Masivní zdražování pamětí a SSD vyvolané současnou AI horečkou se drsně promítlo i do cen mobilů. Ještě víc než dřív připlácíme za vyšší kapacity úložiště. Vypadá to však, že u telefonů Applu není zdražování jediným negativním důsledkem. Firma do iPhonů začala místo kvalitnějších pamětí TLC NAND používat čipy QLC. To zhoršuje rychlost úložiště – podle testů někdy i drasticky. Ale co je horší, může to telefonu také zkrátit životnost.
Apple začal v iPhonech používat úložiště s pamětí QLC NAND
Po vydání telefonů iPhone 18 Pro a iPhone 18 Pro Max bylo zjištěno, že modely největšími kapacitami úložiště mají rychlost práce s daty horší než ty s menšími. Vysvětlení je zdá se prosté: Apple u modelů s 1TB a 2TB kapacitou úložiště přešel na levnější (ale horší) typ paměti NAND tvořící úložiště. Místo dnes standardních čipů se záznamem TLC (3 bity na jednu buňku), které firma používala doposud, mají tyto modely úložiště poprvé založené na čipech se záznamem QLC (což znamená 4 bity na buňku).
Apple neuvádí, jaká paměť NAND je v telefonech nebo počítačích firmy použitá pro stavbu jejich integrovaného SSD. Už v létě se ale objevily informace, že firma do telefonů QLC NAND začne osazovat, a to právě do 1TB a 2TB modelů. Podle těchto zdrojů jde o čipy s 1Tb kapacitou a záznamem QLC od SK Hynixu. 256GB a 512GB modely nadále měly používat TLC NAND od SK Hynixu, Kioxie nebo SanDisku. Některé šarže telefonů s 1TB úložištěm podle zpráv ze začátku července mohou mít mít pořád TLC NAND od Samsungu, ale údajně to je spíše vzácné a není jasné, zda se tato lepší verze úložiště opravdu nakonec dostala do prodeje.
Naopak použití QLC NAND se v telefonech podle všeho potvrdilo – v testech od recenzenta Homolab, které přišly z Číny. Ty ukázaly, že 1TB a 2TB modely opravdu trpí tou degradací výkonu, kterou se QLC projevuje.
Podle testu dlouhotrvajícím zápisem od Homolab, naměřeném s 512BB a 1TB modelem iPhone 18 Pro Max, používá QLC úložiště v telefonu strategii, kdy nejprve (při malém zaplnění úložiště) zapisuje data v pseudoSLC režimu (se záznamem 1 bitů na buňku, takže buňky mají jen čtvrtinovou kapacity) a poté v TLC (3 bity na buňku) režimu. Uživatel tedy na potenciální pomalost nepřijde hned, QLC režim se začne používat až s vyšším zaplněním. Tento způsob práce implementují i SSD v osobních počítačích.
U 1TB modelu QLC úložiště ze začátku zvládá rychlost zápisu až 3000 MB/s. Tento výkon je dostupný jen asi do 250 GB zapsaných dat, což je zhruba maximální možná kapacita pseudoSLC cache při prázdném úložišti (1TB QLC NAND dává v pseudoSLC režimu jen 256 GB kapacity). Při překročení této kapacity musí telefon překonvertovávat zapsané bloky na vícebitový záznam, aby uvolnil místo, a začne zapisovat v pseudoTLC režimu. Tím rychlost dlouhotrvajícího zápisu podle měření klesne na výrazně nižších 578 MB/s. To by pro použití v mobilu mělo pořád být dostatečné, ale po větším zaplnění se už musí úložiště překlopit do zápisu v QLC režimu – a v tom je rychlost zápisu na testovaném 1TB telefonu jen 79,4 MB/s. V některých okamžicích klesá ještě níž na 25,6 MB/s.
Nicméně toto je za scénáře, kdy spustíte test zapisující kontinuálně data na telefonu, který měl do té doby úložiště prázdné. Pokud začnete s telefonem, který už je z části zaplněn, je výkon horší. Při 60% zaplnění má úložiště stále k dispozici pseudoSLC cache, ale ta už má kapacitu jen 58 GB. Test zápisu ale ukazuje, že po jejím vyčerpání klesne výkon výrazně víc – v TLC režimu pouze na 396 MB/s a když telefon začne zapisovat v QLC režimu, klesne rychlost zápisu testovaného kusu na pouhých 1,1 MB/s (při tomto výkonu už se mohou aplikace zapisující data asi hodně zpomalit čekáním na dokončení). Pro pořádek dodejme, že se pořád bavíme o testu, kdy SSD zatěžujete dlouhotrvajícím zápisem až do úplného nebo vysokého zaplnění, ne o situaci z reálného provozu.
V praxi neuvidíte takto drsné propady výkonu, protože nejspíš nebudete zapisovat desítky gigabajtů najednou. I v běžných testech se 512GB (TLC) a 1TB (QLC) ale pořád liší ve výkonu zápisu, jen méně dramaticky. QLC verze je o 38 % horší ve smíšených zátěžích s malou hloubkou fronty, byť při těžších zátěžích se rozdíly zmenší (na 12 % v neprospěch QLC). Výkon čtení je u TLC i QLC verze úložiště podobný.
Nicméně soudě dle výsledků dlouhotrvajícího zápisu nejspíš můžete čelit výrazněji zhoršenému výkonu, pokud necháte SSD zaplnit nad 90 % a budete takto telefon dennodenně používat (což není tak mimořádné, ostatně úložiště je od toho, aby se na něj ukládala data, ne od toho, aby zůstávalo prázdné). Propady výkonu při zaplněném úložišti budou s QLC NAND výrazně horší než dříve u TLC NAND.
176vrstvá 4D NAND od Hynixu
Hlavní problém QLC NAND: Zkrácená životnost
Horší na tom celém ale je, že paměti QLC mají horší životnost. Paměti NAND vždy při vymazávání buněk trochu degradují a každým cyklem zápisu a smazání (přepsání) se jejich stav postupně zhoršuje, až přestanou být spolehlivě schopné udržet uložená data. Může se pak stát, že při pokusu o opětované otevření budou dříve uložená data poškozená nebo nečitelná. A poškození systémových souborů může telefon „bricknout“. U telefonů je bohužel SSD osazené napevno (v případě Applu je nevíc ještě proprietární, takže vyměnit vám ho může jen servis firmy), proto je snížení životnosti úložiště potenciálně dost velký problém.
Nejspíš nepovede k takovému opotřebování, že by telefon selhal ještě v typicky dvouleté záruční době, ale může o dost zkrátit dobu, kterou telefon vydrží fungovat po jejím konci. Protože opotřebované buňky QLC NAND mají také zkrácenou retenci dat, může se to třeba projevit i tak, že dáte čtyři roky starý telefon na půl roku do šuplíku a po jeho vybalení ho už znovu nezapnete – protože některé buňky v úložišti už nejdou spolehlivě přečíst. Kvůli tomu, že telefon ležel vypnutý, je firmware nestihl včas obnovit či přemapovat, aby nečitelnosti předešel (poznámka: jde o teoretický příklad, takže tyto konkrétní časy neberte doslova).
Proč je QLC výrazně horší?
Může se zdát, že mezi čipy ukládajícími tři a čtyři bity do jedné buňky přece nemůže být takový rozdíl. Zhoršení životnosti způsobené záznamem QLC je však ve skutečnosti oproti záznamu TLC hodně velké. Je to způsobené tím, jak paměť NAND funguje. Uložením čtyři bitů místo tří totiž náročnost na spolehlivost buňky neroste o 33 %, ale spíše násobně. Ony bity jsou totiž uloženy jedinou úrovní napětí v jedné buňce. Při SLC režimu buňka musí rozlišit jen dvě napětí (nulu a jedničku), ale na dva bity už musí rozlišit čtyři (každá z úrovní teď totiž znamená jednu ze čtyř možných kombinací nul a jedniček ve dvou bitech). TLC záznam už na tři bity potřebuje osm úrovní napětí a QLC NAND musí spolehlivě rozlišovat 16 úrovní napětí, aby dokázala zakódovat čtyři bity (16 možných kombinací nul a jedniček). Choulostivost uloženého záznamu v buňce tedy s přidáváním bitů roste ne lineárně, nýbrž exponenciálně.
To znamená, že úrovně napětí už jsou velmi blízko jedna druhé u QLC paměti jsou rozdíly mezi nimi výrazně menší a tím mnohem náchylnější k chybám než u TLC. A napětí v buňce není konstantní, ale může časem také degradovat. Opotřebení buňky pak více a více zhoršuje nespolehlivost a je čím dál těžší úroveň napětí udržet a správně znovu přečíst. U TLC NAND výrobci SSD často garantují, že buňky NAND vydrží bez problému 600 přepisovacích cyklů, ale testy většinou ukazují, že tyto čipy zvládnou o dost více. U QLC je garantovaná výdrž nejčastěji uváděna jen 300 vymazání(přepsání), ale je dost možné, že v tomto případě má paměť menší „neoficiální rezervu“ než TLC, takže rozdíl je větší, než by se podle oficiálního poměru 1:2 mohlo zdát.
Typy buněk paměti NAND Flash a počet úrovní napětí, které musí rozlišovat. Choulostivost roste s počtem bitů uloženým v jedné buňce exponenciálně
Úložiště v mobilech není možné při selhání snadno vyměnit
Aktuálně si – i vzhledem k vysokým cenám všech úložišť – už celkem zvykáme, že se SSD složená z pamětí QLC NAND i přes svou horší výdrž a výkon stávají normou v osobních počítačích. V telefonech je to ale problematičtější. Protože pokud vám „odejde“ na přepisy SSD ve stolním počítači nebo notebooku, stačí vyměnit modul M.2 a jedete dál (můžete si to udělat i sami podle toho, jak snadno se dá notebook rozebrat, u desktopového PC je to samozřejmost).
Jenže telefony mají úložiště nevyměnitelná, jak už bylo řečeno. Poruchy tak znamenají návštěvu servisu a nejspíše hodně nákladnou výměnu součástky nebo rovnou celé desky i s ostatními (drahými) čipy. V horším případě takový telefon jde do koše či červeného kontejneru.
QLC je zatím potvrzená jen v mobilech Applu
Zda firma Apple začne nebo už začala používat QLC NAND také ve svých noteboocích a dalších počítačích se systémem macOS, zatím nevíme. I u nich by to byl stejný problém, protože bohužel také mají SSD napevno osazená na desce – je to možná nejhorší z vlastností dnešních počítačů Applu vůbec (jejich SSD je navíc také proprietární, takže ani s možností odpájet a připájet čipy pomocí profesionálního vybavení byste si nepomohli). Desktopový operační systém a software budou úložiště také výrazně více zatěžovat zápisem, například agresivním využíváním stránkovacího souboru (swapu), takže opotřebování může postupovat rychleji než v telefonech.
Zdroje: Reptalica, GSMArena, Tom’s Hardware
ČLÁNKY DO MAILU
