Vista previa del controlador Silicon Motion SM2320 UFD

El mercado de almacenamiento externo ha crecido con fuerza en los últimos años, especialmente en el segmento de clientes finales. La demanda se ha visto impulsada por una mayor cantidad de contenido multimedia generado por el usuario y obras de arte / activos de alta resolución para juegos que están mejor instalados en unidades externas. El crecimiento se produjo principalmente en dispositivos de almacenamiento basados ​​en flash alimentados por bus.

Los SSD Thunderbolt están a la vanguardia en términos de rendimiento y precio, pero en los últimos años ha habido varios SSD portátiles de alta gama con una interfaz USB. El ecosistema USB 3.2 Gen 2x2 (20 Gbit / s) está ganando importancia lentamente. Muchas soluciones de dispositivos han aparecido en el mercado minorista en los últimos años, todas basadas en el chip puente ASM2364 de ASMedia, con un SSD PCIe 3.0 x4 NMVe discreto aguas abajo del puente. Tales configuraciones, si bien cumplen con la promesa de 20 Gbps, no son particularmente eficientes desde el punto de vista energético.

El aspecto de la eficiencia energética cambió a principios de este mes con la introducción del SSD portátil Kingston XS2000. Basado en la familia SM232x de controladores de unidad flash USB (UFD) de Silicon Motion, la familia de productos ofrece el rendimiento completo Gen 2x2 a una fracción del consumo de energía de las soluciones SSD Gen 2x2 actualmente disponibles en el mercado.

Para mostrar sus nuevos controladores, Silicon Motion envió una placa de referencia desnuda en la que se basa el Kingston XS2000. El firmware del Kingston XS2000 y el diseño de referencia son casi idénticos, solo faltan la carcasa y la solución térmica. La siguiente revisión presenta un informe de evaluación detallado del diseño de referencia SM2320. Además de analizar los aspectos de diseño térmico / perfil de temperatura, también rastrea lo que los consumidores pueden esperar del SSD portátil Kingston XS2000.

Índice

    Introducción

    Los dispositivos de almacenamiento externos alimentados por bus han aumentado tanto en capacidad de almacenamiento como en velocidad durante la última década. Con los rápidos avances en la tecnología flash (incluida la llegada de 3D NAND y NVMe) y las interfaces de host más rápidas (como Thunderbolt 3 y USB 3.2 Gen 2x2), ahora tenemos dispositivos de almacenamiento flash del tamaño de la palma de la mano que ofrecen más de 2 GB / s puede velocidades. Tradicionalmente, estas unidades portátiles se incluyen en una de las siguientes seis categorías, según el perfil de rendimiento y los componentes utilizados.

    • Clase 2.5GBps +: SSD Thunderbolt con unidades PCIe 3.0 x4 NVMe
    • 2 GB / s + clase: SSD USB 3.2 Gen 2x2 con unidades NVMe PCIe 3.0 x4
    • 1 GB / s + clase: SSD USB 3.2 Gen 2 con unidades NVMe PCIe 3.0 (x4 o x2)
    • 500 MB / s + clase: SSD USB 3.2 Gen 2 con unidades SATA
    • Clase 400 MB / s +: SSD USB 3.2 Gen 1 con unidades SATA
    • Clase de menos de 400 MBps +: unidades flash USB 3.2 Gen 1 con controladores de flash directo a USB

    En CES 2021, Phison presentó los controladores UFD U17 (USB 3.2 Gen 2) y U18 (USB 3.2 Gen 2x2), que han agregado categorías adicionales a la lista anterior: una clase de rendimiento por debajo de 1 GB / s con flash directo a -USB 3.2 Controlador Gen 2 y una clase de rendimiento de menos de 2 GB / s con controladores Direct Flash-to-USB 3.2 Gen 2x2. La gama Crucial X6 Portable SSD se actualizó al controlador Phison U17 a principios de este año, pero el controlador U18 aún no parece estar disponible comercialmente.

    Silicon Motion, por otro lado, llegó tarde a la fiesta UFD cuando lanzó su comunicado de prensa. Sin embargo, lograron enviar sus Design Wins junto con el anuncio público de sus controladores SM2320 y SM2321. El controlador SM2320 USB 3.2 Gen 2x2 en realidad promete velocidades de 2 GB / s +, mientras que el SM2321 USB 3.2 Gen 2 permite unidades flash de 1 GB / s +. Esos números parecen ofrecer más de lo que Phison promete en el U17 y el U18, aunque las pruebas en el mundo real son esenciales para comparar los dos controladores más allá de los números de marketing que afirman.

    Los SSD portátiles basados ​​en SM2320 (y los basados ​​en U18 cuando finalmente salgan a la venta) representan el primer vistazo del minorista a una solución que no es ASMedia en el mercado de dispositivos USB 3.2 Gen 2x2. Las ventajas de un controlador UFD nativo sobre una combinación de controlador puente y NVMe son obvias:

    • Reducción de los costos de la lista de materiales, lo que da como resultado precios minoristas más bajos para los productos de consumo.
    • Reducción del consumo de energía.
    • Más espacio en la placa para integrar paquetes flash adicionales para un rendimiento adicional
    • Menos espacio requerido conduce a UFD más compactos
    • Las funciones de seguridad integradas evitan los ataques de seguridad basados ​​en hardware en una solución de chip puente / SSD NVMe

    Silicon Motion envió su diseño de referencia SM2320 de 1TB para evaluación casi al mismo tiempo que Kingston comenzó a probar su SSD portátil XS2000 (basado en la misma placa). Si bien no estábamos en la lista de muestreo de Kingston para el producto final, el diseño de referencia SM2320 nos da una buena idea de cómo está funcionando el XS2000.

    La placa SM2320 mide 62 mm x 25,4 mm x 5 mm y pesa unos miserables 7 g. Estos son sin una solución de vivienda / térmica. La placa es de doble cara y contiene cuatro paquetes flash. Se incluyó un cable USB 3.2 Gen 2x2 Type-C con la placa.

    La placa de referencia SM2320 es la primera solución UFD USB 3.2 Gen 2x2 nativa que evaluamos. A modo de comparación, tenemos algunas soluciones líderes de 1TB basadas en puentes: WD_BLACK P50 y Seagate FireCuda Gaming SSD. También se incluye el DIY Silverstone MS12. Como representación de la escena del controlador UFD nativo para unidades flash de alto rendimiento, también tenemos el SSD portátil Crucial X6 4TB basado en el Phison U17. A pesar de su clasificación de rendimiento USB 3.2 Gen 2 (10 Gbps) y su punto de capacidad cuadruplicado, creemos que ofrece información sobre la eficiencia energética que es posible con soluciones que no son de doble chip.

    CrystalDiskInfo proporciona una descripción general rápida de las capacidades del dispositivo de almacenamiento interno. Dado que el programa trata cada chip de puente de manera diferente y el SM2320 es bastante nuevo, muchas de las entradas están marcadas como específicas del fabricante y algunas de las capacidades (por ejemplo, la interfaz) están decodificadas incorrectamente. El control de temperatura funcionó bien.

    Paso a través INTELIGENTE - CrystalDiskInfo

    La siguiente tabla proporciona una vista comparativa de las especificaciones de los distintos SSD portátiles que aparecen en esta revisión. Aquí conviene una pequeña nota: si bien el controlador Silicon Motion UFD es el SM2320, los programas de monitoreo a menudo lo interpretan como el SM2320XT debido a su naturaleza sin DRAM. En esta prueba, el SM2320 y el SM2320XT se utilizan indistintamente.

    Configuración comparativa de dispositivos de almacenamiento conectados directamente
    aspecto
    Puerto aguas abajoFlash nativo1x PCIe 3.0 x4 (M.2-NVMe)
    Puerto aguas arribaUSB 3.2 de generación 2x2 tipo CUSB 3.2 de generación 2x2 tipo C
    Chip de puenteMovimiento de silicio SM2320XTASMedia ASM2364
    poderOperado por autobúsOperado por autobús
    Caso de usoDiseño de referencia SSD de clase 2GB / s compacto y portátil con bajo consumo de energíaCaja SSD NVMe M.2 2242/2260/2280
    SSD portátil de clase 2GB / s, compacto y resistente con un factor de forma similar a una unidad flash USB
    Dimensiones62 mm x 25,4 mm x 5 mm (sin carcasa)107 mm x 34 mm x 16 mm
    peso7 gramos (sin cable ni estuche)53 gramos (sin cable / SSD; con almohadillas térmicas)
    cableN / A30 cm USB 3.2 Gen 2x2 Type-C a Type-C
    Passthrough INTELIGENTEsí señorsí señor
    Soporte UASPsí señorsí señor
    TRIM paso a travéssí señorsí señor
    Cifrado de hardwarePropiedadDepende de SSD
    Almacenamiento clasificadoMicron 96L 3D TLCUnidad de estado sólido SK Hynix P31 PCIe 3.0 x4 NVMe
    SK Hynix 128L 3D TLC
    precio160 USD70 USD
    Enlace de revisiónSilicon Motion SM2320XT referencia (Kingston XS2000) prueba de 1TBRevisión de SilverStone Tek MS12

    Antes de considerar los números de referencia, el consumo de energía y la eficacia de la solución térmica, se proporciona una descripción de la configuración del entorno de prueba y la metodología de evaluación.

    Metodología de evaluación y configuración del banco de pruebas

    Los dispositivos de almacenamiento conectados directamente (incluidas las tarjetas SD Express) se evalúan con el Quartz Canyon NUC (esencialmente la versión Xeon / ECC del Ghost Canyon NUC) con 2x 16GB DDR4-2667 ECC SODIMM y un PCIe 3.0 x4 NVMe SSD - el IM2P33E8 1TB de ADATA.

    El aspecto más atractivo del Quartz Canyon NUC es la presencia de dos ranuras PCIe (eléctricas, x16 y x4) para tarjetas adicionales. En ausencia de una GPU discreta, que no se necesita en un banco de pruebas DAS, ambas ranuras están disponibles. Para evitar cuellos de botella DMI al evaluar dispositivos Thunderbolt 3, hemos expandido la ranura M.2 22110 en la placa base, que está conectada directamente a la CPU, con un SSD SanDisk Extreme PRO M.2 NVMe de reemplazo. Esto todavía permite que dos tarjetas complementarias funcionen con x8 (x16 eléctrico) y x4 (x4 eléctrico). Dado que el Quartz Canyon NUC no tiene un puerto USB 3.2 Gen 2x2 nativo, la tarjeta adicional SST-ECU06 de Silverstone se instaló en la ranura x4. Todos los dispositivos que no son Thunderbolt se prueban con el puerto tipo C activado por el SST-ECU06.

    Las especificaciones del banco de pruebas se resumen en la siguiente tabla:

    La configuración del banco de pruebas de AnandTech DAS 2021
    sistemaIntel Quartz Canyon NUC9vXQNX
    Procesador centralIntel Xeon E-2286M
    AlmacenamientoADATA Industry AD4B3200716G22
    32 GB (2 x 16 GB)
    DDR4-3200 ECC @ 22-22-22-52
    Unidad del sistema operativoADATA Industrial IM2P33E8 NVMe 1TB
    Unidad secundariaSSD SanDisk Extreme PRO M.2 NVMe 3D de 1 TB
    Tarjeta adicionalHost SilverStone Tek SST-ECU06 USB 3.2 Gen 2x2 Tipo-C
    sistema operativoWindows 10 Enterprise x64 (21H1)
    Gracias a ADATA, Intel y SilverStone Tek por los componentes de construcción

    El hardware del banco de pruebas es solo una parte de la evaluación. En los últimos años, las cargas de trabajo típicas de almacenamiento de conexión directa para tarjetas de memoria también han evolucionado. El video 4K de alta tasa de bits a 60 cuadros por segundo es desenfrenado y el video 8K está emergiendo. Gracias a las texturas y los gráficos de alta resolución, los tamaños de instalación de los juegos también han crecido de manera constante en las consolas de juegos portátiles. Teniendo esto en cuenta, nuestro esquema de clasificación de SSD y UFD portátiles abarca múltiples cargas de trabajo que se detallan en las secciones correspondientes.

    • Cargas de trabajo sintéticas con CrystalDiskMark y ATTO
    • Rastreos de acceso al mundo real con el punto de referencia de memoria PCMark 10
    • Cargas de trabajo personalizadas de Robocopy que reflejan el uso típico de DAS
    • Prueba de esfuerzo de escritura secuencial

    Las siguientes secciones proporcionan una descripción general completa del rendimiento del diseño de referencia SM2320. Antes de hacer comentarios finales, también tenemos algunos comentarios sobre el aspecto de la eficiencia energética del convertidor.

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