Review – Intel D3-S4510 3.84TB – Como um SSD de Datacenter se sai em uso cotidiano!

Hoje, testaremos um SSD Sata da fabricante americana Intel, do segmento topo de linha, modelo D3-S4510. Neste teste, constataremos o modelo de 3.84TB que recebemos de um amigo.

Ele vem no formato SATA 2.5″ com barramento de 6Gbps, protocolo AHCI e capacidades que variam desde 240GB até 7.68TB. Seu preço geralmente se encontra próximo dos R$2.499,99 (3.84TB) no mercado nacional, mas tem sido bem difícil de encontrá-lo no Brasil, por esse ser um produto de categoria mais “nichada”.

Especificações do SSD

A seguir, informações um pouco mais detalhadas sobre o SSD que será testado (unidade de 3.84TB):

Software SSD

A Intel oferece um software chamado de Intel SSD Toolbox, o qual permitia várias funções deste atualização de firmware como gerenciar o disco e realizar secure erase, mas infelizmente, esse software foi descontinuado.

Unboxing

Como se trata de um produto que está há muitos anos no mercado, não recebemos a caixa, mas vemos que ele usa uma case metálica que ajuda a arrefecer o calor, onde na parte frontal, temos apenas o adesivo contendo informações do produto, e na parte traseira temos apenas seu corpo metálico.

Construção e acabamento

Sobre sua construção interna, essa linha vem no formato SATA, protocolo AHCI e vemos também que se trata de um SSD Double-sided, ou seja, possui C.I.s em ambos seus lados. O SSD possui parafusos de fixação e thermalpads para realizar arrefecimento.

Vemos que em seu PCB frontal, temos o seu controlador junto de uma DRAM Cache e mais 6 módulos NAND Flash junto do seu PMIC, já no seu lado traseiro do PCB encontramos mais 6 módulos NAND Flash e 2 DRAM Caches, fora os capacitores.

Controlador
O controlador do SSD é o responsável por fazer todo o gerenciamento de dados, over provisioning e garbage collection, dentre outras funções que ocorrem em segundo plano. E, é claro, isso faz com que o SSD tenha um bom desempenho.

Neste SSD, podemos observar que ele acompanha um controlador proprietário da Intel, marcado como “EAV51067 SLMDD“, sendo ele um controlador topo de linha para SSDs SATA, infelizmente, a intel não divulga muitas informações sobre este controlador, a única informação que consegui é que se trata de um controlador de 10 canais ao invés dos tradicionais 8 canais que encontramos.

DRAM Cache ou H.M.B.
Todo SSD topo de linha que visa oferecer um alto desempenho consistente necessita de um buffer para poder armazenar suas tabelas de mapeamento (Flash Translation Layer ou Look-up table). Com isso, ele consegue ter desempenho aleatório melhor e ser mais responsivo.

Neste SSD de 3.84 TB, podemos observar que ele possui 3 C.I. de DRAM Cache, o que é uma quantidade não usual. Vemos que no PCB frontal ele possui um Chip da SK Hynix marcado como H5AN4G8NBJR-TFC que se trata de um módulo de 512MB DDR4-2133MT/s.

Enquanto no seu PCB traseiro vemos mais 2 módulos, também da SK Hynix modelos, H5ANAG8NAMR-TFC que também são módulos DDR4-2133 MT/s, porém, cada um tem uma densidade de 16Gb (2GB) que ao todo temos 4.5GB de DRAM Cache neste SSD.

NAND Flash
Com relação a seus circuitos integrados de armazenamento, o SSD de 3.84TB possui 12 chips Nand flashs. Tratam-se de Nands da fabricante norte-americana Micron, model B17A FortisMax sendo neste caso dies de 512Gb (64GiB) contendo 64-Layers de dados sendo um total de 74-layers gerando uma “Array Efficiency” de 86.5%.

É possível observer que neste SSD temos 3 tipos de NANDs diferentes, todas são B17A, porém temos 3 Packages diferentes uns dos outros. Vemos que no PCB traseiro encontramos 6 módulos marcados como 29F04T2A0CTH1 que são NANDs de 512GB cada um, onde dentro de cada NAND Flash temos 8 dies B17A que ao total gera-se 3072GB de espaço.

No seu PCB Frontal encontramos mais 4 módulos marcados como 29F01T2AMCTH1 que são NANDs de 128GB que possui 2 Dies B17A cada uma, que ao total gera-se 512GB. E temos por fim mais 2 NAND Flashs marcadas como 29F02T2ANCTH1 que são módulos de 256GB com 4 dies B17A cada uma gerando-se 512GB.

Ao total temos 12 NANDs que ao somarmos suas capacidades temos “3072GB + 512GB + 512GB” que gera os 4096GB ou 4TB deste SSD. Ele vem com 3.84TB disponível porém são 4TB, essa outra porcentagem de espaço vazio é um over provisioning a mais de cerca de 14.5%.

Outra curiosidade interessante é que a Micron caracteriza as suas NANDs por endurance em múltiplos níveis como Media-Grade que são as mais básicas em SSDs de baixo custo, as FortisFlash que são encontradas na maioria de SSDs e as FortisMax são as NANDs com maior nível de durabilidade da Micron que são muito encontradas em SSDs de Datacenter.

Power-Loss-Protection

Power Loss Protection em SSDs de Datacenter é fundamental para garantir a integridade dos dados durante falhas de energia. Usando capacitores ou armazenamento de energia temporário, ela permite a conclusão segura de operações em andamento, evitando corrupção de dados em ambientes críticos. Isso assegura alta disponibilidade e confiabilidade dos dados.

Neste SSD, que foca no ramo industrial / enterprise, podemos observar que ele conta com alguns capacitores, nesta unidade podemos encontrar 5 capacitores eletrolíticos de 47µF que conseguem operar em até 35V que suportam temperaturas de operação de até 105 °C.

PMIC (Power Delivery)

Assim como qualquer componente eletrônico que exerce algum funcionamento, SSDs também possuem um nível de consumo de energia que pode variar desde poucos miliwatts  até próximo de 10 watts, beirando o limite de alguns conectores ou slots. O circuito responsável por todo gerenciamento de energia é o PMIC, que significa “Power Management IC“, um chip responsável por prover alimentação para demais componentes. 

Vemos que o C.I. principal deste SSD é um PMIC da fabricante IDT (Integrated Devite Technology) que é uma subsidiária da Renesas. Infelizmente não foi possível encontrar mais informações deste PMIC.

Vemos que próximo ao PMIC, encontramos 2 C.I.s marcados como 1322 que são CIs da Texas Instruments e são Mosfets de Canal-N modelo CSD13202Q2 que trabalham com até 12V, possuem uma resistência de até 7.5mΩ em 4.5V (Vgs) e conseguem fornecer corrente de até 14.4A de forma contínua com resistência térmica de 6.4 °C/W que é bem elevada, mas tendo em mente que é um C.I. pequeno não deve esquentar tanto.

Próximo ao controlador e aos conectores SATA, vemos mais alguns CIs, como o IR6276 que é um chip da Infineon, cujo é um mosfet modelo IRLHS6276TRPBF que suporta trabalhar com até 20V, possui uma resistência de 45mΩ em 20Vgs e consegue fornecer uma corrente de 3.4A de forma contínua.

CURIOSIDADES SOBRE O SSD INTEL D3-S4510 3.84TB

Da mesma forma que circuitos integrados de memória RAM em um pente de memória sofrem variação, o mesmo ocorre com SSDs, nos quais há casos de mudanças de componentes como controlador e NAND flashs.

Até o momento desta análise não foi possível identificar se houve variação dos componentes.

BANCADA DE TESTES
– Sistema Operacional: Windows 10 Pro 64-bit (Build: 22H2) + Windows 11 Pro 64-bit (Build: 22H2)
– Processador: AMD Ryzen 9 5950X (16C/32T) (Frequência fixa em todos os núcleos, 4 GHz)
– Memória RAM: 2 × 16 GB DDR4-3200MHz CL-16 Netac (c/ XMP)
– Placa-mãe: Gigabyte X570s Aorus Elite AX (Bios Ver.: F5c)
– Placa de Vídeo: RTX 4060 Galax 1-Cick OC (Drivers: 537.xx)
– Armazenamento (OS): SSD Solidigm P44 Pro 2TB (Firmware: 001C)
– SSD testado: SSD Intel D3-S4510 3.84TB (Firmware: XCV1DL63)
– Versão drive Chipset AMD X570: 4.03.03.431.
– Windows: Indexação desabilitada para não afetar resultados dos testes.
– Windows: Atualizações do Windows updates desabilitados para não afetar resultados dos testes.
– Windows: A maioria dos aplicativos do Windows desabilitados de rodar em segundo plano.
– Teste Boot Windows: Imagem limpa com apenas drivers e todos os updates.
– Teste de pSLC Cache: O SSD é arrefecido por fans para não gerar thermal throtling, interferindo no resultado.
– Windows: Anti-Vírus desabilitado para diminuir variação de cada Rodada.
– SSDs Testados: Utilizado como disco secundário, com 0% de espaço sendo utilizado e outros testes com 50% de espaço utilizado para representar um cenário realista.

CRYSTALDISKMARK
Realizamos testes sintéticos sequenciais e aleatórios com as seguintes configurações:

Sequencial: 2x 1 GiB (Blocos 1 MiB) 8 Queues 1 Thread

Aleatórios: 2x 1 GiB (Blocos 4 KiB) 1 Queue 1/2/4/8/16 Threads

Vemos que neste benchmark houve um empate técnico entre todos os demais SSDs SATA.

Já ao testarmos suas latências, podemos observar que em comparação aos demais SSDs SATA do comparativo, ele obteve as piores latências por conta de que SSDs de Datacenter não usam SLC Cache, algo que faz muita diferença no desempenho em benchmakrs como este.

Ao testarmos em 4 threads alocadas em 1 fila em testes aleatórios, é possível observar que o SLC Cache realmente importa nesses benchmarks, pois a Intel acaba ficando atrás dos demais competidores.

O mesmo pode ser observado ao alocarmos apenas 1 thread por cada fila, embora a diferença tenha sido ainda maior.

Neste teste, foram feitas 3 configurações de acessos entre diversas configurações de queue depth desde QD1, que representa um uso cotidiano do dia a dia, quanto QD16, que já se torna bem surreal, mais comparável com ambientes virtualizados.

Com isso podemos obersvar que tanto em sua leitura e gravação ele alcança velocidades satisfatórias, ficando abaixo dos anunciados porém foi testado em cenários diferentes, tendo em vista que os cenários que o fabricante anuncia estes resultados são completamente irrealísticos.

ATTO Disk Benchmark QD1 e QD4

Realizamos um teste utilizando o ATTO para observar a velocidade dos SSDs em determinados tamanhos de blocos diferentes. Neste benchmark, foi configurado da seguinte forma:

Blocos: de 512 Bytes até 8 MiB

Tamanho do arquivo: 256MB

Queue Depth: 1 e 4.

O ATTO disk benchmark é um software que faz um teste de velocidade sequencial com arquivos comprimidos, ou seja, para uma simulação em uma carga de transferência de dados como no Windows, geralmente vemos algo em torno dos blocos de 128KB à 1 MiB, vemos que eu em sua leitura, ele acaba se saindo bem atrás dos demais SSDs devido a falta do SLC Cache e por falta de otimização para esse workload. Já na sua escrita ele foi na média dos demais SSDs.

Com apenas 1 thread alocada, podemos observar que a diferença dentre os SSDs aumentou ainda mais, e o Intel ficou apenas na frente do MX500 em blocos menores em sua leitura.

3DMark – Storage Benchmark

Neste benchmark, são realizados diversos testes voltados a armazenamento, incluindo testes de carregamento de games como Call of Duty Black Ops 4, Overwatch, gravação e streaming com o O.B.S. de uma gameplay à 1080p 60 FPS, instalação de alguns games e transferências de arquivos de pastas de games.

Ao utilizarmos o 3DMark que é uma excelente ferramenta que possui diversos traces bem realísticos e comuns do dia a dia. Podemos observar que, este SSD não é otimizado para este tipo de tarefa, pois fora a ausência do SLC Cache o que aumenta e muito a sua pontuação, o problema é que SSDs de servidores e datacenters tem como foco tarefas Steady State, ou seja, que são constantes, já o uso do dia a dia são conhecidas como burst operations que são pequenas micro-operações que SSDs do ramo de consumidor estão mais bem preparados para lidar.

PCMARK 10 – FULL SYSTEM DRIVE BENCHMARK
Neste teste, foi utilizada a ferramenta Storage Test e o teste “Full System Drive Benchmark”, que faz testes leves e pesados no SSD.

Dentre estes traces podemos observar testes como:
– Boot Windows 10
– Adobe After Effects: Iniciar a aplicação até estar pronto para uso
– Adobe Illustrator: Iniciar a aplicação até estar pronto para uso
– Adobe Premiere Pro: Iniciar a aplicação até estar pronto para uso
– Adobe Lightroom: Iniciar a aplicação até estar pronto para uso
– Adobe Photoshop: Iniciar a aplicação até estar pronto para uso
– Battlefield V: Tempo de carregamento até o menu iniciar
– Call of Duty Black Ops 4: Tempo de carregamento até o menu iniciar
– Overwatch: Tempo de carregamento até o menu iniciar
– Usando Adobe After Effects
– Usando Microsoft Excel
– Usado Adobe Illustrator
– Usando Adobe InDesign
– Usando Microsoft PowerPoint
– Usando Adobe Photoshop (Uso intenso)
– Usando Adobe Photoshop (Uso mais leve)
– Copiando 4 arquivos ISOs, 20GB ao total de um disco secundário (Teste de Escrita)
– Realizando a cópia do arquivo ISO (Teste de leitura-escrita)
– Copiando o arquivo ISO para um disco secundário (Leitura)
– Copiando 339 arquivos JPEG (Fotos) para o disco sendo testado (Escrita)
– Criando cópias destes arquivos JPEG (Leitura-Escrita)
– Copiando 339 arquivos JPEG (Fotos) para outro disco (Leitura)

Já ao utilizarmos o mais conhecido PCMark10 com a suite de testes de Storage mais voltado ao ramo profissional com diversas traces de mundo real, podemos observar que novamente acontece o mesmo do benchmark anterior, ele não é otimizado para este tipo de tarefa e benchmarks.

TESTE DE PROJETO – Adobe Premiere Pro 2021
A seguir, utilizamos o Adobe Premiere para medir o tempo médio de abertura de um projeto de cerca de 16.5GB com resolução 4K, 120Mbps de bitrate, cheio de efeitos até que estivesse pronto para edição. Ressaltando apenas que o SSD testado é sempre como drive secundário sem o sistema operacional instalado, pois isso poderia afetar o resultado, gerando inconsistências.

Agora ao carregarmos este projeto no SSD Seagate, foi possível notar uma diferença perceptível em comparação aos demais SSDs NVMe, curiosamente ele apresentou um tempo de carregamento bem decente neste benchmark.

TESTE DE TEMPO DE CARREGAMENTO DE GAMES E WINDOWS
Fizemos uma comparação entre múltiplos SSDs e um HD, utilizando uma instalação limpa do Windows 10 Build 22H2 junto do benchmark do Final Fantasy XIV abrindo o modo campanha. O teste consiste no melhor resultado após três boots seguidos do sistema, considerando o tempo total até finalizar na área de trabalho com o score informado pelo aplicativo, por isso, é mais lento do que o boot até mostrar a tela da área de trabalho. 

Neste game, vemos que o intel teve um resultado satisfatório ficando apenas na frente do Vulkan Z.

Podemos constatar que ele conseguiu apresentar resultados satisfatórios, mas acabou ficando para trás dos demais SSDs do comparativo, porém, alguns segundos à mais para iniciar o sistema não atrapalham ninguém. Considerando que, neste programa consta deste o tempo de boot até o carregamento dos últimos drivers do OS. O que neste caso é feito uma instalação limpa com apenas drivers de sistema operacional, como de Rede, Wire-less + Bluetooth, Áudio, Drivers Nvidia, PCH dentre outros.

TESTE DE VELOCIDADE SUSTENTADA | SLC CACHING
Boa parte de SSDs no mercado atualmente utiliza como base a tecnologia de SLC Caching, em que certo percentual de sua capacidade de armazenamento, seja ele MLC (2 bits p/ célula), TLC (3 bits p/ célula) ou QLC (4 bits p/ célula), é usado para armazenar apenas 1 bit por célula. No caso, é usada como um buffer de escrita e leitura, em que o controlador inicia a gravação e quando o Buffer se esgota ele escreve nas NAND Flash nativas (MLC / TLC / QLC).

Através do IOmeter, podemos ter uma ideia do volume de SLC cache deste SSD, já que o fabricante muita vezes não informa este valor.

E como já haviamos mencionado, SSDs de Datacenter não oferecem SLC Cache pois eles tem que oferecer um desempenho constante sem queda, e embora o SLC Cache traga suas vantagens como durabilidade e performance, ele gera insconsistência no desempenho pois existe a necessidade do processo de Folding/Copyback.

TESTE DE CÓPIA DE ARQUIVOS
Neste teste, foi feita a cópia dos arquivos ISOs e do CSGO de uma RAM Disk para o SSD para ver como ele se sai. Foram utilizadas a ISO do Windows 10 21H1 de 6.25GB (1 arquivo) juntos da Pasta de instalação do CSGO de 25.2GB. 

Ao utilizarmos a imagem do windows 10 compactada para um arquivo .rar, podemos observar que ele novamente apresentou ótimos resultados, mantendo a frente dos demais SSDs SATA devido a sua velocidade de gravação sustentada alta.

Já ao realizarmos este mesmo teste com uma pasta muito maior, de um game, ficou alguns segundos atrás do MX500.

TESTE DE TEMPERATURA
Neste trecho da análise, observaremos a temperatura do SSD durante um teste de stress, onde o SSD recebe arquivos de forma contínua, para podermos saber se houve algum thermal throtling com seus componentes internos que pudessem gerar algum gargalo ou perda de performance.

E por último podemos observar que ele não apresentou thermal throttling, sendo que ele fez um bom uso de sua carcaça metálica usando-a como dissipador junto de seu thermalpad.

CONSUMO ELÉTRICO E EFICIÊNCIA

SSDs da mesma forma que diversos outros componentes do nosso sistema tem um determinado consumo elétrico. Os mais eficientes conseguem realizar tarefas que foram requisitadas de forma rápida e com um consumo relativamente baixo, para que assim consiga transitar novamente para seus power states em idle aonde tende a ter um consumo menor.

Neste trecho da análise utilizaremos o Quarch Programmable Power Module que a Quarch Solutions nos enviou (foto acima) para realizar estes testes e verificar o quão eficiente o SSD é. Nesta metodologia serão realizados 3 testes: O consumo máximo que o SSD possui, uma média em cenários práticos e casuais e em idle.

Este conjunto de teste, especialmente o de eficiência e em idle são importantes principalmente para usuários que pretendem utilizar drives em laptops, pois SSDs ficam a esmagadora maioria do tempo em power states de baixo consumo (Idle), portanto, isso ajuda e muito a economizar bateria.

Podemos observar que no quesito de eficiência ele não se saiu muito bem, pois como ele não tem SLC Cache, o SSD usa mais energia para gravar dados nas células TLC fazendo com que seu consumo na média geral seja maior que os demais, o que no fim das contas acaba impactando na eficiência do SSD.

Vemos também que neste cenário mais exigente para o SSD, ele teve um consumo pouco maior que o Ironwolf de 1TB. Que embora tenha sido alto, foi OK para um SSD dessa densidade.

E neste benchmark vemos que neste cenário, devido não ter SLC Cache seu consumo foi bem maior que os demais SSDs SATA.

Em Idle, vemos um cenário ainda mais curioso aonde o SSD teve um consumo super elevado, mas também pela sua idade já que é um projeto antigo, é característico desses modelos de terem esse resultado.

Conclusão

Levando tudo isso em conta como o SSD se saiu?

Vemos SSD que está há anos no mercado e já temos produtos mais novos e eficientes que o substituiram, onde esta review serve como curiosidade de comum SSD de Datacenter se sairia em cenários de uso cotidiano.

A respeito do resultado, é possível notar que este SSD não é otimizado para estes tipos de cargas de trabalho, pois em datacenters, eles tem como foco o trabalho sustentado em diversos parâmetros e não tarefas rápidas como vemos em uso do dia a dia e por isso, vemos que ele teve um desempenho bem abaixo da média até mesmo de SSDs SATA DRAM Less

VANTAGENS

• Velocidade Sequencial satisfatórias em relação aos demais SSDs SATA
• Velocidades Aleatória decentes (Leitura)
• Ótimo para uso em datacenters ou empresarial
• Não sofreu thermal throtling
• Não sofrevariação
• Construção interna impecável
• Possui Power-Loss-Protection
• Não usa SLC Cache e sua velocidade é a anunciada
• Acompanha Bundle de Software de gerenciamente bem completo
• Durabilidade bem acima de SSDs convencionais
• Possui suporte à criptografia AES-256-bit
• Garantia de 5 anos

DESVANTAGENS

• Latências elevadas devido falta do SLC Cache
• Não oferece desempenho melhor que SSDs básicos em cenários cotidianos
• Escrita aleatória baixa devido falta de SLC Cache
• Preço muito elevado
• Dificuldade de encontrar no Brasil