Convertir un SSD QLC en un SSD SLC

Tutorial para convertir un SSD QLC en un SSD SLC

Especificaciones del SSD bajo prueba

• El SSD elegido es Crucial BX500
• Es un producto probado varias veces en el sitio web y en el canal de YouTube

Atención: antes de seguir leyendo

• Este procedimiento es más seguro que el overclocking, pero aun así requiere precaución
• No se puede asumir responsabilidad si el procedimiento se realiza incorrectamente, así que debe hacerse con cuidado
• Al flashear el firmware en el SSD, todos los datos se borrarán, por lo que es obligatorio hacer respaldo

Herramientas necesarias

• Adaptador SATA a USB 3.0 con chip puente modelo Jmicron JMS578 Bridge Chip
• Una pinza para puentear los terminales ROM/Safe Mode del PCB del SSD

Especificaciones técnicas

• Controlador: modelo SM2259XT2 de Silicon Motion
  • Usa un controlador de un solo núcleo con arquitectura ARC de 32 bits
  • Frecuencia de operación de hasta 550 MHz; en el proyecto funciona a 437.5 MHz
  • Soporta 2 canales de comunicación, y cada canal soporta hasta 8 comandos Chip Enable
• Caché DRAM o H.M.B.: es un SSD SATA sin DRAM y no soporta la tecnología Host Memory Buffer (HMB)
• NAND flash: el SSD de 500 GB usa 2 chips NAND flash
  • Modelo MT29F2T08GELCEJ4-QU:C de Micron
  • Incluye 176 capas de datos y un total de 195 compuertas
  • Cada NAND flash tiene una densidad de 1 Tb, lo que ofrece una capacidad total de 256 GB

Software usado en el proyecto

• Uso de MPTools de Silicon Motion
  • Este software no es proporcionado por el fabricante; fue filtrado en foros rusos o chinos
  • Se usó la versión SMI SM2259XT2 MPTool FIMN48 V0304AFWV0303B0

Aplicación de la configuración

• Modificación de parámetros del SSD en MPTools
  • Configuración de parámetros como Flash Control Driving (hex) y Flash DQS/Data Driving (Hex)
  • Modificación del archivo Setting.set para cambiar ENFWTAG=1 a 0
  • Adición del comando EnSLCMode=1
  • Activación de la opción Force SLC Mode

Aumento de durabilidad

• En el modo base, el TBW del SSD es de 120TB
• En modo pSLC, el TBW aumenta a 4,000TB, un incremento de más del 3333%

Banco de pruebas

• 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

• Se realizaron pruebas secuenciales y aleatorias
• En modo pSLC, la velocidad aleatoria y la latencia mejoran significativamente

ATTO Disk Benchmark QD1 y QD4

• Pruebas de velocidad del SSD con varios tamaños de bloque
• En modo pSLC, el rendimiento mejora en todos los tamaños de bloque

3DMark – benchmark de almacenamiento

• Se realizaron pruebas de carga de juegos, grabación y streaming con OBS, transferencia de archivos y más
• En modo pSLC, mejoran el rendimiento y la latencia

PCMARK 10 – benchmark completo de la unidad del sistema

• Se realizaron pruebas como arranque de Windows, carga de aplicaciones de Adobe y carga de juegos
• En modo pSLC, el rendimiento mejora casi al doble

Adobe Premiere Pro 2021

• Medición del tiempo de carga de un proyecto 4K de 16.5 GB
• En modo pSLC, casi no hay diferencia de rendimiento

Tiempo de arranque de Windows y tiempo de carga de juegos

• Se usó el benchmark de Final Fantasy XIV
• En modo pSLC, casi no hay diferencia de rendimiento

Caché SLC

• En modo pSLC, se puede escribir usando toda la capacidad del SSD a una velocidad promedio de 498 MB/s

Prueba de copia de archivos

• Se copiaron un archivo ISO y la carpeta de CSGO desde un RAM disk al SSD
• En modo pSLC, casi no hay diferencia de rendimiento

Prueba de temperatura

• Observación de la temperatura del SSD durante la prueba de estrés
• El SSD casi no genera calor debido a su bajo consumo energético

Consumo energético y eficiencia

• Se realizaron pruebas usando Quarch Programmable Power Module
• En modo pSLC, el consumo energético disminuye y la eficiencia aumenta

Opinión de GN⁺

• Convertir un SSD QLC en un SSD SLC mejora significativamente la durabilidad y el rendimiento
• Sin embargo, este procedimiento es muy complejo y, si se realiza mal, puede dañar el SSD
• Esta técnica puede ser especialmente útil en entornos de alto rendimiento como los centros de datos
• Otro producto con una función similar es Intel Optane SSD
• Al adoptar esta técnica, es indispensable respaldar los datos y seguir el procedimiento con cuidado

[GN⁺]

Opiniones de Hacker News

Resumen de comentarios de Hacker News

• Cómo usar un SSD DRAMless barato en modo pSLC

  • Para usar un SSD DRAMless barato en modo pSLC, basta con usar solo el 25-33% de la capacidad del disco.
  • La mayoría de los controladores DRAMless de gama baja funcionan en modo de caché de disco completo.
  • Si creas una partición de 1/3 o 1/4 del tamaño del disco y aplicas TRIM al espacio restante, siempre se escribirá en modo pSLC.
  • Se puede verificar si el SSD está funcionando en este modo mediante los resultados del benchmark de "HD Tune".

• Durabilidad y retención de datos

  • La durabilidad y la retención de datos están estrechamente relacionadas.
  • El modo SLC tiene menos estados que QLC, por lo que el período de retención de datos es más largo.
  • En modo SLC, el período de retención de datos aumenta considerablemente según la cantidad de ciclos.

• Compensación entre capacidad y durabilidad

  • Si conviertes un SSD de 480GB en uno de 120GB, la resistencia de escritura aumenta de 120TB a 4000TB.
  • Puede ser útil para usos como almacenamiento de logs.
  • No está claro por qué los fabricantes no ofrecen esta función.

• Experiencia con tarjetas FusionIO SLC

  • Hace 10 años hubo experiencia usando una tarjeta FusionIO SLC para benchmarks.
  • Se logró procesar millones de transacciones.
  • Hoy se usaría otro método, pero en ese momento fue impresionante.

• Dispositivos embebidos que usan eMMC

  • Si se usa eMMC en dispositivos embebidos, se recomienda configurarlo en modo pSLC.
  • En sistemas Linux se puede configurar con el comando mmc de mmc-utils.
  • En producción en masa, una programming house puede dejarlo configurado de antemano.

• Análisis profundo de la velocidad de transferencia del bus

  • Sería bueno que hubiera un análisis más profundo sobre la velocidad de transferencia del bus.
  • Sería útil un diagrama de bloques que enumere todos los números de modelo de los IC importantes del SSD, la frecuencia de reloj de operación, el ancho del bus, etc.

• Gestión del over-provisioning en SSD Kingston

  • Algunos SSD Kingston permiten gestionar el over-provisioning con herramientas de software proporcionadas por el fabricante.

• Extender la vida útil de SSD ya desgastados

  • Hay curiosidad sobre si se puede extender la vida útil de SSD que ya están desgastados.
  • Podría existir en China un negocio dedicado a reflashear estos SSD para dejarlos como nuevos.

• Cómo degradarlo a SLC

  • Sería bueno que los fabricantes ofrecieran una forma de degradar un SSD a SLC mediante la configuración del controlador.

• Distinción a nivel de hardware

  • Se asumía que la distinción entre SLC y otros modos se hacía a nivel de hardware.