1、簡介

作為長江存儲進軍商用消費級PC市場的首款QLC固態(tài)硬盤力作，PC41Q搭載了先進的第四代三維閃存芯片，并配備了PCIeGen4×4高速接口，官方數(shù)據(jù)顯示其最大順序讀取速度高達5700MB/s。從技術規(guī)格來看，PC41Q無疑定位于主流市場。這款產品采用了HMB（HostMemory Buffer）技術，實現(xiàn)了無獨立緩存的設計。上篇文章，我們測試了PC41Q的性能。本篇文章，我們將從功耗和協(xié)議的角度，深入探討這款SSD的表現(xiàn)。

2、外觀和架構

長江存儲PC41Q的結構設計在輕薄設計、性能、功耗、散熱和兼容性方面都展現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢。

1. 單面PCB設計：PC41Q采用單面PCB設計，背面沒有任何元件，這種設計使得SSD非常薄，適合空間受限的設備如輕薄筆記本和迷你主機。這種設計也有助于降低發(fā)熱量，增強散熱能力。

2. 無緩存設計（DRAMLess方案）：PC41Q沒有配備獨立DRAM緩存芯片，這有助于降低成本并減少功耗，同時節(jié)約用戶成本。

3. 高性能與低功耗：PC41Q在順序讀取速度上可以達到5700MB/s，但在PS4模式下僅有2mW的功耗，表現(xiàn)出色，動靜皆優(yōu)。

4. 散熱設計：主控芯片采用鍍鎳設計，有助于提高散熱效率。大面積的PCB敷銅走線不僅提高信號傳輸穩(wěn)定性，也起到輔助散熱的效果。

5. 兼容性與適用性：提供M.2 2242和2280兩種板型設計，適用于不同的使用空間，不僅適用于臺式機，在空間狹小的筆記本及一體機等設備上也可以輕松安裝。

6. 耐久度：PC41Q 1TB的整體耐久度達到300TBW，平均無故障時長高達200萬小時。

3、產品規(guī)格

4、測試平臺

CPU: 13th Gen Intel(R)Core(TM) i7-13700k

Motherboard: ASUSTeKCOMPUTER INC. PRIME Z790-P

Memory: 2 * 16G LexarDDR5-6000

System: MicrosoftWindows 11 Pro

Hard Driver:

系統(tǒng)盤Lenovo_SSD_SL700_240G

數(shù)據(jù)盤YMTC PC41Q 1TB

測試套件: 鸞起科技SSD專業(yè)測試套件eBird

CrystalDiskInfo信息查詢：

5、技術解析

Xtacking技術是長江存儲（YMTC）研發(fā)的一項革命性3DNAND閃存設計。該技術的創(chuàng)新之處在于，它將NAND閃存的存儲單元陣列與CMOS控制電路分別在兩個獨立的晶圓上制造。通過運用金屬互聯(lián)通道（VIAs）技術，這兩個晶圓被精確地結合，形成一個高性能的存儲單元。這種創(chuàng)新設計不僅極大提升了數(shù)據(jù)傳輸速率和存儲單元的密度，還優(yōu)化了研發(fā)流程，顯著縮短了產品從設計到量產的周期。

6、測試工具—eBird

eBird是鸞起科技開發(fā)的SSD專業(yè)測試工具，提供全面的測試方案，覆蓋從NVMe協(xié)議到系統(tǒng)應用級別。它適用于SSD研發(fā)、生產和企業(yè)驗收階段，整合了產品經(jīng)驗和常見問題，形成測試用例。

這款設備支持多端口獨立測試，兼容Windows、Linux和國產操作系統(tǒng)，模擬實際應用環(huán)境，確保測試結果的準確性。eBird還能模擬各種掉電情況和盤狀態(tài)組合，支持填盤和數(shù)據(jù)校驗，確保測試全面性。

此外，eBird提供多種測試框架和接口，包括NVMe協(xié)議、應用層、整機掉電、PCIe Link和開發(fā)層級測試。它還包含協(xié)議覆蓋測試、PCIe Link測試套件、NVMe應用測試、功耗測量套件和Trace打印功能，可以幫助對SSD進行深度評測。

8、功耗及電壓測試

8.1 PCIe的L0s/L1s功耗測試

L0s和L1是PCIe電源管理中定義的兩種鏈路狀態(tài)，它們的全稱如下：

1. L0s（L0Standby）：這是PCIe鏈路的低功耗狀態(tài)之一，也稱為L0待機狀態(tài)。L0s允許PCIe設備在不傳輸數(shù)據(jù)時進入低功耗模式，同時能夠快速恢復到全速工作狀態(tài)L0。這種狀態(tài)是單向的，意味著鏈路的一個方向可以獨立于另一個方向進入L0s狀態(tài)。

2. L1（L1ASPM）：這是PCIe鏈路的另一個低功耗狀態(tài)，比L0s更加節(jié)能，但進入和退出L0狀態(tài)的延時更長。L1狀態(tài)是可選的，并且要求PCIe鏈路的兩個方向都需要進入L1狀態(tài)。在L1狀態(tài)下，設備可以關閉一些電源以減少能耗，但仍然保持相對快速的恢復到L0狀態(tài)的能力。

這兩種狀態(tài)是PCIe主動狀態(tài)電源管理（ASPM）的一部分，旨在在設備不活躍時減少能耗，同時保持快速響應能力。

PC41Q在不同data pattern的低負載隨機讀寫條件下，功耗表現(xiàn)都很優(yōu)秀。

8.1.1 L0s狀態(tài)下的讀寫功耗、電壓及性能測試

8.1.1.1 L0s_R70W30_Rand_4K

8.1.1.2 L0s_Read_Rand_4k

8.1.1.3 L0s_Write_Seq_4k

8.1.2 L1狀態(tài)下的讀寫功耗、電壓及性能測試

8.1.2.1 L1_R70W30_Rand_512

8.1.2.2 L1_Read_Rand_8k

8.1.2.3 L1_Write_Seq_16k

8.2 NVMe的PS0~PS4功耗測試

SSD中的PS0到PS4是NVMe規(guī)范中定義的電源狀態(tài)，它們分別代表不同的功耗和性能級別。

8.2.1 PS0狀態(tài)下的功耗、電壓和性能測試

PS0（Power State 0）：全速狀態(tài)，這是NVMe設備的最高性能狀態(tài)，設備在此狀態(tài)下可以提供最大的IOPS和吞吐量。

8.2.1.1PS0_R70W30_Rand_4k

8.2.1.2 PS0_Read_Rand_4k

8.2.1.3 PS0_Write_Seq_4k

8.2.2 PS1狀態(tài)下的功耗、電壓和性能測試

PS1（Power State 1）：低功耗狀態(tài)，比PS0狀態(tài)消耗的功率低，但性能也相應降低。PS1狀態(tài)通常用于設備不需要全速運行時，以減少能耗。

8.2.2.1 PS1_R70W30_Rand_512

8.2.2.2 PS1_Read_Rand_8k

8.2.2.3PS1_Write_Rand_8k

8.2.3 PS2狀態(tài)下的功耗、電壓和性能測試

PS2（Power State 2）：更低功耗狀態(tài)，比PS1狀態(tài)的功耗更低，性能也進一步降低。PS2狀態(tài)適用于設備長時間不活躍時，以進一步節(jié)省能源。

8.2.3.1 PS2_R70W30_Rand_4k

8.2.3.2 PS2_Read_Rand_8k

8.2.3.3 PS2_Write_Rand_512

8.2.4 PS3狀態(tài)下的功耗、電壓和性能測試

PS3（Power State 3）：非操作狀態(tài)，設備在此狀態(tài)下不消耗功率，但需要更長的時間來恢復到工作狀態(tài)。PS3狀態(tài)是一種深度睡眠狀態(tài)，適用于設備預期長時間不被訪問的情況。

8.2.4.1 PS3_R70W30_Rand_4k

8.2.4.2 PS3_Read_Rand_4k

8.2.4.3 PS3_Wirte_Rand_4k

8.2.5 PS4狀態(tài)下的功耗、電壓和性能測試

PS4（Power State 4）：深度非操作狀態(tài)，比PS3狀態(tài)的功耗更低，但恢復到工作狀態(tài)的時間也更長。PS4狀態(tài)是NVMe設備最深的電源狀態(tài)，通常用于設備預期長時間不使用的情況。

8.2.5.1 PS4_R70W30_Rand_512

8.2.5.2 PS4_Read_Rand_8k

8.2.5.3 PS4_Write_Rand_8k

8.3 電壓測試

在SSD的測試中，電壓穩(wěn)定性測試是至關重要的，尤其是在不同的讀寫場景下。這項測試確保SSD在正常工作電壓范圍內能夠穩(wěn)定運行，提高產品質量和可靠性。

SSD對電壓穩(wěn)定性的要求較高，電壓異常可能導致數(shù)據(jù)丟失或設備損壞。因此，對SSD進行電壓拉偏測試，可以模擬SSD在使用過程中可能遇到的電壓異常情況，評估其對電壓波動的穩(wěn)定性和適應能力。通過此測試，可以發(fā)現(xiàn)SSD在電壓異常情況下的響應和恢復能力，為保證其在實際應用中的穩(wěn)定性提供參考。

此外，電壓穩(wěn)定性測試還包括在不同溫度和電壓水平下進行的四象限測試，以驗證SSD在極端工作條件下的性能和壽命。這些測試結果對于確保SSD在各種操作條件下的可靠性至關重要。

8.3.1 Voltage_10minus_R70W30_Rand_4k

8.3.2 Voltage_10minus_Read_Rand_4k

8.3.3 Voltage_10minus_Wirte_Rand_4k

8.3.4 Voltage_10plus_R70W30_Rand_512

8.3.5 Voltage_10plus_Read_Rand_8k

8.3.6 Voltage_10plus_Write_Rand_8k

10、結語

長江存儲PC41Q SSD，搭載QLC閃存顆粒并采用無緩存設計，這一創(chuàng)新不僅有效降低了成本，也顯著提升了功耗效率。在包括媒體播放和游戲加載在內的多樣化應用場景中，PC41Q展現(xiàn)出卓越的功耗管理能力，無需額外散熱措施即可保持穩(wěn)定運行，尤其適宜于空間受限的設備，如筆記本電腦和迷你主機，其低功耗特性顯著增強了消費設備的續(xù)航能力。

在電壓穩(wěn)定性方面，PC41Q SSD同樣表現(xiàn)不俗。即使面臨高負載挑戰(zhàn)，它仍能保持電壓的穩(wěn)定，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蚐SD的持久耐用，這對于需要長時間連續(xù)運行的應用場景至關重要。

測試結果進一步證實，PC41Q在同類QLC SSD中性能卓越，足以滿足日常辦公和娛樂的需求。綜合來看，長江存儲PC41Q SSD在功耗和電壓測試中的表現(xiàn)超出預期，它在成本效益、性能表現(xiàn)和穩(wěn)定性方面實現(xiàn)了理想的平衡?；谄涑錾男詢r比和可靠性，預計PC41Q將在筆記本電腦和主機等OEM產品領域獲得更廣泛的應用。