原文：PCIe 4.0 SSD Exclusive: Testing Phison’s PS5016-E16 NVMe Controller – From Tom’s Hardware
AMD Ryzen3000系列，正式把我们拉入了PCIe 4.0时代。Tom’s Hardware拿到了Phison PCIe 4.0主控方案的样品，这是市场上首款PCIe 4.0的SSD主控方案，型号为PS5016-E16，简称E16。Corsair，Gigabyte，Patriot等厂商宣布已经将该主控用于量产，预计今年上市。
NVMe SSD目前使用的越来越多，而基于PCIe 3.0×4，最多只能达到3.5GB/S。到了PCIe 4.0时，每条Lane的带宽从原来的1GB/S翻倍成了2GB/S，意味着只要NAND和主控足够给力，SSD的带宽可以朝着8GB/S的极限迈进。
CES 2019上，Phison曾经展出过E16配合Toshiba BiCS3 64-layer TLC Flash的工程样品，当时的性能为4GB/S，但事实上BiCS3拖了后腿，按照Phison的意思，E16搭配更快的NAND应该可以跑到4.8GB/S。
E16的规格如下：
Tom‘s Hardware拿到的盘，固件版本是EGFM10E3，搭配Toshiba BiCS4 96层 TLC，容量为1T。性能方面，read 5GB/S, write 4.4GB/S, 作为一款M.2 SSD, 这速度逆天了。
E16跟上代主控E12一样，采用的是28nm制程。实际上E16跟E12有很多相似之处，E16设计是基于E12 的，所以一些E2E数据保护，Thermal管理这些功能都继续沿用。E16也支持AES-256，TCG OPAL 2.0， Pyrite encryption, SMART, Trim等功能。基本上，E16是把E12的后端，加上PCIe 4.0的PHY，然后自家第四代LDPC ECC，以及一些对新NAND的支持“拼”出来的。
因为一脉相承，E16跟E12的PCB设计也基本一致，唯一不同的地方，Phison借鉴了SMI以往的做法，在主控芯片上加了镍制散热片。
有点尴尬的是，Tom’s Hardware进行测试的时候，市场上还没有PCIe 4.0的平台可用，大叔们使用了一块PLDA的PCIe Host AIC Card （价值20，000刀），这块卡的功能是把一个PCIe 3.0×16的槽转换成一个PCIe 4.0×8的槽，从而可以使用PCIe 3.0的主板测试PCIe 4.0的设备。搭建起来的环境如下图：
大叔们选择了以下几款SSD一同测试以便比较：
- Samsung 970 EVO Plus (Samsung Phoenix主控+V5 V-NAND)
- WD Blck SN750 （Sandisk主控+Toshiba BiCS3 64层 TLC）
- Adata XPG SX8200 (SMI SM2262EN主控 + Micron 64层 TLC)
- MyDigitalSSD BPX Pro (Phison E12主控+Toshiba BiCS3)
- Intel Optane SSD 905D
测试正式开始
E-16排名倒数第二，仅比使用E-12主控的Mydigital BPX Pro快0.13秒。
文件传输测试 – 工具：DiskBench – 数字越大越好
传输大叔定制版文件，总共50G数据，包括31,277个不同的文件：图片，PDF，视频。
将这些文件复制到SSD上，并立即读取6G数据。
这项测试E-16排名第一，且领先明显。特别是复制文件时，速度几乎是E-12的两倍。
系统克隆 – 工具： Macrium Reflect – 数字越小越好
为了保证测试的一致性，每次测试前对SSD进行Secure Erase以保证SLC Cache为空，并从一块Intel Optane 905P SSD上将一个114G的OS恢复过来。
这项测试里，E-16的表现中规中矩，完全不显山不露水。4.3GB/S的吞吐量似乎没有体现太大作用。
系统启动 – 时间越短越好
禁用Win10 fast boot feature，并在UEFI中设置了1秒的POST Delay，进行多次启动计算平均启动时间。
跟系统克隆结果类似，各款SSD表现非常接近，Intel Optane 905P一马当先，E-16虽然排名第二，但是只比其他SSD快了0.3秒。
PCMark8 Storage 测试 — 数字越大越好
PCMark8是一款使用真实应用包括Office，Adobe， 星际争霸，战地3等测试存储设备的工具。
Intel Optane 905P再次拿到第一，且优势巨大。3D XPoint介质低延迟，高IO的特性充分体现。E-16超强的顺序读写性能在这项测试里没起到太大作用。
SPECworkstation 3测试 — 数字越大越好
SPECWorkstation 3 是一款跟PCMark类似的应用模拟测试工具，总共有30个不同的workload，大叔们选取了其中15个跟存储相关的进行测试，并将结果分为5个维度：娱乐，产品开发，生命科学，能源和综合运营进行打分。
在多数情况下，E-16排名第三，但是在能源行业应用方面，E-16排名第一。
难道说：家里有矿的比较适合买这款SSD？
ATTO测试 –数字越大越好
ATTO是一款经典的性能测试软件，主要测试不同文件大小时的顺序读写速度
E-16排名第一，实测数据：read 4.8GB/S, write 4.3GB/S，但是没有达到标称的5/4.4GB/S的速度。
CrystalDiskMark测试
另外一款经典的性能测试工具，原文这块放了10张图，就不贴了。
当QD=32时，E-16跑到了Read 5GB/S， write 4.3GB/S ，这个跟标称值基本一样了（只是写低了100MB/S），比其他SSD都好，QD=1时情况也类似。再次证明了E-16顺序读写的优势。
测试4K随机性能时，当QD>64，E-16的IOPS为470K/580K，跟标称的750K/700K有一定差距。
当QD=1时，E-16的IOPS为14.8K/46K, 表现比BPXPro好一点，但是不如ADATA，Intel Optane。
饱和写测试
大多数SSD都有SLC Cache，饱和写可以击穿SLC Cache使SSD暴露真实性能。大叔们做了15分钟的持续写入，并记录了SLC Cache击穿前后的性能。
前4分钟E-16速度比其他SSD快很多，Phison应该是采取了跟SMI类似的策略，使用了很大的动态cache（跟WD相反），这会带来某些不良影响，但是保证了峰值性能。
测试中，E-16以4.2GB/S的速度写入了368GB数据以后，性能才开始下降，至600MB/S（TLC的真实性能）。图中性能急剧下降的部分，应该是Phison需要在未来进一步通过固件进行优化的部分。
如果期待PCIe 4.0带来Latency方面的巨大提升，你怕是要失望了（至少在E-16上没有体现），接口速度的变化，无法直接提升Flash，NVMe协议，驱动以及文件系统等方面。
Intel Optane在这项测试里一骑绝尘，比其他选手快4~5倍。
功耗测试
使用Quarch HD Programmable Power Module进行测试（没有使用PLDA Interposer）
MB/s Per Watt — 数字越大越好
E-16表现最好，每度电可以提供更多的带宽；
最大功耗 — 数字越低越好
E-16排名第三
平均功耗 – 数字越低越好
E-16排名第四
待机功耗
ASPM/LPM enable：E-16排名第三
ASPM/LPM disable：E-16排名第四
总体而言，E-16效率很高，可以用最少的电挖最多的矿，但是功耗跟其他选手相比没有优势。另外， Intel Optane的功耗是真高！
结语：
E-16使用PCIe 4.0搭配Toshiba最新的BICSSD4 TLC把SSD性能提高到了一个程度，尤其是顺序读写方面，是其前代E12的两倍，甚至超过了Intel Optane SSD。但是读写带宽的提高，对真实应用场景下用户感受的提升比较有限，PCMark8，系统克隆，系统启动，游戏载入这几项测试里，E-16的表现都不突出。
Phison第一个吃了螃蟹，同是中国台湾厂商，SMI的SM2267预计2020年出货。
Phison领先其他厂商首先发布E-16，很大程度上是把E12的PCIe部分直接更换为4.0的PHY，其他部分改动不大，这种方式不能充分榨取PCIe 4.0的带宽（理论8G/S）,当然E-16（28nm制程）只是一款过渡产品，E-18（12nm制程）已经在路上，预计2020年1,2季度推出。
