Transformer un SSD QLC en SSD SLC

Tutoriel pour transformer un SSD QLC en SSD SLC

Spécifications du SSD DUT

• Le SSD sélectionné est le Crucial BX500
• Il a été testé à plusieurs reprises sur le site web et la chaîne YouTube

Attention : avant de continuer la lecture

• Cette procédure est plus sûre que l'overclocking, mais elle nécessite tout de même de la prudence
• En cas de mauvaise exécution de la procédure, aucune responsabilité ne peut être assumée, il faut donc avancer avec précaution
• Lors du flash du firmware sur le SSD, toutes les données sont supprimées : une sauvegarde est indispensable

Outils nécessaires

• Un adaptateur SATA vers USB 3.0 avec puce bridge Jmicron JMS578
• Une pince pour court-circuiter les broches ROM/Safe Mode du PCB du SSD

Spécifications techniques

• Contrôleur : modèle SM2259XT2 de Silicon Motion
  • Contrôleur monocœur utilisant une architecture ARC 32 bits
  • Fréquence de fonctionnement maximale de 550 MHz, avec 437,5 MHz dans ce projet
  • Prend en charge 2 canaux de communication, chacun supportant jusqu'à 8 commandes Chip Enable
• Cache DRAM ou H.M.B. : SSD SATA sans DRAM, ne prenant pas en charge la technologie Host Memory Buffer (HMB)
• NAND flash : le SSD de 500 Go utilise 2 puces de NAND flash
  • Modèle MT29F2T08GELCEJ4-QU:C de Micron
  • Comprend 176 couches de données et 195 gates au total
  • Chaque NAND flash a une densité de 1 Tb et offre une capacité totale de 256 Go

Logiciel utilisé dans le projet

• Utilisation de MPTools de Silicon Motion
  • Ce logiciel n'est pas fourni par le fabricant ; il a fuité depuis des forums russes ou chinois
  • Version utilisée : SMI SM2259XT2 MPTool FIMN48 V0304AFWV0303B0

Application des réglages

• Modification des paramètres du SSD dans MPTools
  • Réglage de paramètres tels que Flash Control Driving (hex), Flash DQS/Data Driving (Hex), etc.
  • Modification du fichier Setting.set pour remplacer ENFWTAG=1 par 0
  • Ajout de la commande EnSLCMode=1
  • Activation de l'option Force SLC Mode

Augmentation de l'endurance

• En mode par défaut, le TBW du SSD est de 120 To
• En mode pSLC, le TBW passe à 4 000 To, soit une hausse de plus de 3333 %

Banc de test

• OS : Windows 11 Pro 64-bit
• CPU : Intel Core i7 13700K
• RAM : 2 × 16 GB DDR4-3200MHz
• Motherboard : MSI Z790-P PRO WIFI D4
• GPU : RTX 4060 Galax 1-Click OC
• OS Drive : SSD Solidigm P44 Pro 2TB
• DUT SSD : SSD BX500 "SLC-Test" 2TB

CrystalDiskMark

• Réalisation de tests séquentiels et aléatoires
• En mode pSLC, les vitesses aléatoires et la latence s'améliorent fortement

ATTO Disk Benchmark QD1 et QD4

• Test de la vitesse du SSD sur différentes tailles de blocs
• En mode pSLC, les performances s'améliorent sur toutes les tailles de blocs

3DMark – benchmark stockage

• Réalisation de tests de chargement de jeux, d'enregistrement et de streaming OBS, ainsi que de transferts de fichiers
• En mode pSLC, les performances et la latence s'améliorent

PCMARK 10 – benchmark complet du disque système

• Réalisation de tests de démarrage de Windows, de chargement d'applications Adobe, de chargement de jeux, etc.
• En mode pSLC, les performances sont presque doublées

Adobe Premiere Pro 2021

• Mesure du temps de chargement d'un projet 4K de 16,5 Go
• En mode pSLC, il n'y a pratiquement pas de différence de performances

Temps de démarrage de Windows et temps de chargement des jeux

• Utilisation du benchmark Final Fantasy XIV
• En mode pSLC, il n'y a pratiquement pas de différence de performances

Caching SLC

• En mode pSLC, il est possible d'écrire sur toute la capacité du SSD à une vitesse moyenne de 498 MB/s

Test de copie de fichiers

• Copie d'un fichier ISO et du dossier CSGO depuis un disque RAM vers le SSD
• En mode pSLC, il n'y a pratiquement pas de différence de performances

Test de température

• Observation de la température du SSD pendant le stress test
• Le SSD chauffe très peu en raison de sa faible consommation électrique

Consommation électrique et efficacité

• Tests réalisés à l'aide du Quarch Programmable Power Module
• En mode pSLC, la consommation électrique diminue et l'efficacité augmente

L'avis de GN⁺

• Transformer un SSD QLC en SSD SLC améliore fortement l'endurance et les performances
• Cependant, cette procédure est très complexe et une mauvaise exécution peut endommager le SSD
• Cette technique peut être particulièrement utile dans des environnements à hautes performances, comme les data centers
• Parmi les autres produits offrant des fonctions similaires, on trouve l'Intel Optane SSD
• Lors de l'adoption de cette technique, la sauvegarde des données et l'exécution prudente de la procédure sont indispensables

[GN⁺]

Avis Hacker News

Résumé des commentaires de Hacker News

• Comment utiliser un SSD DRAMless bon marché en mode pSLC

  • Pour utiliser un SSD DRAMless bon marché en mode pSLC, il suffit de n’utiliser que 25 à 33 % de la capacité du disque.
  • La plupart des contrôleurs DRAMless d’entrée de gamme fonctionnent en mode de mise en cache sur l’ensemble du disque.
  • Si l’on crée une partition de 1/3 ou 1/4 de la taille du disque et que l’on applique TRIM au reste de l’espace, les écritures se feront toujours en mode pSLC.
  • Les résultats du benchmark « HD Tune » permettent de vérifier si le SSD fonctionne dans ce mode.

• Endurance et rétention des données

  • L’endurance et la rétention des données sont étroitement liées.
  • Le mode SLC distingue moins d’états que le QLC, ce qui allonge la durée de rétention des données.
  • En mode SLC, la durée de rétention des données augmente fortement selon le nombre de cycles.

• Compromis entre capacité et endurance

  • Convertir un SSD de 480 Go en SSD de 120 Go fait passer l’endurance en écriture de 120 To à 4 000 To.
  • Cela peut être utile pour des usages comme le stockage de logs.
  • On ne sait pas pourquoi les fabricants ne proposent pas cette fonctionnalité.

• Expérience avec une carte FusionIO SLC

  • Il y a 10 ans, quelqu’un a utilisé une carte FusionIO SLC pour des benchmarks.
  • Elle a permis de traiter avec succès des millions de transactions.
  • Aujourd’hui, cette personne utiliserait une autre approche, mais à l’époque c’était impressionnant.

• Appareils embarqués utilisant eMMC

  • Pour les appareils embarqués qui utilisent eMMC, il est recommandé de le configurer en mode pSLC.
  • Sur les systèmes Linux, cela peut être configuré avec la commande mmc de mmc-utils.
  • En production de masse, cela peut être préréglé par l’atelier de programmation.

• Analyse approfondie de la vitesse de transfert du bus

  • Il serait intéressant d’avoir une analyse plus poussée de la vitesse de transfert du bus.
  • Un schéma en blocs listant tous les numéros de modèle des IC importants du SSD, les fréquences d’horloge de fonctionnement, la largeur du bus, etc., serait utile.

• Gestion de l’over-provisioning sur les SSD Kingston

  • Certains SSD Kingston permettent de gérer l’over-provisioning avec un outil logiciel fourni par le fabricant.

• Prolonger la durée de vie de SSD déjà usés

  • Certains se demandent s’il est possible de prolonger la durée de vie de SSD déjà usés.
  • Il existe peut-être en Chine une activité consistant à les reflasher pour les faire passer pour neufs.

• Méthode pour rétrograder en SLC

  • Il serait souhaitable que les fabricants proposent un moyen de rétrograder un SSD en SLC via un réglage du pilote.

• Distinction au niveau matériel

  • Certains supposaient que la distinction entre le SLC et les autres modes se faisait au niveau matériel.