
Size    : 488386 MB [512.1 GB]
LBA Size: 512
AdminCmd: 0x00 0x01 0x02 0x04 0x05 0x06 0x08 0x09 0x0A 0x0C 0x10 0x11 0x14 0x80 0x81 0x82 0x84 0xC1 0xC2
I/O Cmd : 0x00 0x01 0x02 0x04 0x05 0x08 0x09
Firmware id string[0C0]	: MKSSD_100000000085003100,Nov  2 2022,11:46:02,MAP1602,MRRHAA3C
Project id string[080]	: r:/Code/1602/DVT/X2-9060/SVN8500
Controller		: MAP1602
NAND string		: CYAxxTE1B1xC3B
List may not be complete
Ch0CE0: 0x9b,0xc4,0x28,0x49,0x20,0x0,0x0 - YMTC 3dv3-128L TLC 16k 512Gb/CE 512Gb/die 4Plane/die
Ch1CE0: 0x9b,0xc4,0x28,0x49,0x20,0x0,0x0 - YMTC 3dv3-128L TLC 16k 512Gb/CE 512Gb/die 4Plane/die
Ch2CE0: 0x9b,0xc4,0x28,0x49,0x20,0x0,0x0 - YMTC 3dv3-128L TLC 16k 512Gb/CE 512Gb/die 4Plane/die
Ch3CE0: 0x9b,0xc4,0x28,0x49,0x20,0x0,0x0 - YMTC 3dv3-128L TLC 16k 512Gb/CE 512Gb/die 4Plane/die
Ch4CE0: 0x9b,0xc4,0x28,0x49,0x20,0x0,0x0 - YMTC 3dv3-128L TLC 16k 512Gb/CE 512Gb/die 4Plane/die
Ch5CE0: 0x9b,0xc4,0x28,0x49,0x20,0x0,0x0 - YMTC 3dv3-128L TLC 16k 512Gb/CE 512Gb/die 4Plane/die
Ch6CE0: 0x9b,0xc4,0x28,0x49,0x20,0x0,0x0 - YMTC 3dv3-128L TLC 16k 512Gb/CE 512Gb/die 4Plane/die
Ch7CE0: 0x9b,0xc4,0x28,0x49,0x20,0x0,0x0 - YMTC 3dv3-128L TLC 16k 512Gb/CE 512Gb/die 4Plane/die

Контроллер новый, флеш предыдущего поколения.
Поддерживаемый размер буфера hmb слегка увеличен от предыдущих контроллеров maxio.



Smart при первом включении:


Поддерживается только 512B сектор. Потребление в режимах сна указаны правдоподобно для отсутствия поддержки энергосбережения на pcie.

Hwinfo — да, поддержки энергосбережения не наблюдается:

Тестирование проходило в «процессорном» слоте платы на чипсете z690 с процессором i3-12100 под Windows 10/22h2 со стандартным драйвером stornvme. Тесты проводились в условиях достаточного охлаждения, если не указано иное.

Сначала посмотрим на запись всего обьема посредством aida64/diskbench. Небольшое замечание по версиям теста — сравнительно свежие версии diskbench делают паузы в процессе обмена с диском, что иногда приводит к несоответствию времени и позволяет ssd частично высвобождать slc-кеш, что дает достаточно странные результаты. Используемая версия (1.04.07 из комплекта 4.20) этому практически не подвержена.



Запись пустого ~2450-2500MB/s в slc-кеш ~15%, 710MB/s в tlc ~62%, 320MB при одновременном сбросе кеша, остаток:
Результат обусловленный примененным флешем, вполне достойный.
потребление — 3.3Вт в slc-кеш, и ~2.6/2.3Вт остальные два участка. в конце после некоторой паузы виден сброс slc-кеша.

Чтение записанного — небольшое снижение 2800-3000MB/s в области записанной исходно в slc режиме (видимо она была перезаписана в tlc) и 3500MB/s все остальной обьем. По сравнению с MAP1202 это прорыв!

Повторная запись — небольшой slc-кеш и прямая запись в tlc ~710MB/s.

hdtunepro — обьем кеша схож с предыдущими результатами и наблюдается аномалия, последние ~10GB читаются немного быстрее, что-то похожее было у предшественника — MAP1202, но здесь разница гораздо меньше.

Скорость произвольной записи блоком 4k и очередью в 32 ~трех обьемов, область — весь накопитель, исходно — пустой. Один график — iops в среднем, второй — пиковые задержки (без усреднения — отдельные операции, не надо сравнивать с распространенными в некоторых обзорах графиками построенными на основе данных iometer'а, где «пиковые» задержки демонстрируются с полусекундным усреднением):
Скорость записи в slc-кеш невысокая, чуть выше 50kiops, дальше наблюдается еще два участка 30/25kiops — свободный массив, подобно последовательной записи, и после где-то 550гигабайт начинается разборка мусора, еще медленнее, пиковые задержки растут вместе с падением средней скорости, но остаются на сравнительно небольшом уровне.
Скорость чтения заполненного таким образом накопителя средняя, заметно выше чем была у NX512 с более старым контроллером и главное — флешем вчетверо меньшего параллелизма:

Рассмотрим проявление HMB, обьем здесь фиксирован и составляет 32MB.
Ниже приведен график зависимости скорости произвольного чтения последовательно прописанного накопителя с длинной очереди 32 в зависимости от области, в пределах которой производится чтение. Показывает, насколько хватает кеша транслятора (для чего больше частью и используют встроенную или внешнюю оперативную память контроллера, или дополняющий его HMB):
растянутый вариант первых 10%, где чуть лучше видно поведение без HMB:
падение начинается между 64-128MB, с hmb — между 25-50GB.

Зависимость скорости произвольной записи (4k/qd32) от области напоминает поведение на чтении, но здесь HMB не влияет на результат:

Поведение при отработке трим при очистке всего обьема диска (для замера использовано чтение по произвольным адресам без очереди в пределах всего обьема):
задержки 30мс иногда вырастающие до 60-70мс, с пиком в 85ms в течении ~2.2 секунд суммарно. Какой-либо фоновой активности после непосредственно выдачи команд тут не наблюдалось.

Немного стандартной синтетики.
CDM7, все хорошо, хотя запись все же чуть ниже заявленного:
и потребление:

ATTO с разной очередью, тут тоже все красиво, в тесте без очереди запись даже добралась до указанной в спецификации:

ATTO с разными данными — ожидаемо от maxio никакой зависимости нет


Однако оказалось, что есть, но с особенностями — перезапись записанного мелким блоком ее отключает. От чего atto ничего и не показал. Но если начать с блока в 8k — то до флеша нули не доходят.
А вот с 4k и ниже — нет.
Ну и до кучи hdtunepro/cdm, причем у cdm та же история — после теста записи 4k праздник прекращается и весь столбец со смешанным обменом в нем не участвует:

В смарте есть два датчика температуры — основной и два дополнительных, первый из которых дублирует основной, но их показания не совпадают с измеренной тепловизором температурой контроллера и флеша, и вообще не очень понятно, откуда эти цифры взяты.
Замечание — «прицел» экстремумов на термоснимках смещен, это глюк софта тепловизора при их сохранении, но значения верные.

На открытом стенде без обдува и радиатора, в простое, при температуре воздуха ~25С:
57С контроллер и 34/39 два корпуса флеша, при этом в смарте показано:

1 Composite Temperature				: 44
17 Temperature Sensor 0				: 44
18 Temperature Sensor 1				: 33

Запись обьема обошлась без троттлинга, благодаря упавшей скорости записи после кеша и снизившемуся потреблению.
В конце были достигнуты 85С контроллер и 55/62 два корпуса флеша, при этом в смарте показано:

1 Composite Temperature				: 49
17 Temperature Sensor 0				: 49
18 Temperature Sensor 1				: 62

А вот чтение, при котором потребление немного выше, наконец позволило увидеть троттлинг через минуту от начала теста при достижении температуры чуть выше 90C, хотя падение скорости при этом небольшое, с 3.5 до 3ГБ/с.
После сброса скорости температура стабилизировалась и в конеце теста составляла 92С контроллер и 57/66C два корпуса флеша, при этом в смарте показано:

1 Composite Temperature				: 50
17 Temperature Sensor 0				: 50
18 Temperature Sensor 1				: 66
25 Thermal Management Temp 1 Transition Count	: 1

Повторное чтение с небольшой паузой после предыущего, остыть совсем не успел и прогрелся быстрее, где-то на 35% контроллер был слегка охлажден и скорость на некоторое время восстановилась:
и все это было отмечено в смарте:

25 Thermal Management Temp 1 Transition Count	: 3
27 Total Time For Thermal Management Temp 1	: 4

Дополнение — укутал почтовым пакетиком и отловил еще 2 стадии снижения скорости (без внешних замеров, ибо сняв теплоизоляцию температура изменится):

Temperature:                        51 Celsius
Temperature Sensor 1:               51 Celsius
Temperature Sensor 2:               68 Celsius
Thermal Temp. 1 Transition Count:   4
Thermal Temp. 1 Total Time:         154

Temperature:                        50 Celsius
Temperature Sensor 1:               50 Celsius
Temperature Sensor 2:               68 Celsius
Thermal Temp. 1 Transition Count:   4
Thermal Temp. 1 Total Time:         209

Накопители большего обьема, соответственно с большей скоростью, довести до троттлинга будет проще, но при обычном использовании, без долговременных полноскоростных нагрузок можно обойтись без дополнительного охлаждения.

Потребление составляет в простое целых 900мВт, так как энергосбережение не поддерживается, при чтении максимум до 3.6Вт, записи — 3.3Вт.

Индикатор активности — красный светодиод, в простое светится с пониженной яркостью, причем выявить шим не удалось — просто пониженное напряжение, во время обмена — мигает с частотой в 1Гц с полной яркостью, выход активности на m.2 разьеме ведет себя аналогично:

Данный накопитель демонстрирует определенный прогресс в развитии pcie/nvme ssd-контроллеров от maxio. Если же вернуться к данной модели — то явных указаний на контроллер в спецификации нет, в рамках же заявленных скоростей сейчас может быть по крайней мере 5 безбуферных контроллеров с разнообразным флешем (phison e21 (и e16 — но это уже врядли), smi sm2269xt, maxio map1602, innogrit ig5220, tenafe tc2200).

upd.09.2023 — исправил о поведении на нулях в связи со вновь открывшимися обстоятельствами.