SanDisk Ultra II : un autre SSD en TLC

Samsung n'est désormais plus le seul constructeur de renom à disposer dans sa gamme d'un SSD doté de mémoire de type TLC. SanDisk rejoint le coréen dans le domaine avec son Ultra II, qui succède à l'Ultra Plus.

La NAND flash TLC commence à se frayer un chemin. Si elle a mauvaise réputation du fait d'une longévité théoriquement amoindrie, elle a aussi l'avantage de réduire les coûts de production des constructeurs. À l'instar de Samsung avec ses 840 Series et 840 Evo, SanDisk se dote donc d'un SSD disposant de cette mémoire. Pour quel rapport performance / prix ? C'est tout l'objet de ce test.

Mémoire TLC : rappels

Les premiers SSD étaient faits à base de mémoire SLC, ou Single Layer Cell, capable de ne stocker qu'un seul bit de donnée. Puis est arrivée la mémoire MLC, pour Multiple Layer Cell, et, avec le 840 Series de Samsung, la TLC (pour Triple Layer Cell, une variante de la MLC pour laquelle 3 bits sont stockés dans une cellule. Une technologie présentée par Intel et Micron dès octobre 2009.

L'intérêt est évident du point de vue du stockage : on accède par ce biais à une densité de données plus importante. Ce qui permet mécaniquement et à capacité constante de réduire le nombre de puces, et donc en théorie, le prix et la consommation du SSD.


Tout n'est parfait, cependant. D'une part, parce que l'écriture de 3 bits sur une cellule prend davantage de temps que d'en écrire 2. Les performances s'en trouvent logiquement réduites. D'autre part, parce que ce procédé a un effet plutôt destructeur sur la cellule. Une puce TLC peut ainsi supporter 750 cycles, quand une puce MLC à deux bits peut encaisser environ 3 000 cycles, et même 100 000 cycles pour une puce SLC.

Ces 750 cycles ne sont certainement pas suffisants dans le cadre de l'intégration dans un serveur. Mais dans celui d'une utilisation classique, cela reste raisonnable, puisque vous pouvez écrire 20 Go par jour pendant 25 ans sur un SSD de 250 Go. Certains tests ont d'ailleurs montré la bonne endurance de ce type de mémoire flash : il aura fallu 900 To à nos confrères de TechReport pour venir à bout d'un 850 Series de Samsung.

SanDisk Ultra II : un contrôleur ajusté

Le nouveau modèle d'entrée de gamme de SanDisk inaugure donc, pour la marque, la NAND TLC. Cette dernière est toujours gravée en 19 nm, comme depuis l'Ultra Plus. Une finesse qui reste en deçà des 16 nm de Crucial sur son MX100. Toutefois, en optant pour des puces TLC de 16 Go, SanDisk accroît significativement la densité de données de son SSD, toujours dans l'optique de réduire les coûts de production.


La mémoire n'est pas la seule innovation de ce SSD. SanDisk introduit en effet dans son Ultra II un nouveau contrôleur issu de chez Marvell. Le 88SS9190 gère les commandes TRIM, NCQ, le SATA 6 Gbps et n'apporte toujours pas le chiffrement AES qui manque aussi au SSD haut de gamme de la marque, le Extreme Pro. Rien de très neuf de ce point de vue.

L'originalité de ce contrôleur, c'est d'être disponible en deux versions : la première, destinée aux Ultra II 120 et 240 Go, gère 4 canaux, quand la seconde, qui opère sur les déclinaisons 480 et 960 Go de nouveau SSD de SanDisk, travaille sur 8 canaux. Une astuce qui, encore une fois, devrait permettre à SanDisk d'ajuster au mieux le prix de son SSD.


Ce contrôleur est associé à une puce de mémoire qui fait office de cache. Le modèle 120 Go est ainsi équipé de 128 Mo de DDR3 cadencés à 667 MHz, tandis que les versions 240, 480 et 960 Go sont pourvues respectivement de 256, 512 et 1 024 Mo de cette mémoire. SanDisk précise par ailleurs que ce module est fourni par divers constructeurs : Hynix, Nanya ou encore Micron, comme c'est le cas sur notre modèle de test de 240 Go.

Le nCache 2.0 : des progrès, mais des limitations

Nous le disions plus haut, l'utilisation de mémoire TLC handicape les performances en écriture des SSD. A l'image de ce que fait Samsung sur son 840 Evo avec son Turbo Write, SanDisk emploie un malicieux stratagème afin de compenser ce problème. C'est tout l'objet de son nCache, que nous avons découvert lors du test de l'Ultra Plus. Depuis, le dispositif a évolué et est passé en version 2.0.

Pour rappel, ce nCache fonctionne en réservant une partie des cellules TLC, qui vont être utilisées comme des cellules SLC, c'est-à-dire dans lesquelles un seul bit sera écrit. On gagne ainsi en performances. Dès que le SSD est moins sollicité, les données sont redistribuées sur des puces TLC, rendant ainsi le cache disponible pour l'opération suivante.


Vous l'aurez compris : c'est la quantité de mémoire TLC réservée à ce dispositif qui va décider des capacités du SSD à assumer un débit important sur une longue écriture. D'après nos constatations sur notre modèle 240 Go, cette quantité se limite à environ 5 ou 6 Go. Avant, le débit en écriture se situe autour des 370 Mo/s, avec une constance par ailleurs assez faible. Au-delà, le débit chute drastiquement pour tomber à environ 220 Mo/s.

Rares sont les utilisateurs qui ont besoin d'écrire plus de 6 Go à la fois (et ceux-là se tourneront vers d'autres modèles plus onéreux), mais force est de constater que les débits annoncés par SanDisk (500 Mo/s en écriture) ne sont pas atteints d'une part, et le sont encore moins au-delà de cette limite de 6 Go.

En revanche, on peut se poser la question du fonctionnement de ce nCache lorsque le SSD arrive à saturation. Ces 6 Go restent-ils dédiés à ce dispositif ?


Le nCache de SanDisk a toutefois le mérite de donner à un SSD en TLC des performances au niveau de ses camarades en MLC, et son fonctionnement est bien optimisé. La seconde version de ce dispositif fait désormais davantage de place aux données (et plus seulement à la table d'allocation). De plus, elle épargne désormais le contrôleur au moment de vider le « cache », puisque le constructeur précise que ce mécanisme s'effectue sans solliciter la puce Marvell ou même le cache DDR3, mais bien simplement de puce mémoire à puce mémoire et de façon séquentielle, afin de réduire l'amplification d'écriture qui affecte la durée de vie des cellules.

L'autre intérêt de ce nouveau SSD consiste en son mécanisme de protection des données. A l'image de ce que fait Crucial avec sa technologie RAIN ou au RAISE de SandForce qui a quelques années derrière lui, SanDisk utilise enfin un système de parité capable d'officier en tant que correction d'erreur, appelé Multi Page Recovery (MPR).

Le mécanisme prévu par SanDisk propose un ratio de 1 pour 5. Dans le cadre d'un SSD de 256 Gio (4 modules de 4 puces de 16 Go), cela signifierait que l'espace disponible pour l'utilisateur se résumerait à 213 Gio. Or il est, d'après Windows, de 223 Gio (le système d'exploitation de Microsoft affiche, pour rappel, les Gio et non les Go). L'explication se trouve dans les puces TLC. Les puces utilisées par SanDisk n'ont pas une capacité de 16 Go comme l'annonce le constructeur, mais proposent en réalité une capacité plus importante.

En stockant 3 bits au lieu de 2, les puces TLC offrent en théorie 50% d'espace supplémentaire. Une puce de 16 Go est ainsi capable d'accueillir 24 Go de données, en principe. En pratique, une cellule dispose d'une capacité 30 à 40% supérieure, la perte étant due à blocs inutilisables, phénomène inhérent au fonctionnement de ces cellules. SanDisk parvient ainsi à assumer ce ratio de 5 pour 1, tout en réservant une partie de son stockage aux mécanismes d'over-provisioning et de garbage collection. Notez enfin que, comme pour le nCache, la correction d'erreurs via cette parité fonctionne en minimisant le rôle du contrôleur, afin de ne pas diminuer ses performances.

Les performances

Avec IOmeter, nous avons travaillé sur des secteurs et des fichiers de 4 Ko, avec des accès aléatoires à 100% (ce sont ceux qui sollicitent le plus le contrôleur), et selon deux scénarios différents :

• une activité comprenant 25% de lecture, 75% d'écriture ;
• un protocole qui comprend 75% de lecture et seulement 25% d'écriture.

Chacun de ces tests a été mené jusqu'à remplissage total du SSD.

Quel que soit le scénario, cet Ultra II ne se montre pas à son avantage, bien au contraire. En réalité, le nouveau SSD de SanDisk se place systématiquement en fin de classement. Une chose est sûre : ces accès aléatoires ne réussissent franchement pas à l'Ultra II.


Au contraire de IOMeter, ATTO travaille en séquentiel. Dans ce mode de fonctionnement, le SSD de SanDisk reprend de la vigueur et se comporte bien mieux notamment que le Crucial MX100. Sur les petits fichiers, il se débrouille même pour battre le Extreme Pro, le haut de gamme de SanDisk.


CrystalDiskMark combine pour sa part une partie de tests séquentiels (sur un fichier de 1 Go) et une partie de tests aléatoires, avec différents scénarios (lecture et écriture d'un fichier de 512, puis 4 Ko, et de plusieurs fichiers de 4 Ko simultanément). Ce logiciel confirme nos précédentes observations : en séquentiel, cet Ultra II présente des performances intéressantes, mais se montre nettement moins à son aise dès que l'on s'intéresse aux accès aléatoires.

Nous avons également effectué quelques tests pratiques, comme la décompression d'un fichier WinRAR de 1,85 Go contenant des fichiers de tailles diverses, comprises entre quelques Ko et plusieurs Mo.


Ce test ne sépare que de 14% le meilleur et le pire SSD de notre comparatif. Même si les scores sont assez serrés, il convient de remarquer que l'Ultra II ne figure pas parmi les meilleurs modèles sur ce test. Il présente d'ailleurs les mêmes faiblesses que le Extreme Pro en la matière.

Des tests de transfert sont évidemment de la partie : 1 fichier de 3,9 Go pour voir comment se comportent nos SSD sur les données de taille importante, et 1 Go de petits fichiers compris entre 12 et 34 Ko pour observer leurs performances sur les données de petite taille. Ces tests sont effectués à l'aide d'un RAMDisk de 4 Go fonctionnant sur de la mémoire cadencée à 1 866 MHz.




On constate sur ce graphique la limitation désormais handicapante du SATA 6 Gbps : en lecture comme en écriture, les meilleurs SSD sont très proches. L'Ultra II fait bien partie de ces derniers, grâce à son nCache et parce que notre fichier de test ne dépassait pas les 5 Go, limite au-delà de laquelle le débit aurait probablement chuté.

Enfin, la copie proche, qui consiste à lire et écrire le même fichier, est une opération qui sollicite beaucoup le contrôleur : il convient de voir comment nos concurrents s'en sortent.


A ce jeu-là, le nouveau SSD de SanDisk est pénalisé : il se retrouve loin derrière d'autres modèles, et seul le A.DATA SP610 arrive à faire moins bien.

Notre avis

A l'image de ce qu'a réalisé Samsung avec son 840 Evo, SanDisk est parvenu à offrir à son premier SSD en TLC des performances convaincantes, malgré les limitations inhérentes à ce type de mémoire. Le constructeur a joué de ses meilleurs tours (nCache 2.0 ou MPR) pour compenser les faiblesses de la TLC et propose un modèle qui répond à la concurrence que sont les Crucial MX100 et OCZ Arc 100.

Dommage en revanche que les artifices prévus par SanDisk ne soient pas gérés par son Dashboard : l'interface maison convainc toujours, mais il aurait été intéressant de la faire évoluer pour permettre à l'utilisateur de contrôler la façon dont l'espace disque est occupé, par exemple.

Cet Ultra II est fourni avec une solution d'image disque (Apricorn EZ GIG IV) et est garanti 3 ans. Il est proposé contre 75, 109, 209 et 409 euros pour les versions 120, 240, 480 et 960 Go, respectivement. Des tarifs intéressants, certes, mais qui restent plus élevés que ceux d'un MX100.

SanDisk, malgré ses efforts pour optimiser les coûts, ne parvient donc pas à l'emporter sur son rival, qui a pour lui l'avantage de la mémoire 16 nm. Il y a fort à parier que la mémoire 15 nm, qui devrait arriver chez Toshiba / SanDisk en fin d'année ou en début d'année prochaine, accentuera encore la concurrence.

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