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Intel SSD 540s alla prova, quando il nome non è una garanzia

Intel ha usato un controller Silicon Motion SM2258 e l'ha accoppiato alla memoria TLC SK Hynix a 16 nanometri per i suoi SSD 540s. Intel punta alla fascia a basso costo del mercato, ma le prestazioni sono sempre importanti. Vediamo come si comporta.

Intel SSD 540s alla prova, quando il nome non è una garanzia

Intel SSD 540s

 

Gli SSD Intel 540s integrano un controller Silicon Motion e memoria SK hynix TLC a 16 nanometri per attaccare la fascia bassa.

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Dopo due anni di lavoro Intel e l'azienda fabless Silicon Motion Inc. (SMI) hanno portato sul mercato il frutto della loro collaborazione, la famiglia di SSD Intel 540s. Il controller di SMI permette alle unità di Intel di arrivare fino a 78.000/85.000 IOPS in lettura/scrittura casuale, valori piuttosto alti che hanno indotto realtà come Crucial e SanDisk ad adottare le soluzioni di SMI.

Gli Intel 540s rappresentano il nostro primo sguardo al nuovo controller SMI SM2258, ma c'è dell'altro. Intel ha accoppiato il controller a memoria NAND SK Hynix TLC a 16 nm, una scelta legata al fatto che l'azienda statunitense non ha collaborato con il partner Micron nello sviluppo della memoria a 16 nanometri, focalizzando invece le proprie risorse su 3D NAND e Optane (3D XPoint). La mossa ha fatto sì che Intel, uno dei pochi produttori di NAND Flash, diventasse un cliente anziché un leader di mercato per un'intera generazione di prodotti.

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In questa nuova veste Intel fatica a essere competitiva nei settori entry-level e mainstream. Il problema per Intel come cliente del mercato della memoria NAND flash deriva dal calo dei prezzi. Quando Intel si presenta come produttore di NAND può godere di prezzi di favore, ma come cliente è costretta a pagare di più. Il secondo problema collaterale di essere un cliente anziché un produttore è la mancanza di una comprensione diretta e profonda della memoria NAND, e questo impatta sulle tempistiche di arrivo sul mercato.

I prezzi non così bassi e l'uso di memoria NAND flash hanno fatto sì che le serie 3 e 5 di SSD Intel non fossero così competitive sul fronte dei prezzi e delle prestazioni. La serie 3 ha debuttato nel 2012 e da allora non è stata più praticamente aggiornata. La serie 5 ha goduto di aggiornamenti poco frequenti e ha scontato l'uso del controller SandForce SF-2281 del 2012, almeno fino all'SSD 540s. Gli altri produttori di SSD, di grandi o piccole dimensioni, hanno almeno due generazioni di prodotti che separano i modelli SandForce 2281 con l'attuale generazione di SSD. In un certo senso, il salto dall'SSD 535 al 540s ci mostra che i progressi non sempre significano un passo avanti, come vedrete nei test.

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La tempistica più rilassata consente a Intel di focalizzarsi sui valori cardine del prodotto. Intel ama parlare del basso tasso di RMA dei suoi SSD, figlio di test continui e approfonditi. Come scritto in precedenza, la partnership con Silicon Motion ha avuto inizio almeno due anni fa: non saremmo sorpresi se gli SSD 540s fossero in test per gran parte di quell'arco temporale.

Prestazioni a parte, i nuovi 540s sono dotati anche di caratteristiche piuttosto diffuse. La codifica hardware a 256 bit è standard. I clienti non hanno più bisogno di rivolgersi alla gamma SSD Pro Series di Intel per avere le funzioni di codifica richieste in molti settori. I 540s sono anche accompagnati da 5 anni di garanzia.

Specifiche tecniche

Gli Intel SSD 540s sono venduti in sei differenti capacità che spaziano da 120 GB a 1 TB (tra cui soluzioni da 180 e 360 GB). Tutte e sei le dimensioni sono disponibili nei form factor da 2,5 pollici e M.2 2280. 

Modello Intel 540s (120GB) Intel 540s (180GB) Intel 540s (240GB) Intel 540s (360GB) Intel 540s (480GB) Intel 540s (1TB)
Form Factor 2.5-Inch; M.2 2280 2.5-Inch; M.2 2280 2.5-Inch; M.2 2280 2.5-Inch; M.2 2280 2.5-Inch; M.2 2280 2.5-Inch; M.2 2280
Controller SMI SM2258 SMI SM2258 SMI SM2258 SMI SM2258 SMI SM2258 SMI SM2258
DRAM Nanya DDR3 Nanya DDR3 Nanya DDR3 Nanya DDR3 Nanya DDR3 Nanya DDR3
NAND SK Hynix 16nm TLC SK Hynix 16nm TLC SK Hynix 16nm TLC SK Hynix 16nm TLC SK Hynix 16nm TLC SK Hynix 16nm TLC

Sulla carta le prestazioni sembrano buone per un moderno prodotto mainstream, ma Intel genera i propri risultati - secondo quanto riporta la sua documentazione - in uno stato di prodotto "nuovo" e non c'è menzione delle prestazioni di scrittura native della memoria TLC. Intel non è l'unica azienda che nasconde le prestazioni di scrittura TLC native, ovvero quelle che avvengono al di fuori della cache SLC emulata.

Le prestazioni in lettura sequenziale sono indicate in 560 MB/s, ossia ai limiti massimi dell'interfaccia SATA 6 Gbps - dopo aver tenuto conto dell'overhead. Le prestazioni in scrittura sequenziale (all'interno del buffer SLC) spaziano tra 400 e 480 MB/s con una progressiva crescita all'aumentare della capacità. Anche le prestazioni casuali scalano con la capacità. Il disco da 480 GB che abbiamo provato offre prestazioni in lettura/scrittura casuale di 85.000/78.000 IOPS.

Per questa famiglia di prodotti Intel ha scelto di usare l'SM2258 insieme alla memoria planare TLC a 16nm di SK Hynix. Silicon Motion non ha diffuso molti dettagli sul successore dell'SM2256 e sembra che Intel abbia goduto di un'esclusiva, seppur momentanea, sull'SM2258. Di conseguenza è complicato avere ulteriori informazioni sul controller e capire quali caratteristiche lo differenzino dal predecessore.

Gli Intel SSD 540s supportano la codifica AES 256-bit sull'intero disco, compatibile con TCG Opal e Microsoft eDrive. Intel ha scelto lo stesso controller per l'Intel Pro 5400s. Quest'ultimo abilita il supporto alla tecnologia vPro che offre funzioni di gestione avanzate.

Prezzo, garanzia e accessori

Gli SSD 540s sono disponili in 12 differenti modelli grazie ai due form factor e alle sei capacità. Il modello da 480 GB è venduto a circa 155 euro nel momento in cui scriviamo, un prezzo leggermente superiore all'SSD mainstream leader di mercato, il Samsung 850 EVO da 500 GB.

Intel copre la serie 5 con cinque anni di garanzia, similmente all'850 EVO di Samsung e alla serie 7. Dopo un'attenta indagine non siamo riusciti a trovare alcun limite di resistenza per gli SSD 540s a parte un MTBF di 1,6 milioni di ore, che vuol dire molto poco agli utenti finali.

Gli SSD 540s lavora con SSD Optimizer di Intel e lo strumento di migrazione dati. Gli utenti dovranno scaricare entrambi i software dal sito dell'azienda per avvantaggiarsi delle funzioni avanzate.

Uno sguardo da vicino

Intel non ha fornito sample di SSD 540s ai media quindi il prodotto che proviamo arriva da terze parti. Gli SSD 540s hanno lo stesso schema di design delle generazioni più recenti di SSD Intel. l'unità entra in qualsiasi sistema che richiede un'altezza di 7 mm, che è un requisito sempre più comune per notebook e ultrabook sprovvisti di opzione M.2.

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Il nostro sample da 480 GB ha 512 GB di memoria NAND flash e Intel alloca una porzione di memoria alle attività in background come il rimpiazzo di celle non funzionanti e le caratteristiche per aumentare le prestazioni. Sedici package flash popolano i quattro canali del controller SMI SM2258 e ogni package NAND ha due die TLC SK Hynix da 128 Gbit e 16 nm.

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Intel ha mischiato package NAND con densità differenti per raggiungere due capacità piuttosto strane da 180 e 360 GB. Questa pratica non ha mai avuto un'ampia adozione nell'industria degli SSD ma altre aziende l'hanno intrapresa in passato.

Prodotti di confronto

Il prezzo degli Intel SSD 540s è in linea con i prodotti mainstream ma le specifiche prestazionali sono da SSD entry-level. Detto questo abbiamo scelto di usare prodotti di confronto con prestazioni entry-level per verificare le prestazioni di queste unità. Il mercato degli SSD mainstream si è ridotto nel corso dell'ultimo anno. I prezzi della NAND Flash TLC sono in caduta libera, ma i prezzi della NAND Flash MLC stanno crescendo di pari passo con il volgere della produzione verso le NAND ad alta capacità, anziché le alte prestazioni.

L'Adata SP550 usa il controller SMI SM2256 di precedente generazione accoppiato alla NAND TLC di SK Hynix. L'unità ricorda da vicino l'Intel SSD 540s che testiamo. Ai grafici aggiungiamo il Crucial BX200, il MyDigitalSSD BP5e e l'OCZ Trion 150 (ora chiamato TR150). Per le proposte mainstream inseriamo il Mushkin Reactor e il Samsung 850 EVO.

Prestazioni in lettura sequenziale

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Leggere dati sequenzialmente dalla memoria flash è una delle operazioni più facili per un SSD. Tutte le unità si comportano bene a queue depth elevate ma troviamo una variazione alle queue depth più basse, ossia dove i sistemi operativi effettuano gran parte delle operazioni di lettura. Abbiamo isolato le prestazioni a QD2 e riscontrato che quasi tutti i prodotti superano 500 MB/s. Gli SSD 540s sono quasi al fondo del grafico con 516 MB/s.

Prestazioni in scrittura sequenziale

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Osserviamo una variazione prestazionale molto maggiore durante i test di scrittura sequenziale. Molte dell'unità nel grafico usano un approccio a due livelli per archiviare i dati di scrittura in entrata. Gli SSD emulano in una piccola area della NAND un buffer SLC che opera in modalità a un bit per cella. Gli SSD scrivono inizialmente i dati in questa area per aumentare le prestazioni in scrittura.

Sfortunatamente il buffer SLC consuma tre volte più capacità rispetto alla memoria NAND Flash TLC, quindi i produttori di SSD limitano la dimensione del buffer. Gli SSD migrano il dato dall'SLC alla NAND TLC più lenta, quando la porzione SLC è piena. Gli utenti non notano questa transizione se il buffer SLC è piuttosto grande.

Ogni azienda usa un algoritmo diverso. Phison ha creato un nuovo sistema di scrittura "direct-to-die" per scrivere dati direttamente nell'area TLC. Il MyDigitalSSD BP5e e l'OCZ Trion 150 usano questa tecnica.

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Qui vediamo un test che scrive un dato sequenziale da 128 KB verso uno spazio utente pieno dell'Intel SSD 540s. Le prestazioni di trasferimento della TLC, ossia fuori dal buffer SLC, toccano circa 135 MB/s. Si tratta di un valore abbastanza alto per un trasferimento di file a piena velocità tramite una connessione gigabit Ethernet.

Prestazioni in lettura casuale

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C'è una separazione molto piccola durante le letture casuali a basse queue depth, a eccezione del Samsung 850 EVO da 500 GB. L'Intel SSD 540s è il più veloce tra gli SSD non Samsung a usare memoria TLC, e con una QD1 è appena dietro al Mushkin Reactor da 512 GB con memoria MLC. Gli SSD 540s scalano bene all'aumentare della queue depth, ma non riesce a toccare le prestazioni dell'850 EVO.

Prestazioni in scrittura casuale

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L'Intel SSD 540s con controller SMI SM2258 offre prestazioni casuali di scrittura superiori all'Adata SP550, che usa il controller SM2256 di precedente generazione e la stessa memoria SK Hynix. Sospettiamo che l'SM2258 sia quasi identico all'SM2256 a parte la maggiore frequenza di clock, cosa che permette al controller di processare i dati più rapidamente. Nessun prodotto si comporta eccezionalmente bene con le scritture casuali, ed entrambi inseguono l'850 EVO con 10.000 IOPS a queue depth 1.

Carico sequenziale misto all'80%

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La documentazione di marketing di Intel per gli SSD 540s parla di ottimizzazioni per i carichi misti. Siamo felici di vedere che l'industria degli SSD consumer stia ottimizzando per carichi reali piuttosto che per raggiungere risultati elevati nei benchmark con carichi irrealistici.

L'Intel SSD 540s si comporta molto bene nel test con carico misto sequenziale. Il buffer SLC nella maggior parte dei prodotti crea onde nei risultati dei test, quindi abbiamo dovuto esaminare i risultati e normalizzare i dati. I risultati con QD 2 e 4 hanno maggiore valore che a queue depth più alte.

Carico casuale misto all'80%

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L'Intel 540s dovrebbe raggiungere prestazioni al top rispetto agli altri prodotti TLC, salvo il Samsung 850 EVO da 500 GB, nei risultati misti sequenziali. Il Mushkin Reactor con memoria MLC è solo leggermente più veloce con poche queue depth, ma il 540s opera all'incirca alla stessa velocità. Siamo sicuri che ci sono tanti produttori di SSD che vorrebbero togliere l'850 EVO dai test, ma il suo prezzo ridotto e le alte prestazioni fanno parte di questo mercato.

Stato di equilibrio sequenziale

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L'Intel SSD 540s fornisce buone prestazioni in condizioni di stato di equilibrio quando la maggior parte del carico è legato alle letture. Le operazioni intensive dal punto di vista delle scritture rappresentano un problema per questo SSD, ma come modello a basso costo entry-level Intel non ha creato gli SSD 540s per ambienti in cui avvengono pesanti scritture.

Stato di equilibrio casuale

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Ci siamo sempre chiesti come Intel si sarebbe occupata della costanza prestazionale con un SSD entry-level. I prodotti della serie 7 (sia i modelli PCIe e SATA) pongono molta enfasi nel mantenere il flusso dei dati costante. La documentazione degli SSD 540s non dice molto circa la costanza prestazionale, ma non possiamo incolpare Intel per aver messo questo argomento sotto il tappeto con questo prodotto. 

Gli SSD 540s non sono le unità che vorrete usare in RAID 0 sulle motherboard, al contrario degli SSD 730.

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