Review – SSD SK Hynix Beetle X31 – A primeira tentativa de SSD externo da Hynix, será que deu certo?

Hoje, testaremos um SSD externo da SK Hynix, modelo Beetle X31, o qual a Alpha42 nos enviou para testarmos. Obrigado 🙂 .

Por se tratar de um SSD externo, obviamente ele possui um conector USB e neste projeto ele é um conector USB-C com capacidade de transferências de até 10Gbps, ou próximo de 1GB/s. Como veremos no decorrer da análise, este projeto utiliza um SSD M.2 tradicional da SK Hynix.

Especificações do SK HYNIX

A seguir, informações um pouco mais detalhadas sobre o SSD que será testado (unidade de 1TB):

Infelizmente, como vemos em muitos outros SSDs externos não temos muitas informações sobre TBW e nem mesmo velocidades aleatórias, o que é um ponto negativo.

Softwares do SSD

A SK Hynix oferece um conjunto de softwares, onde um deles se chama SK Hynix Data Migration Tool que é basicamente uma versão do Macrium Reflect em parceria com a SK Hynix, que permite os usuários realizar backups e outros procedimentos em seus SSDs.

Unboxing

O SSD vem em uma caixa preta com nome da Fabricante e modelo em branco/dourado com uma foto ilustrativa de um besouro dourado, já que “Beetle” em inglês significa besouro. Enquanto na parte traseira temos poucas informações relevantes.

Ao abrir a caixa, vemos que ele acompanha o SSD em uma case de uma espécie de papelão junto do seu cabo USB-C e uma caixinha menor que acompanha uma case de borracha para usarmos no SSD.

Aqui a parte frontal do SSD com a case de borracha instalada.

Nas fotos abaixo podemos ver o layout da carcaça externa do SSD, antes de realizarmos a desmontagem dele.

Ao removermos os 2 pés de borracha compridos em sua parte inferior, nos deparamos com 4 parafusos philips.

Logo em seguida ao removermos seu dissipador encontramos o SSD, que é um tradicional M.2, porém 2242.

Pelo seu “Part number” conseguimos verificar que se trata de um SSD SK Hynix BC711 de 1TB. Este é um SSD feito para OEMs e que costuma vender bastante para fabricantes de notebooks.

Removendo o SSD da enclosure, vemos mais de perto que é um SSD single sided e possui apenas 1 C.I. na part frontal.

Logo em seguida podemos continuar com a desmontagem da enclosure e encontramos o PCB com o Bridge Chip.

Bridge Chip

Qualquer enclosure que faça a conversão de sinal NVMe/PCIe ou AHCI/SATA para USB ou Thunderbolt precisa de um C.I. mediador para realizar a essa “tradução” tendo em vista que estes SSDs não suportam estes tipos de conversão nativamente no controlador dos SSDs, ou em alguns casos mais recentes, o controlador já vem embutido com este Bridge Chip integrado, mas este caso é mais comum apenas em SSDs externos mais recentes.

Este SSD externo trás um Bridge Chip da ASMedia modelo ASM2362 que possui suporte à conexões USB 3.1/3.2 Gen 2 de até 10Gbps (Upstream) realizando esta conversão do SSD PCIe 3.0 x4 (downstream). Trata-se de um controlador com arquitetura RISC que oferece diversos suportes para SSDs SATA ou NVMe, desde TRIM, UAS, SCSI, NVMe Power Management, dentre outros.

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 vemos algo diferente, ao invés de encontrarmos um PCB com NAND Flashs, seu controlador e uma DRAM Cache separada, encontramos apenas este Chip marcado como “HNB001T14MX002” ou “HNB001T14MX-002“, que tem estes 3 componentes citados em um único “package” (encapsulamento), este tipo de tecnologia é mais conhecida como PoP (Package on Package, encapsulamento sobre encapsulamento).

Por se tratar do SSD BC711 da SK Hynix, vemos que ele acompanha os mesmos componentes do SSD SK Hynix Gold P31 PCIe 3.0 x4 lançado à anos atrás.

Seu controlador é apelidado de “Cepheus II” já que é uma versão diferente do Cepheus que encontramos no P31. Este controlador possui uma arquitetura ARM 32-bit com um conjunto de núcleos Dual-Core da família Cortex-R Series. Com processo de fabricação de 12nm FinFET da TSMC.

Este controlador oferece 4 canais de comunicação à uma velocidade de barramento de 1400 MT/s (700 MHz) com suporte à 4 Chip enables por cada canal, permitindo desta forma um suporte máximo de 16 dies.

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.

Como mencionamos acima, este SSD possui todos estes C.I.s em um único empasulamento, porém o curioso é que a SK Hynix informa que o SSD possui DRAM Cache o que não é muito comum de se notar em SSDs com este tipo de tecnologia PoP. Infelizmente, não conseguimos descobrir a quantidade de DRAM Cache que o SSD possui.

NAND Flash

Com relação a seus circuitos integrados de armazenamento, novamente o SSD possui apenas este único chip que dentro dele encontramos NANDs flash da fabricante americana SK Hynix, modelos 4D TLC V6 sendo neste caso dies de 512Gb (64GB) contendo 128-Layers de dados e um total de 147 gates, gerando uma array efficiency de 87,1%, aonde das 147-Layers do SSD, 128 são alocadas para armazenamento o que gera esta eficiência.

Este SSD acompanha 16 desses dies de 512Gb que ao total gera-se 1TB de capacidade, e eles trabalham a uma velocidade de 1400 MT/s ao se comunicar com o controlador.

Os dies tem uma área de 63mm² dando a eles uma eficiência de aproximadamente 8.1 Gb/mm². Cada um desses Dies possuem 4 planes como vemos na imagem acima, cada um desses Dies possuim 2 decks de armazenamento. Seu deck superior possui 70 gates, de onde desses 70, 64 são Layers de armazenamento e no seu deck inferior temos mais 77 gates (strings) de onde novamente temos mais 64-layers de armazenamento.

Esses novos dies também possuem essa nova tecnologia da SK Hynix chamada de PuC (Peripheral Under Cell) que é quase idêntica a CuA de outras fabricantes, aonde eles movem os circuitos lógicos de controle de cada Die para debaixo do array para ter uma maior eficiência em termos de densidade por wafer. Este é o motivo da SK Hynix chamar estas NANDs de 4D TLC.

PMIC (Power Delivery)

Assim como qualquer componente eletrônico que exerce algum trabalho, SSDs também possuem um nível de consumo de energia que pode variar desde poucos miliwatts  até próximo de 10 W, 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. 

No PCB do Bridge Chip, vemos este CI marcado como “Y34F” que é da fabricante GMT e aparenta ser um tipo de e-fuse ou limitador de corrente. Temos outros CIs também, porém, não foi possível encontrar mais informações.

SSD Power States

Como sempre mencionamos em análises sobre consumo de energia, neste trecho veremos mais sobre os estados de alimentação deste SSD.

O SSD possui 5 power states primários, 3 ativos e 2 em Idle, onde seus ativos possuem baixas latências de entrada e saída e um consumo “máximo” de 6.2W. Ele também possui outros power states de menor consumo, mas por se tratar de um SSD externo limitado pela conexão de 10Gbps, seu consumo deve ser menor.

CURIOSIDADES SOBRE O SSD SK HYNIX BEETLE X31 1TB

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 encontrar outras variantes deste mesmo SSD. Vemos também que ele acompanha um volume de Over-provisioning padrão de 7.4%.

BANCADA DE TESTES
– Sistema Operacional: Windows 11 Pro 64-bit (Build: 22H2)
– Processador: Intel Core i7 13700K (5.7GHz all core) (E-cores e Hyper-threading desabilitados)
– Memória RAM: 2 × 16 GB DDR4-3200MHz CL-16 Netac (c/ XMP)
– Placa-mãe: MSI Z790-P PRO WIFI D4 (Bios Ver.: 7E06v18)
– Placa de Vídeo: RTX 4060 Galax 1-Click OC (Drivers: 537.xx)
– Armazenamento (OS): SSD Solidigm P44 Pro 2TB (Firmware: 001C)
– SSD testado: SSD SK Hynix Beetle X31 1TB (Firmware: 41060C2E)
– Versão drive Chipset Intel Z790: 10.1.19376.8374.
– 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.
– Quarch PPM QTL1999 – Teste de consumo elétrico: realizo com 3 parâmetros, em idle aonde o disco é deixado como secundário e após um tempo em idle é realizado a gravação por 1 hora e tirado a média.

ONDE COMPRAR

Este SSD é geralmente vendido em pequenas lojas no Mercado Livre, aonde estaremos deixando o link da Loja Alpha 42 além de poder ser encontrado na Amazon também.

Mercado Livre – SSD SK Hynix Beetle X31 1TB – R$657

Amazon US – SSD SK Hynix Beetle X31 1TB – U$93 (sem contar imposto)

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

Ao testarmos suas velocidades sequenciais, vemos um cenário semelhante ao que das enclosures da Ugreen, no conector de 10Gbps ele ultrapassa os 1GB de largura de banda, enquanto que no USB de 5Gbps ele fica na metade, e na USB 2.0, ele apresenta desempenho de pen drives basicamente.

Já em suas latências, vemos que tanto em 10Gbps quanto em 5Gbps em sua leitura, eles tiveram um empate pois ambos em QD1 tem o mesmo resultado, apenas em sua escrita que há uma diferença maior entre eles. E novamente a USB 2.0 com um desempenho ridículo.

Curiosamente em QD4, na sua leitura o SSD se saiu melhor em uma USB 3.0 de 5Gbps, porém em sua escrita já foram bem semelhantes.

Em QD1 em sua leitura vemos um empate técnico, onde apenas em sua escrita vemos uma diferença maior entre cada barramento. Valendo salientar que esses resultados se assemelham muito com SSDs SATA DRAM-Less.

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, agora, vemos que este SSD externo consegue tanto em sua leitura e escrita entregar seu barramento de 1GBps a partir de blocos de 128 KiB, enquanto na USB 3.0 ele já consegue saturar o barramento a 64 KiB.

Em QD1 o SSD leva um pouco mais de tempo para atingir seu barramento máximo, porém, em sua leitura e escrita ele consegue próximo dos 1 MiB na USB de 10Gbps e por volta de 256-512 KiB na USB de 5Gbps.

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 jogos e transferências de arquivos de pastas de games.

Já neste benchmark com foco em games e uso cotidiano, há uma diferença pequena ao usar no barramento de 10Gbps para 5Gbps. Houve uma diferença imensa para o barramento de 480Mbps, que o inviabiliza para atividade mais exigentes.

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)

Neste cenário, que é um benchmark prático com foco um pouco maior em escrita do que o 3DMark, vemos novamente que há sim uma diferença para esses 2 conectores USBs de 5 e 10Gbps de aproximadamente 33% porém, a diferença para USB 480Mbps é absurda.

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.

Ao utilizarmos o Premiere para carregarmos um projeto de mais de 16GB,  novamente, um empate técnico com esses 2 conectores, apenas ao usarmos o barramento de 480Mbps que tem uma diferença gigantesca inviabilizando seu uso.

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 21H1 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. 

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).

Testamos o volume de SLC Cache em sua enclosure, porém, como veremos no gráfico a seguir, foi um resultado totalmente inconsistente, porém, descobrimos e explicaremos em detalhes o por que disso ocorrer em SSD externos, ao menos em alguns modelos.

Inicialmente ele “aparenta” ter um volume de SLC Cache imenso de mais de 400GB, porém, isto é fisicamente impossível, a menos que este SSD use Dies do tipo MLC, mas como são TLC, é fisicamente impossível eles terem alocados mais de 1/3 (um terço) de sua capacidade para este buffer.

A causa desse comportamento é que enquanto o SSD gravava à 1GB/s estando na região de SLC Cache, pelo fato de ser um SSD PCIe 3.0 x4 capaz de entregar quase 3GB/s de escrita, o controlador estava realizando o folding em segundo plano e com isso ele conseguia alocar mais espaço para o SLC Cache, porém, o ponto negativo é que sua velocidade logo em seguida cai drásticamente para meros 250 MB/s em média.

Ao conectarmos o SSD diretamente no slot M.2, este problema sumiu e desta forma foi possível constatar que ele possui um volume de pSLC Cache que aparenta ser híbrido, sendo 4GB estático e cerca de 89GB dinâmicos, ele conseguiu manter velocidade média de ~ 2782 MB/s até o fim do buffer, o que foi uma velocidade boa considerando que essa é uma unidade SSD PCIe 3.0 de 1TB com 16 dies.

Após ter gravado 93GB, ele começou a gravar nos blocos programados nativamente como TLC, onde sua velocidade média foi de aproximadamente 1362 MB/s, o que é excelente.

Após quase 300GB, ele começou o processo de folding, onde reprogramou os blocos que estavam em modo pSLC de volta para TLC, resultado em uma queda grande de desempenho. O SSD manteve uma velocidade média de escrita de 1272 MB/s até encher a unidade.

Já sua média geral contanto o Folding junto de sua velocidade nativa foi de aproximadamente 1292 MB/s. Sendo acima dos 900 MB/s que a SK Hynix afirma este SSD ser capaz.

Realizamos também um teste para ver quanto tempo o SSD levaria para recuperar parte de seu Buffer e no decorrer da nossa bateria de testes, que dura de 30 segundos até 2 horas em idle, utilizando o TRIM e gargabe collection vs TRIM/GC não utilizados. Ao testarmos sem usar o TRIM/GC podemos observar que ele conseguiu recuperar cerca de 6GB o que representa o seu volume de SLC Cache estático.

Mas ao testarmos com TRIM/GC ativados, vemos que ele já consegue recuperar seu volume completo em poucos segundos.

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 .ISO do Windows 10, vemos que há uma grande diferença de desempenho dependendo da velocidade do barramento da porta USB que ele for utilizado.

O mesmo ocorre com arquivos ou pastas de maior tamanho, até mesmo aqui a USB 3.0 de 5Gbps tem uma difereça grande para a USB de 10Gbps.

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.

Um de seus sensores chega a atingir temperaturas elevadas de cerca de 91ºC o que acarreta em um certo nível de thermal throttling.

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 ChargerLAB Power-Z KM003C que pegamos na Amazon US (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.

Vemos que o SK Hynix teve uma eficiência um pouco maior que 200 MBps/Watt que é algo que geralmente encontramos em SSDs SATA, pois seu consumo médio foi de 2.05W e sua largura de banda média foi de 452 MB/s.

Em relação a seu consumo máximo, vemos que mesmo sendo limitado a 10Gbps, o SSD ainda tem um consumo um pouco elevado para um SSD PCIe 3.0 x4. Isso ocorreu durante o processo de folding.

E como haviamos mencionado, na sua média ele teve um consumo próximo de 2W, o que foi um bom resultado e torna o SSD bem eficiênte.

Por último e mais importante, teste em Idle, sendo o cenário em que a esmagadora maioria dos SSDs se encontram no uso do dia a dia ou cotidiano, vemos que ele apresentou uma média bem interessante de 377mW, apresantando bons resultados.

Conclusão

Levando tudo isso em conta, realmente será que vale a pena investir neste SSD?

Primeiramente devemos considerar que SSDs externos tendem a ser mais caros do que você comprar uma case e um SSD M.2 separados, portanto, isso já deve ser levado em consideração, ou seja, no quesito do Custo x Gigabyte ele pode não fazer tanto sentido. No caso deste, vemos que ele entrega um ótimo desempenho, mas pelo preço sugerido pela SK Hynix, ele se torna muito caro para um SSD de apenas 1TB.

Portanto, ele até vale a pena do ponto de vista do hardware, mas é bom estar ciente que pelo preço, seria possível pegar um SSD SATA de 2TB junto de uma case USB de 5Gbps, que embora tenha desempenho menor, teriamos o dobro de capacidade por um faixa de preço bem semelhante.

VANTAGENS

• Velocidades Sequenciais decentes
• Velocidades aleatórias decentes
• Bons resultados de latência
• Desempenho em testes sintéticos e práticos bem legais
• Não possui variantes com componentes diferentes
• Ótima construção interna
• Volume de pSLC Cache grande
• Volume de pSLC Cache se recupera razoavelmente rápido.
• Pack de softwares decentes
• Garantia de 3 Anos

DESVANTAGENS

• Sofre Thermal Throttling em cargas Longas ou excessivas
• Velocidade pós SLC Cache bem baixa ao ser usado nessa enclosure
• Durabilidade não informado
• Preço bem elevado para 1TB
• Não oferece algum “IP Rating“