Mengubah SSD QLC menjadi SSD SLC

Tutorial mengubah SSD QLC menjadi SLC SSD

Spesifikasi SSD DUT

• SSD yang dipilih adalah Crucial BX500
• Produk ini telah diuji beberapa kali di situs web dan kanal YouTube

Perhatian: sebelum melanjutkan membaca

• Prosedur ini lebih aman daripada overclocking, tetapi tetap memerlukan kehati-hatian
• Jika prosedur dilakukan dengan salah, kami tidak dapat bertanggung jawab, jadi lakukan dengan sangat hati-hati
• Saat melakukan flashing firmware ke SSD, semua data akan terhapus, jadi pencadangan wajib dilakukan

Alat yang diperlukan

• Adaptor SATA ke USB 3.0 dengan chip bridge model Jmicron JMS578
• Klamp untuk men-short terminal ROM/Safe Mode pada PCB SSD

Spesifikasi teknis

• Controller: model SM2259XT2 dari Silicon Motion
  • Menggunakan controller single-core dengan arsitektur ARC 32-bit
  • Frekuensi operasi hingga 550 MHz, dan pada proyek ini berjalan di 437.5 MHz
  • Mendukung 2 channel komunikasi, dan tiap channel mendukung hingga 8 perintah Chip Enable
• DRAM cache atau H.M.B.: SSD SATA tanpa DRAM dan tidak mendukung teknologi Host Memory Buffer (HMB)
• NAND flash: SSD 500GB menggunakan 2 chip NAND flash
  • Model MT29F2T08GELCEJ4-QU:C dari Micron
  • Mencakup 176 layer data dan total 195 gate
  • Tiap NAND flash memiliki densitas 1Tb, dengan kapasitas total 256GB

Perangkat lunak yang digunakan dalam proyek

• Menggunakan MPTools dari Silicon Motion
  • Perangkat lunak ini tidak disediakan oleh pabrikan, melainkan bocor dari forum Rusia atau Tiongkok
  • Menggunakan versi SMI SM2259XT2 MPTool FIMN48 V0304AFWV0303B0

Penerapan pengaturan

• Memodifikasi parameter SSD di MPTools
  • Mengatur parameter seperti Flash Control Driving (hex) dan Flash DQS/Data Driving (Hex)
  • Mengubah ENFWTAG=1 menjadi 0 pada file Setting.set
  • Menambahkan perintah EnSLCMode=1
  • Mengaktifkan opsi Force SLC Mode

Peningkatan daya tahan

• Dalam mode bawaan, TBW SSD adalah 120TB
• Dalam mode pSLC, TBW meningkat menjadi 4,000TB, yaitu peningkatan lebih dari 3333%

Test bench

• 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

• Melakukan pengujian sekuensial dan acak
• Dalam mode pSLC, kecepatan acak dan latensi meningkat secara signifikan

ATTO Disk Benchmark QD1 dan QD4

• Menguji kecepatan SSD pada berbagai ukuran blok
• Dalam mode pSLC, performa meningkat pada semua ukuran blok

3DMark – benchmark penyimpanan

• Melakukan pengujian seperti loading game, perekaman dan streaming OBS, serta transfer file
• Dalam mode pSLC, performa dan latensi meningkat

PCMARK 10 – benchmark drive sistem penuh

• Melakukan pengujian seperti booting Windows, loading aplikasi Adobe, dan loading game
• Dalam mode pSLC, performa meningkat hampir dua kali lipat

Adobe Premiere Pro 2021

• Mengukur waktu loading proyek 4K berukuran 16.5GB
• Dalam mode pSLC, hampir tidak ada perbedaan performa

Waktu boot Windows dan waktu loading game

• Menggunakan benchmark Final Fantasy XIV
• Dalam mode pSLC, hampir tidak ada perbedaan performa

Caching SLC

• Dalam mode pSLC, seluruh kapasitas SSD dapat digunakan untuk menulis pada kecepatan rata-rata 498 MB/s

Uji penyalinan file

• Menyalin file ISO dan folder CSGO dari RAM disk ke SSD
• Dalam mode pSLC, hampir tidak ada perbedaan performa

Uji suhu

• Mengamati suhu SSD selama stress test
• SSD hampir tidak menghasilkan panas karena konsumsi dayanya rendah

Konsumsi daya dan efisiensi

• Pengujian dilakukan menggunakan Quarch Programmable Power Module
• Dalam mode pSLC, konsumsi daya menurun dan efisiensi meningkat

Pendapat GN⁺

• Mengubah SSD QLC menjadi SSD SLC secara signifikan meningkatkan daya tahan dan performa
• Namun, prosedur ini sangat kompleks dan jika dilakukan dengan salah dapat merusak SSD
• Teknik ini dapat sangat berguna terutama di lingkungan berperforma tinggi seperti pusat data
• Produk lain dengan fungsi serupa adalah Intel Optane SSD
• Saat menerapkan teknik ini, pencadangan data dan pelaksanaan prosedur yang hati-hati adalah hal yang wajib

[GN⁺]

Opini Hacker News

Ringkasan kumpulan komentar Hacker News

• Cara menggunakan SSD DRAMless murah dalam mode pSLC

  • Untuk menggunakan SSD DRAMless murah dalam mode pSLC, cukup gunakan hanya 25-33% dari kapasitas disk.
  • Sebagian besar controller DRAMless kelas bawah bekerja dalam mode caching seluruh disk.
  • Buat partisi sebesar 1/3 atau 1/4 dari ukuran disk, lalu lakukan TRIM pada sisa ruangnya agar penulisan selalu dilakukan dalam mode pSLC.
  • Hasil benchmark "HD Tune" dapat digunakan untuk memverifikasi apakah SSD berjalan dalam mode ini.

• Daya tahan dan retensi data

  • Daya tahan dan retensi data sangat berkaitan erat.
  • Mode SLC memiliki lebih sedikit pembedaan status dibanding QLC, sehingga periode retensi data menjadi lebih lama.
  • Dalam mode SLC, periode retensi data meningkat secara signifikan tergantung pada jumlah siklus.

• Trade-off antara kapasitas dan daya tahan

  • Jika SSD 480GB diubah menjadi SSD 120GB, daya tahan tulisnya meningkat dari 120TB menjadi 4000TB.
  • Ini bisa berguna untuk keperluan seperti penyimpanan log.
  • Tidak jelas mengapa produsen tidak menyediakan fitur ini.

• Pengalaman dengan kartu FusionIO SLC

  • Ada pengalaman menggunakan kartu FusionIO SLC untuk benchmarking 10 tahun lalu.
  • Kartu tersebut berhasil menangani jutaan transaksi.
  • Sekarang mungkin akan memakai cara lain, tetapi saat itu hal tersebut sangat mengesankan.

• Perangkat embedded yang menggunakan eMMC

  • Untuk perangkat embedded yang menggunakan eMMC, disarankan mengaturnya ke mode pSLC.
  • Pada sistem Linux, pengaturan dapat dilakukan menggunakan perintah mmc dari mmc-utils.
  • Dalam produksi massal, pengaturannya bisa dilakukan lebih dulu oleh rumah pemrograman.

• Analisis mendalam tentang kecepatan transfer bus

  • Akan lebih baik jika ada lebih banyak analisis mendalam tentang kecepatan transfer bus.
  • Diagram blok yang mencantumkan semua nomor model IC penting pada SSD, frekuensi clock operasinya, lebar bus, dan sebagainya akan berguna.

• Pengelolaan over-provisioning pada SSD Kingston

  • Beberapa SSD Kingston dapat mengelola over-provisioning menggunakan alat perangkat lunak yang disediakan produsen.

• Memperpanjang umur SSD yang sudah aus

  • Ada rasa penasaran apakah umur SSD yang sudah aus bisa diperpanjang.
  • Mungkin ada bisnis di Tiongkok yang me-refresh flash SSD semacam itu agar terlihat seperti baru.

• Cara menurunkan ke SLC

  • Akan bagus jika produsen menyediakan cara untuk menurunkan SSD ke SLC melalui pengaturan driver.

• Pembedaan pada level hardware

  • Ada anggapan bahwa pembedaan antara SLC dan mode lain dilakukan pada level hardware.