PCIe 5.0 SSD 效能未達預期的原因：1. 散熱問題；2. NAND flash 的讀寫速度；3. SSD 控制晶片的性能；4. 佇列深度(Queue Depth)。很多人把短時間的測試數據，誤會成 PCIe 5.0 SSD 的真實效能；但是，實際上看到的效能數據只是 DRAM cache 的貢獻。
將 4 款 PCIe Gen5 M.2 2280 SSD 在相同電腦硬體下做測試，簡短結論就是：目前 PCIe Gen4 SSD 就夠用了！
原因：價格親民、普及率高、支援性廣、選擇眾多。
Table of Contents
4 款 PCIe 5.0 SSD 產品介紹
| Crucial T705 | Crucial T700 | T-Force Z540 | Seagate FireCuda 540 | |
|---|---|---|---|---|
| 介面 | PCIe Gen5 x4 | PCIe Gen5 x4 | PCIe Gen5 x4 | PCIe Gen5 x4 |
| 標準 | NVMe 2.0 | NVMe 2.0 | NVMe 2.0 | NVMe 2.0 |
| 規格尺寸 | M.2 2280 | M.2 2280 | M.2 2280 | M.2 2280 |
| 控制晶片 | Phison PS5026-E26 | Phison PS5026-E26 | Phison PS5026-E26 | Phison PS5026-E26 |
| NAND | 3D TLC | 3D TLC | 3D TLC | 3D TLC |
| DRAM快取 | 1GB | 1GB | 2GB | 2GB |
| 容量 | 1TB | 1TB | 1TB | 1TB |
| 耐用性 | 600TB | 600TB | 600TB | 1,000TB |
| 循序讀取 | 13,600 MB/s | 11,700 MB/s | 11,700 MB/s | 9,500 MB/s |
| 循序寫入 | 10,200 MB/s | 9,500 MB/s | 9,500 MB/s | 8,500 MB/s |
Micron Crucial T705
上市日期：2024/3/12
產品官網：https://www.crucial.tw/ssd/t705/ct1000t705ssd3
價格(PChome, 2024/8月)：6,599
DRAM cache：1GB, Micron LPDDR4
NAND flash：Micron 232 layers 3D TLC, B58R FortisFlash, 2400 MT/s
型號：CT1000T705SSD3
Micron Crucial T700
上市日期：2023/5/30
產品官網：https://www.crucial.tw/ssd/t700/ct1000t700ssd3
價格(PChome, 2024/8月)：5,150
DRAM cache：1GB, Micron LPDDR4
NAND flash：Micron 232 layers 3D TLC, B58R FortisFlash, 2400 MT/s
型號：CT1000T700SSD3
T-Force Z540
上市日期：2023/Q2
產品官網：Z540 M.2 PCIe SSD
價格(PChome, 2024/8月)：4,829
DRAM cache：2GB, SK hynix LPDDR4, H9HCNNNBKUMLXR-NEE
NAND flash：Micron 232 layers 3D TLC, B58R FortisFlash, 2400 MT/s
型號：TM8FF1001T0C129
Seagate FireCuda 540
上市日期：2023/6/22
產品官網：Seagate FireCuda 540
價格(PChome, 2024/8月)：5,699
DRAM cache：2GB, SK hynix LPDDR4, H9HCNNNBKUMLXR-NEE
NAND flash：Micron 232 layers 3D TLC, B58R FortisFlash, 2400 MT/s
型號：ZP1000GM3A004
4 款 PCIe 5.0 SSD CrystalDiskMark 測試數據
使用 CrystalDiskMark 來測試 PCIe Gen5 SSD，從數據來看的確都符合官方宣稱的速度！
但是，實際使用上，PCIe 5.0 M.2 SSD的讀寫速度，並非如此！
| 循序讀取(MB/s) | 循序寫入(MB/s) | |
|---|---|---|
| Micron Crucial T705 | 13,497.38 | 待重測 |
| Micron Crucial T700 | 11,713.52 | 10,193.07 |
| T-Force Z540 | 11687.38 | 10,225.74 |
| Seagate FireCuda 540 | 9,604.94 | 8,778.39 |
測試平台的規格如下：
CPU：AMD Ryzen 5 7600X
PCIe 5.0 SSD主機板：華碩TUF-GAMING-X670E-PLUS-WIFI
RAM：Micron Crucial 16GB DDR5 5600 *2
Asus Hyper M.2 x4轉接卡：ASUS Hyper M.2 x16 Gen5 Card，插入主機板 PCIe 5.0 x16 Slot
OS：Windows 11 專業版
測試軟體：CrystalDiskMark
軟體設定：採用 CrystalDiskMark 預設值僅調整以下設定
1. 【設定】>>【NVMe SSD】
2. 【設定檔】>>【最佳效能】+【Read & Write +[Mix]】
Micron Crucial T705
Micron Crucial T700
T-Force Z540
Seagate FireCuda 540
4 款 PCIe 5.0 SSD Iometer 測試數據 – 平均值
使用相同電腦平台進行測試，把測試軟體從 CrystalDiskMark 換成 Iometer。
| 優點 | 缺點 | |
|---|---|---|
| CrystalDiskMark | 1、測試時間短 2、用於消費型 SSD 測試 3、免費版本 | 1、易造成誤解 2、有限的測試參數調整 3、只支援格式化的磁碟 |
| Iometer | 1、豐富的設定參數 2、可輸出 csv 檔案 3、用於企業雲端硬碟伺服器測試 4、免費版本 | 1、門檻高 2、操作複雜 3、解讀資料耗時 4、無繁體中文 |
測試數據令人吃驚，PCIe 5.0 SSD 的讀寫效能與 IOPS 低得離譜。
循序讀取(Sequential Read)
Iometer 測試數據的圖表說明：
X 軸：【QD】指的是 Queue Depth，也就是 Iometer 【Outstanding I/Os】的意思
Y 軸：測試數據的單位，Megabytes per second (MB/s)
測試資料大小：256 KiB。以 1024 當成千，所以是 256 bytes * 1024
測試時間：每個 QD 都傳送固定的資料大小到 SSD，時間持續 15 分鐘。結束後，再進行下一個 QD 值進行相同測試
循序寫入(Sequential Write)
圖表定義同【循序讀取(Sequential Read)】。
隨機讀取(Random Read)
Iometer 測試數據的圖表說明：
X 軸：【QD】指的是 Queue Depth，也就是 Iometer 【Outstanding I/Os】的意思
Y 軸：測試數據的單位，IOPS 就是【每秒的讀寫次數】
測試資料大小：4 KiB。以 1024 當成千，所以是 4 bytes * 1024
測試時間：每個 QD 都傳送固定的資料大小到 SSD，時間持續 15 分鐘。結束後，再進行下一個 QD 值進行相同測試
隨機寫入(Random Write)
圖表定義同【隨機讀取(Random Read)】。
PCIe 5.0 SSD 速度未達預期的原因
PCIe 5.0 SSD 速度未達預期的原因發生在 NAND flash 的讀寫速度。因為：
假使總測試資料量沒有遠大於 DRAM 快取的容量，得到的效能數據幾乎是 DRAM 快取的讀寫速度。
Iometer 是以總測試時間為一個測試週期；測試時間越長總資料量越大(幾乎會遠大於 1TB 的資料量)。
CrystalDiskMark 是以總檔案大小為一個測試週期，測試的總資料量是 GB 的等級。
循序讀取即時數據(Real Time Sequential Read)
在 DRAM 快取的容量被用完之前，下圖的即時測試數據完全可以解釋官方宣稱的 PCIe 5.0 SSD 讀寫速度。
Iometer 測試數據的圖表說明：
X 軸：時間單位【秒】
Y 軸：測試數據的單位，Megabytes per second (MB/s)
測試資料大小：256 KiB。以 1024 當成千，所以是 256 bytes * 1024
測試時間：每個 QD 都傳送固定的資料大小到 SSD，時間持續 3 分鐘。結束後，再進行下一個 QD 值進行相同測試
循序寫入即時數據(Real Time Sequential Write)
圖表定義同【循序讀取即時數據(Real Time Sequential Read)】。
隨機讀取即時數據(Real Time Random Read)
Iometer 測試數據的圖表說明：
X 軸：時間單位【秒】
Y 軸：測試數據的單位，Megabytes per second (MB/s)
測試資料大小：4 KiB。以 1024 當成千，所以是 4 bytes * 1024
測試時間：每個 QD 都傳送固定的資料大小到 SSD，時間持續 3 分鐘。結束後，再進行下一個 QD 值進行相同測試
隨機寫入即時數據(Real Time Random Write)
圖表定義同【隨機讀取即時數據(Real Time Random Read)】。
常見問題
Q1：PCIe Gen5主機板都能支援PCIe 5.0 SSD嗎?
A1：
– 主機板 M.2 插槽有支援 PCIe 5.0 速度的話，就能以 PCIe 5.0 的速度運作。
– 要安裝在 PCIe x16 插槽之前，要確定 BIOS 是否有提供 1*16 拆分成 4*x4的功能。
參考：Asus HYPER M.2 X16 GEN5 CARD 相容性
Q2：PCIe 5.0 SSD 需要散熱片嗎？
A2：
是的，PCIe 5.0 SSD運作時，會產生巨大熱量。
Q3：PCIe 5.0 SSD 的系統要求？
A3：
– Intel 第 12 代以後的 CPU
– AMD Ryzen 7000 以後的系列
Q4：PCIe 5.0 SSD 的相容性？
A4：
完全相容於 PCIe 3.0 與 PCIe 4.0。
Q5：Microsoft DirectStorage 可以改善磁碟讀取效能嗎？
A5：
理論上可以；但是軟體沒支援的話，就無法提高 PCIe Gen5 SSD 的效能。
誰需要 PCIe 5.0 SSD 呢？
適合的應用：
文書作業
當成作業系統磁碟
安裝虛擬機應用
架設網站
該避免的應用：
大檔案資料搬移，例如：影片剪輯
追求資料傳輸效能，例如：資料備份磁碟
散熱不佳的電腦或筆電
現階段的替代方案：
把 PCIe 3.0 或 PCIe 4.0 SSD，透過 AMD RAID、Intel VROC 或 Microsoft StorageSpace 的方式，一樣可以提高磁碟存取效能。
