Comparatif SSD 2012-2013 : 37 SSD SATA 6G 120 et 128 Go

Publié le 13/04/2012 (Mise à jour le 15/11/2013) par
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Contrôleurs : Indilinx, JMicron, LAMD, Marvell, Samsung et SandForce
Ce qui fait le cœur même d'un SSD c'est bien entendu son contrôleur et sa mémoire Flash. Côté contrôleur, on retrouve sur les SSD SATA 6G de ce comparatif différentes puces :

- Indilinx Everest : OCZ Petrol et Octane
- Indilinx Everest 2.0 : OCZ Vertex 4 et Agility 4
- Indilinx Barefoot 3 : OCZ Vector, Vector 150 et Vertex 450
- SandForce SF-2281 : Corsair Force 3, Force GT et Force GS, Intel SSD 520 et 330, OCZ Vertex 3 Max IOPS, et Vertex 3.20, Sandisk Extreme
- Marvell 88SS9174 : Corsair Performance Pro, Crucial C300 et M4, Intel 510, Plextor M3, M3P et M5S
- Marvell 88SS9175 : Sandisk Ultra Plus
- Marvell 88SS9187 : Plextor M5P, Crucial M500 et Sandisk Extreme II
- Marvell ???? : Toshiba Q Series
- Marvell 88SS9187 : Plextor M5P, Crucial M500 et Sandisk Extreme II
- Samsung S4LJ204X01 : Samsung 830
- Samsung S4LN021X01 : Samsung 840 Pro et 840
- Samsung S4LN045X01 : Samsung 840 EVO
- JMicron JMF661 : Kingston V200
- Link_A_Media Devices LM87800 : Corsair Neutron, Neutron GTX et Neutron GTX B
- Sandisk SDC1 : Sandisk SSD

En ce qui concerne les "puces" Indilinx Everest 1 et 2, il faut préciser que du point de vue hardware pur, il s'agit en fait (encore !) d'une puce Marvell, le 88SS9174 dans le cas de l'Everest et le 88SS9187 derrière l'Everest 2.0. A contraire le Barefoot 3 est bien 100% "maison". Les fréquences d'horloges sont par contre plus hautes et le firmware est par contre entièrement développé par Indilinx. Sachant que c'est bien le firmware plus que le hardware qui est le point clé d'un contrôleur, cela donne en partie raison au choix d'OCZ qui reste tout de même discutable.

Ceci est d'autant plus vrai que si pour le contrôleur SandForce les marges de modification au sein du firmware semble plutôt réduites (les implémentations de Corsair, Kingston, OCZ et Sandisk sont semblables), seul Intel l'ayant a priori vraiment modifié, le firmware de Marvell a déjà été largement customisé par Crucial, Intel et Plextor sans pour autant qu'il y ai remarquage.


Du point de vue hardware, tous ces contrôleurs ont en commun d'être basés sur un ou plusieurs processeurs de type ARM pour le traitement de leurs algorithmes de gestion de la Flash. Ils disposent d'une interface SATA 6G pour communiquer avec la machine hôte et gère la mémoire Flash sur 8 canaux (sauf le JMF661 et le 88SS9175 sur 4 canaux), que ce soit avec des bus asynchrones ou synchrones, et à l'exception du JMicron ils peuvent utiliser un codage AES pour sécuriser les données.

Si tous ces contrôleurs disposent d'une petite mémoire destinée à stocker le firmware et un minimum de données utilisateurs, respectivement 128 Ko et 64 Ko pour un Everest par exemple, ils font quasiment tous appels à une mémoire DRAM externe qui fait principalement office de cache en écriture et qui peut atteindre une taille de 1 Go sur l'Everest 2.0. Les exceptions sont le SandForce SF-2281, le Sandisk SDC1 et le contrôleur Marvell et employé sur le Toshiba Q Series.

Du côté de la gestion de l'usure de la Flash, ils supportent bien entendu tous le wear leveling, un algorithme qui essaie d'égaliser l'usure des cellules Flash au sein du SSD, ainsi qu'une correction d'erreur ECC plus ou moins poussée afin de vérifier l'intégrité des données.

Le SandForce SF-2281 est par ailleurs le premier à avoir introduit une technologie dénommée RAISE qui agit en quelque sorte comme un RAID 5 en interne. Une parité est donc calculée et dispatchée entre les die du SSD afin de se protéger de la perte des données en cas de perte d'une partie d'une puce Flash. Cette technologie a bien entendu un petit impact sur les performances et sur la capacité disponible, puisqu'elle grève la capacité de 8 Go sur les SSD l'utilisant. SandForce a depuis été imité par Indilinx qui propose une technologie similaire, RNA, sur l'Everest 2.0... tout comme Marvell qui intègre une fonctionnalité comparable sur le tout récent Marvell 88SS9187 (voilà un indice sur la puce qui se cache derrière l'Everest 2.0 !).

Une autre technologie propre à SandForce n'a pas été copiée, il s'agit d'une compression en temps réel des données sur laquelle nous revenons sur cette page.
Flash : MLC, TLC, Flash Forward (Toshiba et Sandisk), Hynix, IMFT (Intel et Micron) et Samsung

L'autre partie essentielle d'un SSD c'est bien entendu sa mémoire Flash. De nombreuses combinaisons sont proposées parmi les SSD de ce test, et nous avons essayé d'éviter tant que possible les redites afin d'éviter de faire dans la simple guerre des clones :


Un même contrôleur peut être associé à plusieurs types de NAND. Les premiers SSD SATA 6G utilisaient ainsi de la mémoire 32 ou 34nm fabriquée par IMFT (alliance Intel et Micron) ou Flash Forward (alliance Toshiba et Sandisk), on est depuis passé à de la mémoire 24 ou 25nm puis 20 ou 19nm. Le Petrol d'OCZ est le seul à faire appel à de la mémoire Hynix dont on sait juste qu'elle est gravée en 2xnm (soit entre 20 et 29nm…).

Le M5P de Plextor est le premier à avoir fait appel à de la mémoire MLC gravée en 19nm, dont l'endurance est inchangée par rapport à la MLC 24nm Toshiba (officiellement 3000 cycles), il a depuis été rejoint par de nombreux modèles. Côté IMFT c'est l'Intel 335, équivalent au 330 mais qui n'existe pas en version 120 Go, qui est le premier à avoir utilisé la mémoire 20nm du consortium. Il a été rejoint par le Crucial M500, l'OCZ Vertex 3.20 et le Vertex 450.

Il faut noter que chez IMFT on trouve deux type de Flash MLC 25nm, l'une certifiée pour 3000 cycles d'écritures, l'autre pour 5000 : Seuls l'Intel SSD 520 et le Kingston HyperX utilisent la 5000 cycles. En pratique toutefois les tests d'usure sur certains SSD tels que le Crucial M4 ont montrés que la 3000 était capable d'aller bien au delà, et dans tous les cas 3000 cycles restent suffisant pour une utilisation classique.

Samsung 830 utilise de la mémoire 27nm MLC de sa propre marque sur le 830, alors que le 840 Pro intègre de la MLC 21nm annoncée au même niveau d'endurance de 3000 cycles. A contrario le 840 classique utilise de la TLC 21nm moins endurante puisque limitée officiellement à 1000 cycles d'écriture. La TLC est moins endurante que la MLC car on stocke 3 bits par cellule Flash ce qui correspond à 8 niveaux de tension possible contre 4 en MLC (et 2 en SLC). La programmation de ce niveau de tension est donc plus long ce qui stresse (et use) plus la cellule. L'écriture devant se faire en plusieurs passes, elle est également plus lente. Attention toutefois à ne pas faire dans l'alarmisme inutile, 1000 cycles sont suffisant pour un usage classique : cela correspond par exemple sur un SSD 128 Go à 5 ans et 10 mois avec 20 Go d'écritures par jour et une amplification en écriture assez élevée de trois (et donc 11 ans et 8 mois sur un 256 Go). Le 840 EVO utilise également de la TLC, elle est cette fois gravée en 19nm et les die ne sont plus 8 mais 16 Go (les pages passent aussi de 8 à 16 Ko).

Le bus de communication entre la Flash et le contrôleur est également important : ce dernier peut être de type ONFI 1.0 dit asynchrone et limité à 50 MT/s mais aussi en ONFI 2.1 dit synchrone atteignant alors les 200 MT /s. Toshiba, Sandisk et Samsung utilisent de leur côté un bus similaire à l'ONFI synchrone dénommé Toggle. En clair, les mémoires Flash utilisant ce type de bus seront plus rapides, mais les asynchrones seront moins chères.

Enfin vous aurez peut-être remarqué que nous avons mis en italique la Flash utilisée dans l'OCZ Vector. Les puces MLC que l'on trouve au sein du Vector ne comportent que le logo OCZ puisque ce dernier achète à IMFT des wafer complet et s'occupe du packaging des puces. L'avantage se situe au niveau du coût qui est moindre, mais on ne pourra se fier qu'à OCZ pour ce qui est du niveau de qualité de puces intégrées.
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