长江存储致态TiPlus7100s PCIe 4.0 SSD的功耗可靠性测评
1简介
上篇文章介绍了TiPlus7100s的协议和性能测试结果。本文是上次测试的延续，介绍TiPlus7100s 4TB在Power（功耗、供电等）、可靠性等方面的表现。
评测结果显示TiPlus7100s在可靠性和Power方面，也得到了非常优秀的成绩，下文我们展开介绍。
2外观和架构
单面设计：长江存储已经将NAND单颗粒容量做到了极致，即使是4TB这么大容量的SSD，TiPlus7100s依然可以实现单面贴片设计，这位大容量SSD安装带来了极大的便利性，不会因为厚度问题导致超薄机型无法使用，也为散热带来了好处，多出的空间可以提供更多散热通道。
3 产品规格
4 测试平台
此次测评依然使用的是鸾起科技提供的测试套件eBird，该设备采用控制机和测试机分离方案。这种分离式设计方便将测试机替换为待测的PC型号，一个控制机可以连接4台测试机，并发测试提升测试效率。下图是eBird控制机。
5 盘片信息
使用CDI读取被测盘片信息，结果如下。
6 Power测试
eBird可以测试SSD在不同的link状态、功耗状态、Block Size、读写比例下的功耗、电压和性能。Link状态包括L0S、L1，功耗状态包括PS0、PS1、PS2、PS3、PS4，读写比例主要关注R30W70、R50W50、R70W30，Block Size主要关注512、4K、128K。eBird对TiPlus7100s在上述三类因素的典型组合下进行测试时，同时监控Voltage波动曲线。
功耗/电压/性能测试内容部分举例如下：
这225个测试中，包括PCIe的L0s/L1s功耗测试、NVMe的PS0~PS4功耗测试、电压测试三类内容。TiPlus7100s在该测试中全部PASS。
6.1PCIe的L0s/L1s功耗测试
L0s和L1是PCIe电源管理中定义的两种链路状态，它们的全称如下：
L0s（L0 Standby）：这是PCIe链路的一个低功耗状态，也称为L0待机状态。L0s允许PCIe设备在不传输数据时进入低功耗模式，同时能够快速恢复到全速工作状态L0。这种状态是单向的，意味着链路的一个方向可以独立于另一个方向进入L0s状态。
L1（L1 ASPM）：这是PCIe链路的另一个低功耗状态，比L0s更加节能，但进入和退出L0状态的延时更长。L1状态是可选的，并且要求PCIe链路的两个方向都需要进入L1状态。在L1状态下，设备可以关闭一些电源以减少能耗，但仍然保持相对快速的恢复到L0状态的能力。
这两种状态是PCIe主动状态电源管理（ASPM）的一部分，旨在在设备不活跃时减少能耗，同时保持快速响应能力。eBird对下列组合场景进行了L0s/L1s测试，结果均为PASS。
6.2NVMe的PS0~PS4功耗测试
SSD中的PS0到PS4是NVMe规范中定义的电源状态，它们分别代表不同的功耗和性能级别。eBird测试了在不同PS状态下不同的读写组合下TiPlus7100s的功耗表现。测试结果均PASS。
6.3电压测试
在SSD工作的过程中，其供电电压的稳定性至关重要，eBird对TiPlus7100s在各典型IO场景下的供电电压做了监控测试，测试结果均PASS。
每个测试脚本的结果都以单独文件存放，文件中呈现了电压、功耗、性能（IOPS）三者的关系，这里展示一个测试用例：Voltage_10minus_R70W30_Rand_4k，表示4K随机混合7：3读写连续监控10分钟的变化，测试结果如下：
测试结果表明，TiPlus7100s在Voltage_10minus_R70W30_Rand_4k用例下，供电电压平稳，功耗与IOPS的表现也能对应上，符合逻辑。
7 可靠性测试
7.1DataIntegrity测试
数据完整性测试是确保固态硬盘（SSD）上数据准确性和可靠性的关键步骤，也是可靠性的重要方面。这些测试对于维护数据的安全性和防止未经授权的数据访问至关重要。
SSD的数据完整性测试首先关注错误检测和校正机制的有效性。SSD通常配备错误校正码（ECC），这些代码能够检测并自动修复常见的数据损坏问题。测试过程中，会验证ECC是否正确实现并能有效地保护数据不受随机错误的影响。
测试还包括对数据写入和读取操作的验证。在数据写入SSD之后，测试会读取相同数据并与原始数据进行对比，以确保在写入过程中数据没有发生任何变化或损坏。此外，耐用性测试评估SSD在预期使用寿命内数据的稳定性，确保闪存单元的有限写入次数不会影响数据的完整性。
为了模拟真实世界的应用场景，数据完整性测试还包括电源故障模拟。在测试中，会模拟突然断电的情况，以检查SSD在这种异常情况下是否能够保护数据不受损失。同时，温度和环境测试确保了SSD在不同环境条件下的可靠性，包括极端温度和湿度条件。
SSD的数据完整性测试是一个全面的过程，涵盖了从错误检测和校正到长期稳定性的多个方面。这些测试不仅有助于识别和修复可能影响数据稳定性和可靠性的问题，而且对于维护用户信任和保护关键数据具有至关重要的作用。随着数据的重要性日益增加，数据完整性测试已成为SSD质量保证不可或缺的一部分。
eBird提供了一套全面的数据完整性测试方法，测试涵盖了顺序、随机、混合、小数据等场景下的DataIntegrity测试。测试结果表明TiPlus7100s在数据完整性方面非常优秀，用户完全不用担心存入数据的安全。测试结果如下。
7.2 PCIe测试
eBird提供了PCIe hot/link/warm reset的测试用例，测试时IO正常读写，测试结果全部PASS，结果如下：
7.3 PowerCycle测试
eBird提供了Safe/Unsafe/Random power cycle测试用例，测试时IO正常读写，测试结果全部PASS，结果如下
7.4QoS测试
QoS (Quality of service)：指在规定的时间内，以稳定一致的性能完成所有请求的能力。这里提到的稳定一致是可靠性的一个重要方面。如果一款SSD极致性能很好，但是QoS很差，也不能说该产品的可靠性是好的，至少从性能表现看并不可靠。
比较常用的QoS量化指标是以99%或99.99%的可信度给出最大的响应的间。TiPlus7100s在办公、游戏等场景中的响应速度也是重要指标，我们对TiPlus7100s
在QD128和QD1下的4K随机读写进行了测试。以4K QD1下的随机读为例，99%的IO在0.2ms内返回，99.99%的IO在1.4ms内返回，对于一款DRAM-less的SSD而言，这个结果领先同类产品。
7.5 RDT测试
RDT（可靠性）测试应该遵循JESD219的要求进行，但是实际工作中，很难对消费级SSD进行RDT全量测试，因为每一轮测试需要大量的SSD盘片（200+）和较长的时间（1.5个月）。
eBird针对此痛点，结合对RDT测试的理解，摘取了标准RDT部分精华用例，提供了eBird RDT用例，可以认为是超级轻量级RDT测试用例。TiPlus7100s通过了该用例。
7.6 Stress测试
压力测试的核心目的，就是通过极端条件，让SSD快速度过“早期故障期”，提前暴露那些“先天不足”的单元。如果一个SSD能在高强度压力测试中稳定运行几十个小时，那么它在未来正常使用中突然“暴毙”的概率就会大大降低。这也就是常说的“烤机”。eBird提供的压力测试用例用5个，累计时间40+小时，测试结果全部PASS。
8 结语
我们对致态TiPlus7100s进行了全方位的功耗和可靠性测试。
在Power测试中，对PCIe接口Link功耗（L0s/L1s）和low Power功耗（PS0~PS4）都进行了测试。结果表明，TiPlus7100s在各项测试中的表现均十分优异，充分彰显了其作为一款高端消费级PCIe 4.0 SSD产品的过硬实力。
在可靠性测试中，TiPlus7100s更是六大测试项目一次性PASS，彰显了产品可靠性方面的实力。
希望TiPlus7100s继续保持其上一代产品口碑极佳、性价比超群的明星级消费级PCIe 4.0 SSD的市场评价，承接好“全能型选手”的接力棒，为客户奉献一款性能、功耗、价格完美平衡的新一代产品。
