144層堆疊QLC
QLC NAND問世也有差不多四年的時間了，這四年里隨着3D NAND的堆疊技術也在不斷演進，Intel® QLC NAND的堆疊層數也從第二代3DNAND的64層提高到了第四代的144層。堆疊層數的提高意味着單顆容量越來越大，讀寫性能越來越強，耐久度也越來越好
前不久，Intel®發佈了搭載最新144層堆疊顆粒的QLC SSD 670P，從官方指標上來看，比之前的660P和665P有了質的飛躍
今天我們就來看一下，144層QLC 的670P究竟表現怎樣
Intel® SSD 670P的外觀與用料
自從Intel®在去年年底發佈EVO認證平台LOGO之後，自家的產品包裝都逐漸向矩形嵌套的那個畫風靠攏。前不久的Rocket Lake S處理器也好，這次的670P也是，從外包裝一眼便能看得出來是2021年的新產品
背面寫明了5yr LIMITED WARRANTY，也就是五年有限質保，不過質保的寫入量上限沒有直接標明。上一代660P給出的質保寫入量上限為200PE，也就是2TB的盤質保上限是400TBW。基於144層堆疊QLC的670P在壽命上也得到了加強，質保上限提高到340PE，2TB盤的質保上限為740TBW。雖然相比各廠商目前普遍為高端消費級TLC盤提供600PE質保尚有一段差距，不過相比660P已經有了70%的實質性提升，QLC飽受詬病的壽命問題得到了很大程度上的緩解
包裝內容物就沒什麼特別的了，一根固態盤本體和一個小冊子
670P採用目前M.2固態盤最主流的規格尺寸2280，標籤貼在了正面
所有元器件也集中在了正面，背面則是什麼都沒有，因為大部分的主板和筆記本都只提供了單面的散熱片，因此單面設計的固態盤顯然比雙面的更適合。不過目前有些廠商已經開始將標籤也貼到背面了，這樣正面顆粒裸露更加有利於散熱，不知以後Intel®會也借鑒一下
除去標籤可以看到670P上主要元件有四枚，一枚主控、一枚DRAM、兩枚NAND。是按照目前主流的接口——主控——DRAM——NAND的順序排列的
主控和660P同樣來自慧榮，型號為SM2265G。目前慧榮的官方網站上並沒有關於這款主控的詳細資料。不過結合現有信息可以做一些猜測，670P支持NVME 1.4版本協議、主控芯片封裝大小、支持外置DRAM等。SM2265G很有可能是SM2267的基礎上將PHY降級為PCI-E GEN3版本得到的一款主控，有點類似群聯E16與E12直接的關係
DRAM緩存是常規配置NT5CC128M16JR-EK，這是一顆256MB容量的DDR3L-1866 DRAM顆粒。如果是一般高端方案會按照每TB閃存搭配1GB緩存的配置，Intel®給2TB的670P只配備了256MB的緩存，也符合其入門級別的定位
NAND編號為29F08T2AOCQKI，這是一款基於144層堆疊的QLC閃存顆粒，單顆容量達到1TB，所以才能將2TB的盤做成單面
從布局上看670P相比660P要更加鬆散，因為660P採用的64層堆疊QLC顆粒容量有限，想做大容量的盤需要在單面安排4顆粒的位置，所以非常擁擠
基礎性能測試
這次使用最新的Intel® Rocket Lake S作為測試平台，CPU為I9-11900K，主板為ASUS ROG M13H。所有待測盤都安裝在直通CPU的M.2插槽內
Crystal Disk Info可以正確讀取通電時間、寫入量、溫度等重要信息，也可以查詢到670P的確支持NVME 1.4版本協議
首先我們來看一下空盤狀態下的Crystal Disk Mark基準測試
順序讀取達到了3461 MB/S基本達到官方指標3500MB/S；順序寫入達到3009MB/S，超過了官方指標2700MB/S；高隊列4K隨機測試讀取達到1284.73MB/S，換算成IOPS大約是313654，達到官方指標310KIOPS；高隊列4K隨機寫入達到1408.09MB/S，換算成IOPS約為343771，也達到了官方指標340KIOPS。看來Intel對670P的指標並沒有什麼虛標，各項基本都能達到。雖然極限隨機性能相比於目前高端的TLC盤（官方讀寫指標在3000MB/S以上的）還是存在一定差距，但值得一提的是4K單隊列隨機讀取速度高達85.18MB/S，這甚至超過了許多高端TLC NVME固態盤。
在和660P 512G的對比中，670P 2T取得了壓倒性的勝利。大多數項目都有翻倍甚至更多的提高，其中差距最大的是七讀三寫（70%讀取/30%寫入）混合測試。七讀三寫是比較符合當前固態盤使用習慣的一種場景模擬，更能體現出固態盤在日常情況下的運行狀態。不過在4K Q1T1隨機寫入方面，670P出現了不如660P的情況，這原因很可能是隨着閃存堆疊層數的增加，寫入延遲也隨之提高，所以才會發生隨機寫入倒退的情況
上面的是滿盤測試，接下來我為670P 2T裝入1500G的大量視頻文件，佔用掉約78%的空間，看看其基準測試是否有什麼變化
Crystal Disk Mark的基準測試幾乎沒有什麼變化，上下波動1%左右基本上可以忽略，所以日常使用不太需要擔心裝了一半就發生掉速的這種事情
接下來是遊戲加載測試，使用的是《古墓麗影：暗影》和《無主之地3》，分別記錄從點擊基準測試按鈕到出現基準測試畫面的加載時間
儘管人肉秒錶統計可能存在一定的誤差，但是依然可以明顯看出670P的遊戲加載速度相比660P有着一定程度上的提高
由於QLC的NAND直寫速度較慢，所以我使用長時間順序讀取來測試670P滿載時的溫度。670P溫度表現很好，在安裝主板自帶的散熱片之後，滿載溫度也不超過50度，比660P更低
深入測試
670P在上面的基準測試中表現得不錯，接下來我將使用IOMETER測試一下670P在不同隊列縱深下的性能峰值究竟怎樣
4K隨機讀取方面IOMETER跑出來的峰值和CDM差不多都是在300KIOPS出頭的樣子，大約在Q8T8的時候就達到頂峰，後續隨着隊列增加再無提升
4K隨機寫入方面峰值也是同CDM結果一致，在340~350KIOPS之間。寫入相比讀取能更早達到滿速，在Q4T4時基本到達峰值。而相比之下部分高端的NVME盤，雖然IOPS峰值很高，但也需要Q32T4甚至更高的隊列縱深才能體現。
經過這項測試我們可以看到，雖然670P的4K隨機讀寫峰值不如部分高端TLC NVME盤，但是其起速還是比較快的，在低隊列縱深情況下性能可觀。這對於大多數讀寫隊列縱深在4以內的家用環境來說，相比高端TLC盤的差距又進一步縮小
對家用固態盤有一定了解的朋友們一定知道上面的基準測試和峰值測試時，都是在670P的SLC CACHE範圍內進行的。SLC CACHE可以認為是給TLC/QLC固態盤的一層魔法盾，提高日常使用的體驗。但是人們總有好奇心理，見到一個美人之後就會想知道她卸妝後的素顏是什麼樣，接下來我就領大家看一下670P的SLC CACHE機制及隱藏在魔法盾背後真實的QLC表現
這是一張Intel給出的一張關於670P SLC CACHE的說明。670P使用了動靜態混合的SLC CACHE方案。大容量固態盤經常會採用動態SLC CACHE，隨着可用容量的降低CACHE也隨之減小。在670P中，動態CACHE部分在全盤可用空間約維持50%以上時保持不變，而當可用空間低於50%之後進入全盤模擬SLC CACHE模式，CACHE容量隨着可用空間的降低而線性下降。當可用空間低於15%時動態CACHE基本耗盡。
與此同時為了保證最低限度的使用體驗，670P還留有了一層固定的靜態CACHE。而針對於2TB這個容量的版本，空盤時則有256GB動態CACHE，再加上24G靜態CACHE總共容量為280GB。
此時我心中產生了一個疑問，固定的靜態SLC CACHE一般情況下是由固態盤的OP（預留空間）提供的，這部分閃存容量不計入可用空間，單獨用來提供CACHE或者幫助GC使用。但是670P 2TB版本的可用空間為2048GB，也就是2TB的NAND全部用來用作存儲空間，沒有外部預留。所以我認為很可能是29F08T2AOCQKI這顆QLC NAND的實際容量大於8Tb（1TB），這樣在NAND內部提供預留空間才能保證靜態CACHE的正常運作
上面的測試中我曾經將這片670P用視頻文件填充了約78%的空間，在已佔用這麼多空間的情況下，670P 2T版本依舊能夠提供能夠提供約110GB的SLC CACHE，抗掉速能力還是很強的。
與此同時也看得到，在SLC CACHE耗盡之後 670P的QLC NAND直寫速度約為250MB/S，相比於670P的100出頭還是有着顯着地提高
有了大容量的SLC CACHE，伴隨產生的問題是這些CACHE如果在短時間內耗盡，固態盤要怎麼才能恢復性能？
最常見的方法是「等」！沒錯，等待是一個辦法。讓主控自行執行垃圾回收，將數據文件寫回，逐漸釋放CACHE空間。但等着總是讓人心焦，特別是當無法看到進度條的時候，人們總是覺得它好像什麼也沒幹，想要手動去處理一下。
Windows提供的磁盤優化工具可以在一定程度上處理這個問題
但是Intel提供了一個更好的方案——Memory and Storage Tool GUI（MAS）。也就是以前Intel® SSD Toolbox的升級版
新版的MAS對於非Intel® 固態盤只支持檢測型號、序列號、可用空間、固件版本等信息，而針對Intel® 固態盤則可以提供診斷掃描、固件更新、安全擦除和優化等功能，我要重點說的是安全擦除和Performance Booster兩個，因為絕大多數廠商提供的工具箱軟件里是不會提供這兩項功能的
安全擦除，顧名思義可以將SSD恢復為「新盤」狀態，刪除所有內容並快速恢復出廠性能。一般的安全擦除需要進入linux環境下才可以，或者目前部分高端主板的BIOS內會添加安全擦除的工具，比如最近測到的華碩M13H和華擎Z590太極。
MAS中的安全擦除操作很簡單，只需要現在磁盤管理中刪掉該SSD對應的分區，然後擦除按鈕就會亮起，然後點擊各種確定就行了
要說安全擦除可以完全恢復性能是沒錯，但是盤裡的數據也就隨之灰飛煙滅了，這好像沒能解決上面提到的問題，在有數據的情況下快速恢復SLC CACHE。完成這項任務的便是下一個功能——Performance Booster。這項功能是Intel專為QLC盤設計的，能夠快速釋放SLC CACHE，用最短的時間恢復性能。但是畢竟2T的670P有上百GB的CACHE，如果全部耗盡恢復起來的時間也是要用分鐘來計算的，前往不要以為程序死了而強制關閉就好
在看完SLC CACHE之後，我們再來看一下670P在重負載的表現。使用IOMETER對670P進行長達3個小時QD=32的4K隨機寫入，在這種強力壓迫下可以看到670P在嚴酷環境下的表現。
670P在離散度上表現得就不怎麼好了，3小時依然沒有進入穩定態。從離散圖上我們看得出670P的GC策略比較激進，屬於趕着寫趕着回收的那種所以會有定期的上拋點的出現，上一次見到這樣類似的盤還是浦科特M9P PLUS。但是670P的最低點以及畢竟零點，也就是說在那瞬間的盤幾乎已經不可用。目前我所見過的QLC盤裡只有P4320/P4420這樣的數據中心級產品才能跑出比較漂亮的離散度曲線，消費級QLC盤目前還難以抗住這樣的重壓。畢竟670P針對的是家用環境
總結
實用至上，家用無虞。這是我對670P這塊盤的評價。
雖然在部分指標上，670P和高端TLC NVME盤還有着一定的差距，但其相對於660P的進步是肉眼可見的，壽命和讀寫性能幾乎都是成倍的增長。
超大的CACHE容量，CACHE內不俗的性能表現，低隊列縱深的優化，670P的這些調教精確地指向了家庭用戶。在低強度的家庭應用場景中，這些優化方向使得670P在體驗上不會差高端的TLC盤多少。如果價格夠實惠的話，我認為670P會是家用環境下一個不錯的性價比之選！
