Intel杀手级SSD产品「Optane SSD 900」系列正式登场，採用革命性的3D Xpoint Optane 非发挥性记忆体技术，官方号称其性能与耐用度相较传统快闪记忆体(NAND)会高1,000倍，究竟实际性能有多强劲!? 笔者找来Intel Optane SSD 900 280GB与上代旗舰型号Intel SSD 750 400GB作对比测试。

SSD市场的大魔王

Intel绝对是SSD市场的大魔王，凭着强大的研发能力加上精良的半导体技术，过去多次为SSD市场带来革新突破，回顾过去Intel SSD产品有不少经典名作，并为SSD市场带来巨大冲击︰

2009年第三季，Intel推出业界首款平衡价格、容量、寿命、效能的X25-M SSD系列，并支援TRIM功能降低GC对SSD负担，为SSD普及铺成新路。

2014年第一季，Intel推出业界首款企业级控制器与防止断电资料遗失保护的SSD 730系列，超高写入寿命与强悍的IOPS，是当代SATA SSD最颠峰之作之一。

2015年第三季，Intel推出首款消费级NVMe SSD 750系列，藉着NCQ获得非常强悍效能，宣告高效能PCIe SSD时代的来临。

2017年第四季，Intel带来全新的3D Xpoint技术的Optane SSD 900，根据官方说法「这是 25 年来首见的全新类别革命性记忆体」，其性能与耐用度都比传统快闪记忆体(NAND)强大1,000 倍，宣告高阶SSD新时代来临。

3D XPoint技术原理

Intel于IDF2011大会上首次展示PCM可运作储存晶片样本

Intel早于2009年已提出可堆叠的非挥发性相变化记忆体(PCM)晶片技术，并与Micron合作开发次世代的储存，并于2011年美国IDF大会上首次展示可实际运作的样本，代号为「Hybrid Memory Cube」，2012年正式将技术命名为「3D XPoint」并不断针对物料作出改良，2015年改用GeSbTe硫族化合物，相较其他PCM技术更快、更稳定。

3D XPoint技术有别于传统快闪记忆体(NAND)，利用GeSbTe硫族化合物非晶态下，短直径能阶(Energy level)与低密度游离电子(delocalized electron)特性，大幅提高电阻值，储存行为抹除(Reset)逻辑状态为「0」；晶态则相反电阻低，储存行为写入(Set)逻辑状态为「1」，透过材料相变化来记录数位讯号，透过5层堆叠技术组成的储存立方。

Intel Optane SSD 900

Intel Optane SSD 900P是Optane家族第三个产品，研发代号Mansion Beach，另备有伺服器级P4800X与入门级Optane Memory，900P提供两款Form Factor，包括U.2介面及今次评测採用的 HHHL (Half Height Half Length)扩充卡，两者在性能上完全相同，同样基于PCI Express x4接口，为玩家提供更具弹性的选择。

市场定位方面，Intel Optane并非要取代NAND SSD，而是填补记忆体(DRAM)与快闪记忆体 (NAND)中间的缺口，中坚玩家可以考量採用Optane Memory作衔接，与HDD或入门级SSD组成Hybrid Drive配置，高阶玩家可以採用Intel Optane SSD与HDD或SSD共存，因此Optane SSD 900P只提供280GB及400GB两种不同容量。

此次测试样本为Intel Optane SSD 900 280GB HHHL版本，採用坚实的铝合金外壳并设有坑纹以提升散热面积，卡背亦加入金属散热背板，产品待机功耗为 5W 、读取最高功耗约 14W，相较Intel SSD 750功耗略为上升，因此对散热有一定要求，用家需选择放置于机箱风扇气流可及的位置，以避免产品因过热而不稳。

Intel Optane SSD 900 280GB採用Intel SLL3D 7通道NVMe主控制器，与企业级的P4800X完全相同，PCB上正背面合共有21颗3D Xpoint颗粒，储存总容量为336GB，扣除预留空间(Over-provisioning)后可用容量为280GB，由于Optane SSD有别于传统SSD设计，不需加入快取记忆体，意味着也不需要提供电容来防止意外断电。

採用与Intel Optane Memory一样的3D Xpoint颗粒，型号为「29P16BIBLDNF」，採用20nm制程、封装大小约241.12mm²，单颗容量为128Gb (16GB)，储存密度为0.62Gb/mm²。

由于3D Xpoint颗粒并没有GC blocks可以任意写入，意味着不会产生4kB不对齐造成读取段差，影响速度或是写入放大等问题，而且校验方式异于NAND Flash的LDPC，没有MLC、TLC限制Cell越大需要越多ECC，写入速度等趋近读取速度。

如何分辨SSD好坏 !?

在了解3D XPoint性能表现前，还需要了解如何分辨SSD好坏，一般常看到的测试不外乎连续读/写(Seq R/W)与4K随机读写(4K Random R/W)来衡量SSD效能，当然还有一些细项如SSD寿命(耐写DWPD)、延迟时间(latency)、价格等等，这边会逐一介绍。

连续读取/写入(Sequential Read/Write)

Sequential Read/Write泛指单一大型档案(连续空间)做操作，举例来说SSD写入档案，简述其操作流程

1.从SSD的Map Table标示为使用的blocks。

2.抹除(Garbage Collection ,GC)一个空间。

3.将资料写入到标示blocks中。

当然操作流程是连贯动作可同时读/写，假设操作1GB连续空间，标示使用区域、抹除与填入资料，三组动作仅需操作一次即可，即为连续读/写，这只是最常被拿来衡量SSD好坏的指标，目前绝大部分SATA SSD连续读/写都可以做到550R、500W，PCIe SSD可以达到破千读写，拿连续读/写来评比SSD略显粗糙。

4kB随机读取/写入(4kB Random Read/Write)

连续读取好比一套百科全书，连续不中断的把内容搬出来，但读者并非每次都需要整套百科全书内容，而是其中某册、某章、某节，这筛选读取动作不只要看内容，还需频繁翻目录，而电脑操作也是一样道理，很少遇到连续读/写的情境，作业系统、游戏也不是将全部应用程式、特效、章节、人物、影片等全部读进来，「频繁且小量读/写」就是4kB R/W真面目。

延迟时间(Latency)

HDD搜寻延迟时间
一般HDD为9~12ms，硬碟转速(RPM)越快搜寻延迟越低。

传统NAND Flash SSD
低负载时搜寻速度约100us，高负载时搜寻时间会在100us~2ms浮动，负载越重延迟越高。

3D Xpoint技术更接近DRAM
低负载搜寻时间约10us，高负载约100~500us。

伫列深度(Queue Depth)

伫列深度(QD)指发送/接收指令数量，QD越高代表同一时间能操作的IO数量越多

SATA介面下AHCI模式最高的QD32，也就是32条线可同时读写。

非NVMe的PCIe SSD为QD128。

NVMe协定的SSD一举提升到QD65536。

消费级SSD在QD64下差不多就是极限，企业级的SSD可以到QD256，但高QD也会造成超高延迟时间。

IOPS (Input/Output Operations Per Second)

IOPS中文翻译为「每秒读/写次数」，每秒可读写次数越多，代表控制器与Flash颗粒越强悍，这是一个SSD很关键的指标，一般使用MB/s来标示，但也可以跟IOPS互转换，常用IOPS指标为4kB，常见硬碟格式NTFS、EXT4、ZFS预设的Block size刚好也为4kB。

MB/s转IOPS 公式
BytesPerSec / TransferSizeInBytes = IOPS

Intel Optane SSD 900 vs Intel SSD 750

此次测试样本採用Intel Optane SSD 900P 280G，对照组採用选用上一代旗舰Intel SSD 750 400G HHHL，排除NAND降速问题Intel SSD 750使用全新样本作测试。为免PCIe频宽不足造成延迟或误差，测试採用Intel Core i7-7900X搭配ASROCK X299 Taichi主机板、64GB DDR4-3200系统记忆体。

测试採用CrystalDiskMark 6.0，由日本人 Hiyohiyo 专为支援 NVMe SSD 开发的磁碟测试程式，提供磁碟连续读取和连续写入的速度、 512kB 及 4KB 随机读取及随机写入、最高可以测到QD512与64 Thread，非常适合测定高效能的NVMe SSD。测试次数设定为5、测定大小为32GiB，间隔时间为1分钟。

Intel Optane SSD 900P 280G不管是线性或4kB上都有非常亮眼表现，Intel SSD 750 400G在4kB QD32下也有非常优异的表现，读写都超过Optane SSD 900P 280G，始终18 Channel的控制器在平行读写优势，还是会大于7 Channel控制器。

单执行绪连续读写

在单执行绪连续读写方面，在QD2时900P 280G与750 400G均已达到最高写入速度，900P 280G在写入方面始终保持约50%的优势。

读取方面，900P 280G在QD2时已是最高读取速度，而750 400G则要到QD16才能达到最佳读取速度，性能差异与900P 280G减少至只差10%。

单执行绪4kB随机读写

在单执行绪4kB随机读写方面，测定各QD对最大读写性能的影响，由于750 400G拥有多达36 Channel的平行写入能力，在单执行绪4kB写入性能方面扳回一城，性能表现上力压900P 280G。

单执行绪4kB读取方面，是传统NAND SSD的性能死穴，900P 280G在QD1性能是750 400G的7倍，并且在QD4开始马力全开，相较750 400G在QD4还没办法发挥到25%，要较高的GD才开始将差距收窄，并凭着多通道控制器与36颗粒平行读取，在QD32开始取回优势。

多执行绪4kB随机读写(QD1)

固定QD1测试多执行绪测试方面，可以测定多开每个桯式可测定多开每个程式获得最大IO数量，900P 280G在QD4就会碰到单执行绪读/写极限，而多执行绪可轻鬆突破瓶颈，写入速度最高达2100MB/s水平。

在QD1测试多执行绪读取方面，750 400G在多执行绪程式多开下，低QD就会碰到I/O读取瓶颈，要靠多通道控制器与36颗粒平行读取，在非常多的执行绪下才能追回两者之间的差距。

多执行绪4kB随机读写(QD4)

在多执行绪4kB随机读写下，900P 280G的优势更为明显，在双执行绪下即可发挥90%的读写效能，相较750G 400G就算在最高性能下仍不及900P 280G的单执行绪4kB的写入表现，完全发挥3D Xpoint技术的性能优势。

多执行绪4kB随机读取方面，採用3D Xpoint技术的900P 280G有着先天优势，在单线程下表现较750P 400G有8倍的性能差距，750P 400G需要在8执行绪下才能达至90%读取效能，要在较多的执行绪才能扳回，这也是传统NAND Flash的性能死穴。

8执行绪4kB随机读写

在8执行绪4kB隔机读写测试，由于900P 280G及750 400G都可以达至最佳效能发挥，藉此项测试能探究两者之间4kB随机读写的性能极限。

可以看到900P 280G在QD2就达到了80%读写性能，QD4已达至最高效能，而750 400G在QD2还没能发挥到30%，更要到QD19才能发挥到最高效能。

IOPS 8执行绪测试

IOPS方面，900P 280G官方标示为IOPS Read 550,000、Write 500,000，750 400G官方标示则为 IOPS Read 430,000、Write 230,000，但两者的性能差距并未能在数字上实际反映。

900P 280G在QD4 就达到了官方标示的读取最大值，但写入部分可能是执行绪设定不够多，造成无法跑到极限速度。750 400G要到才能达到官方标示的IOPS。

延迟时间(Latency)

4kB随机读/写延迟是Optane最大卖点之一，从数据来看不管是QD1与QD16，NAND在99.999%负载IO延迟都相当高，此时操作会有相当大的卡顿感，而Optane延迟几乎都压制在100us内，再高负载I/O都不会卡死，非常适合极端操作的使用者与大型资料库使用。

混合读/写相当考验控制器效能与颗粒强度，极度负载下900P反应速度还是控制在50us内，非常厉害，NAND延迟时间则是落在1.83ms与2.7ms。

IO Meter测试

为了榨出900P最大IOPS，众多测试软体中，还是IOMETER为最佳选择，设定值为20个执行绪、每个执行绪QD4。

4kB读/写分别达标 56万与53万IOPS，有符合官方标示，而128kB表现也相当亮眼，读/写分别为36万与31万IOPS。

实际使用感

Windows 10 1709开机从BIOS check过后开始算，转了1/3圈、欢迎画面没看到，一闪即逝，桌面读取也几乎瞬间完成

开Chrome 62.0.3202.94也是一点击就开，开Office 2016欢迎画面一闪即逝，开档案总管按下去秒开，没有任何延迟

在C:\Windows内搜寻任意档案都是两秒内会有结果。

Windows 10 重灌 1709，从BIOS 开始选灌到进桌面 6分钟，包含选版本等设定。(重灌碟VE-300装Intel 530)。

整体表现只有快，还是快，感觉现在电脑上的延迟只剩下程式打开的欢迎画面，如果没有欢迎画面的软体按下去几乎都是秒开。

4kB随机读写750最高温度43度，900P为51度，900P用户会建议挂一颗小风扇降温。(室温23.5度)

实测两套大型开发软体Visual Studio 2017 与AutoCAD 2018开启速度。

Intel Optane SSD 900P 280G

售价︰US$389

查询︰Synnex Hong Kong (2753 1668)

编辑评语︰

Intel Optane SSD 900P相较传统NAND Base SSD拥有明显优势，低QD情况下就可以获得优异读/写效能，并在超高负载下仍有非常低的访问及搜寻时间令I/O不卡死，而且混合读写不管是读/写都不会互相影响，搜寻时间也控制相当漂亮，更拥有超高写入(DWPD)寿命，280G写入量达到5.11PBW，480G为8.76PB。

整体来说CPU核心跟时脉都够用，但却觉得电脑还是很慢的读者可以考虑900P看看，会体验到不同的世界，重拾HDD升级SSD那时的感动。