過去幾個月的時間，主要快閃記憶體製造商紛紛傳出 90 層以上 NAND 快閃記憶體量產的消息，Toshiba 則是釋出將採用自家 96 層 3D 堆疊 BiCS4，推出 XG6 NVMe M.2 SSD，如今這款產品的 1TB 容量版本也降臨台灣，一起來看看新款快閃記憶體再度將效能推往何處！
3D 堆疊密度再提升
近來半導體製程微縮進度趨緩，廠商均利用新世代 3D 技術繼續提升電晶體密度與效能，在 NAND 型快閃記憶體業界，則是將負責記錄資料、儲存電荷的 cell 垂直排列，以便在同樣的面積提升儲存密度，藉此閃避製程微縮不易，傳統 2D 平面結構逐漸遇到瓶頸的問題。
NAND 型快閃記憶體 3D 堆疊能夠堆得越高，表示單位面積儲存的資料量越大，至於能夠堆上幾層，則是考驗製造商對製程的掌握度，目前世界上主要 NAND 型製造商如 Intel/Micron、Samsung、Toshiba，均已宣佈有能力製造超過 90 層的產品，並已達量產規模。
參與測試的 XG6 NVMe M.2 SSD，即是採用自家 Toshiba 3D 堆疊 BiCS4 TLC 紀錄形式 NAND 快閃記憶體，而這款最新的快閃記憶體可以將 NVMe SSD 效能提升至何種程度？又與前一代 XG5 相比進步多少，請看接下來的分析測試
Toshiba XG6 1TB 規格
- 產品型號：KXG60ZNV1T02
- 外觀形式：M.2 M key 2280
- 介面速度：PCIe 3.0 x4 NVMe
- 容量：1TB
- 寫入壽命：未知
- 電源需求：3.3V
- 其它：1500000hrs MTTF
產品整合最佳化
本次收到的 Toshiba XG6 產品容量為最高的 1TB、另外還有 512GB 和 256GB 版本，由於沒有正式包裝，在此就直接跳過開箱直接進入產品本身的介紹。XG6 目前僅推出 M.2 外觀形式，長寬為 2280 規格，傳輸介面採用 PCIe 3.0 x4，替高速讀寫打下基礎。各個容量版本均採用單面上料，能夠相容桌上型電腦至超薄型筆電。
▲Toshiba XG6 1TB 媒體測試品預先貼上 1 張壓克力貼紙，市售產品不包含這個部分，之後測試時也會移除。
▲XG6 所有版本為單面上料，因此 SSD 背面沒有任何零件。
將壓克力貼紙卸除之後，即可見到位於中央的控制器，以及位於兩旁的快取記憶體和 2 個快閃記憶體封裝。控制器與 XG5 系列相同，繼續使用經過客製化的 TC58NCP090GSD，應是與 Phison 一同設計開發的產品，透過韌體更新支援 NVMe 1.3。快取記憶體則稍作升級，使用 Nanya LPDDR3-1866 NT6CL128M32CM-H 4Gb 封裝顆粒。
▲將壓克力貼紙卸除，即可見到快取記憶體、控制器、快閃記憶體（由左至右）。
▲控制器依舊採用 TC58NCP090GSD，透過韌體升級方式支援 NVMe 1.3。
▲快取記憶體相較 XG5 速度小升級，採用 4Gb LPDDR3-1866 規格。
快閃記憶體除了先前提到的 96 層 BiCS4 等相關資訊，據悉 BiSC4 將會是 Toshiba 旗下首款採用 Toggle Mode 3 的產品，介面速度從 Toggle Mode 2 400MT/s 提升至 667MT/s～800MT/s。1TB 版本快閃記憶封裝單一晶粒容量應為 512Gb，其餘容量版本可能會換成 256Gb 以便維持讀寫效能，除此之外對於封裝 TH58LJT2T24BAEG 均無所悉，目前也不知曉 XG6 的 TBW 總耐寫量。
▲XG6 採用 2 個 TH58LJT2T24BAEG 快閃記憶體封裝，單個封裝應為 512GB/4 通道/TLC 記錄形式，除此之外 Toshiba 並沒有公開相關資料。
效能表現透過 BiSC4 和 SLC cache 技術加持，1TB 容量版本最高循序讀取速度可以來到 3180MB/s，循序寫入速度相較 XG5 提升最多，幾乎是和讀取速度相等的 2960MB/s，甚至超越 Samsung 970 Pro，看來 Toshiba 對於 BiCS4 最佳化相當徹底。
4K 隨機存取部分，讀取和寫入分別為 355000IOPS 和 365000IOPS，相對前一代性能版 XG5-P 也高出一截。XG6 在工作模式的讀寫耗電量為 4.2W 和 4.7W，PCIe L1.2 省電模式則約略為 3mW，控制器運作溫度範圍為 0℃～95℃，其餘零組件則是 0℃～85℃；無論容量大小，Toshiba 均提供 5 年保固。（OEM 客戶根據合約以及負荷條件，可選擇其他保固年限。）
▲CrystalDiskInfo 抓取的 XG6 產品資訊，產品名稱出現 SAMPLE 字樣，於室溫 25℃ 非操作期間的溫度為 41℃。另外 XG6 也會推出支援 TCG OPAL 2.01 加密版本，型號將從 KXG6A 開頭。
再度刷新歷史紀錄
按照測試往例，先行使用數個較為快速的測試軟體，得出這款 XG6 的約略體質，藉著再以 IOMeter 進行相當大的壓力測試，考驗廠商的韌體撰寫調校能力。首先是 ATTO Disk Benchmark 測試軟體，筆者選用 Overlapped I/O 和 Neither 子項目，Overlapped I/O 佇列深度選擇 8。
▲ATTO Disk Benchmark Overlapped I/O 子項目，傳輸區塊大小約略 64KB 即可達最高速，讀寫能夠突破 3289MB/s 和 3024MB/s。
▲ATTO Disk Benchmark Neither 子項目，讀寫速度能夠達到 2578MB/s 和 2448MB/s 以上。
經常被大家使用的 CrystalDiskMark，XG6 在此也有不錯的成績，特別是在寫入部分，確實達到宣傳的 2960MB/s，實測約 3035.9MB/s。Anvil's Storage Utilities 以及 AS SSD Benchmark 測試時關閉寫入快取排清，無論是在實際測試數據或是最後的總分結算，也都出現超越前代的表現。
▲CrystalDiskMark 讀寫成績均超越宣傳值，循序讀寫達 3237.0MB/s 和 3035.9MB/s。
▲Anvil's Storage Utilities 總分結算為 13925.10 分，前一代 XG5 約為 11470 分。
▲AS SSD Benchmark 循序讀取為 2839.30MB/s，寫入為 2606.99MB/s，最終總分為 4570 分。
▲將 AS SSD Benchmark 顯示頁面切換至 IOPS，4K-64Thrd 均突破 370000IOPS。
▲AS SSD Compression-Benchmark 測試結果表示 XG6 讀寫速度不受資料可壓縮性影響，讀寫曲線依然具備特有的起伏。
PCMark 8 子項目 Storage 2.0 模擬日常辦公所需 Microsoft Word、Microsoft Excel、Microsoft PowerPoint 軟體，以及創意內容軟體 Adobe Photoshop、InDesign、After Effects、Illustrator，和 2 款遊戲 World of Warcraft「魔獸世界」、Battlefield 3「戰地風雲3」，綜合上述軟體的儲存裝置讀寫需求，測試並判斷目標物的讀寫速度與評分。XG6 在此獲得總分 5101 分，頻寬則為 693.08MB/s。
▲XG6 於 PCMark 8 子項目 Storage 2.0 獲得 693.08MB/s 成績。
為了測試 XG6 1TB 版本 SLC cache 加速區間，使用 HD Tune Pro 針對儲存空間進行連續讀寫測試並記錄速度。讀取前 6GB 區間，速度於 2500MB/s～3000MB/s 之間震盪，之後約是平穩的 2500MB/s。寫入加速區間約為 15GB～16GB，此時寫入速度在 2250MB/s～2500MB/s 之間來回，超過此區間的真實寫入速度約為 1300MB/s～1400MB/s 左右。
▲以 HD Tune Pro 量測 SLC cache 加速區間，連續寫入 16～17GB 之間具備加速效果，超過此區間的寫入速度約為 1300MB/s～1400MB/s。
▲IOMeter 設定 128KB 區塊連續寫入，穩定寫入速度約為 1471MB/s 左右。
IOMeter 是款彈性相當大的儲存空間測試軟體，透過不同的設定，能夠達成眾多測試項目。我們主要用來測試佇列深度對 IOPS 的影響，設定為 4K 對齊、100％ 隨機、讀取與寫入佔比分別為 70％ 和 30％，佇列深度 1～65536 以 2 的指數增加。另外也使用 IOMeter 量測 SSD 達穩定態（寫滿 2 次以上可用容量）之後的 4K 100％ 隨機寫入表現。
▲IOMeter 4K 隨機讀寫 70％ 與 30％ 占比，佇列深度 64～4096 之間均可超過 200000IOPS。
▲IOMeter 佇列深度與 IOPS 詳細對應資料。
▲4K 隨機寫入 3 小時一致性測試，IOPS 表現呈現震盪緩慢往下的趨勢。
▲IOMeter 4K 隨機寫入 3 小時一致性測試詳細資料。
▲替 XG6 加裝散熱片，重度負荷壓力測試的溫度表現約為 61℃。
亮眼表現更精進
Toshiba XG6 搭載最新的 96 層 3D 堆疊 BiCS4 快閃記憶體，加上廠商的韌體微調，確實提供不錯的效能表現，無論是對於自身前代產品 XG5、XG5-P，亦或是其它採用 TLC 記錄形式快閃記憶體的 NVMe SSD，均造成不小的壓力。加上新一代 BiCS4 量產成本優勢，以及自家產品的熟悉程度，構築 1 道具備經濟效益，它廠又不容易跨越的效能城牆。
如無意外，Toshiba 預定將於今年 10 月正式推出產品，距今大約還有 1 個月，筆者率先拿到的產品尚有 SAMPLE 字樣，代表這個表現優異的產品還有進步的空間，或許透過韌體微調能夠在前述效能基礎往上疊加，最終提供不錯的效能與價格比值。
廠商資訊
台灣東芝記憶體 https://business.toshiba-memory.com/zh-tw/top.html
測試平台
- 處理器：Intel Core i7-8700K
- 主機板：GIGABYTE Z370 AORUS Gaming 5
- 記憶體：Team T-FORCE NIGHT HAWK DDR4 3200 16GB Kit @2666MHz
- 系統碟：Transcend MTS800 256GB
- 作業系統：Microsoft Windows 10 Pro 64bit 1803
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