USB 3.2 Gen 2×2 應用產品越來越多見，也來體驗 20Gbps 傳輸速率的威力吧！
USB 3.2 Gen 2×2 介面在 2019 年底進入商品化階段，近期相關應用產品數量又再增加了些，挺進 20Gbps 世代的氛圍逐漸濃厚。本篇除了介紹 Seagate 和 Western Digital 兩家的外接固態硬碟產品，體驗 20Gbps 傳輸速率所帶來威力，也將提及你所該留意的兩個要點。
話說 USB 3.2 Gen 2×2 傳輸速率達 20Gbps，較 USB 3.2 Gen 2 那 10Gbps 速率多一倍，是充分運用 USB Type-C 所擁有 2 組高速資料傳輸通道，來實現 20Gbps 傳輸速率。想構成應用環境，需要相對應規格的控制器與橋接器，目前可見解決方案都來自 ASMedia，至於線材基本上是可沿用 USB 3.2 Gen 2 規格製品（得留意市售品良莠不齊、長度建議不超過 1M）。
| 介面 | USB 3.2 Gen 2x2 | USB 3.2 Gen 2 | USB 3.2 Gen 1 | Thunderbolt 3 |
|---|---|---|---|---|
| 行銷名稱 | SuperSpeed USB 20Gbps | SuperSpeed USB 10Gbps | SuperSpeed USB 5Gbps | - |
| 傳輸速率 | 20Gbps | 10Gbps | 5Gbps | 40Gbps* |
| 理論頻寬 | 2461MB/s | 1230MB/s | 500MB/s | 4923MB/s* |
| 連接器 | USB Type-C | USB Type-C / Type-A | USB Type-C、Type-A | USB Type-C |
* Thunderbolt 3 資料通道傳輸速率僅 22Gbps，理論頻寬約等於 2707MB/s。
ASMedia 於 Computex 2019 展出 USB 3.2 Gen 2×2 相關產品，隨後推出控制器有 ASM3242 與 ASM3241 兩款，差異在於系統匯流排介面為 PCIe 3.0 x4 和 PCIe 3.0 x2 之分。而同步推出的首款裝置用橋接器 ASM2364，為 USB 3.2 Gen 2×2 轉 PCIe 3.0 x4 NVMe 介面規格，主要是針對外接儲存應用所開發。
如同以往，關鍵的控制器獲得主機板廠商採用，最能勾引起使用者的興趣。ASUS 去年底推出 ROG Rampage VI Extreme Encore（Intel X299 晶片組）等 HEDT 主機板，首開先例導入 ASMedia 解決方案，到了近期的 Intel 第 10 代 Core 系列主流性能桌上型平台，ASUS 連同 MSI 等幾家更擴大導入，另外如 GIGABYTE 則選擇推出擴充介面卡。
東風起自然還需要最佳配角，所能購買到的周邊裝置最佳代表組，莫過於 Seagate 和 Western Digital 所推出外接固態硬碟，皆已經相繼開賣不等時間。藉這水到渠成機會，我們借來 Seagate FireCuda Gaming SSD 和 Western Digital WD Black P50 Game Drive 兩款產品 1TB 容量版本，運上手上支援這新式介面的主機板，進行性能測試體驗與相關兩三事探討。以下先行產品簡介～
Seagate FireCuda Gaming SSD
FireCuda Gaming SSD 標示尺寸 104.4 x 52.5 x 10mm，個頭明顯比 WD Black P50 Game Drive 小一些，除了外觀線條也更簡單、俐落，金屬外殼還使用皮革漆提升觸感。風格相對細緻之餘，Seagate 另外藉由加入可自訂的 RGB 燈光功能，使得電競、遊戲感更加濃厚，確實很能吸引到目光。
由於 USB 3.2 Gen 2×2 橋接器支援 PCIe 3.0 x4 NVMe 介面，自然而然是搭載自家 FireCuda 系列固態硬碟，猜想應為 FireCuda 510 SSD 這款產品，頂多只是更改了名稱。可選容量有 500GB、1TB、2TB 等 3 種，出廠預設採用 NTFS 檔案系統格式化，並且預載 Start Here 前導程式軟體。
Start Here 作用是引導進行產品註冊，而後能自由決定，是否安裝 Toolkit 等工具軟體。Toolkit 可用來設定燈效，允許調節亮度、開 / 關、選擇色彩，惟預設只有閃爍、呼吸、頻譜等 3 種發光模式（另可自訂）。而 Sync Plus 資料備份 / 同步功能，是針對特定或自訂檔案目錄來進行，並不支援系統映像備份。
市場參考價格：
500GB $5,990
1TB $8,490
2TB $15,490
Western Digital WD Black P50 Game Drive
WD Black 家族產品都是針對遊戲玩家最佳化設計，所以採用全金屬材質構成外殼的 WD Black P50 Game Drive，外觀線條看來較為粗曠、帶有工業風，體整上堅固性與輔助散熱也兼具。規格標示尺寸 118 x 62 x 14mm，它的塊頭稍微偏向中、大，能承受衝擊又耐用看來是 Western Digital 首要考量。
WD Black P50 Game Drive 會是裝配哪款固態硬碟，工具軟體判讀顯示為 WD Black SN750E，應該是由 WD Black SN750 換個名稱而來。產品提供 500GB、1TB、2TB 容量選擇，出廠預設採用 exFAT 檔案系統格式化，跨平台相容 Windows、Mac OS、PlayStation、Xbox One 環境，惟並未預載也沒有任何附加軟體提供下載。
市場參考價格：
500GB $5,590
1TB $8,790
2TB $15,490
基準性能測試 & PCIe 頻寬須知
寫在測試之前，USB 20Gbps 傳輸速率固然看似美好，還得留意應用在主機板上產生的差異。這類控制器得透過 PCIe 匯流排連接至主機板的晶片組，ASM3242 雖說是 PCIe 3.0 x4（即 32Gbps）規格，然而配置在 Comet Lake-S 這類主流性能平台，實務上可能只會分配到 2 條 PCIe 3.0 通道（即 16Gbps）。
在此條件下，ASM3242 聯外頻寬和 PCIe 3.0 x2 規格的 ASM3241 無異，即便 USB 端毫無疑問仍以 20Gbps 速率連結、傳輸資料，資料吞吐終究會受限於 20Gbps vs. 16Gbps 這樣的落差。由於速度折損率大約 20%，經廠商確認實際最高傳輸速度只能達到 1,600MB/s 上下，可別以為是儲存裝置廠商誇大宣稱 2,000MB/s。
其一範例為 ASUS ROG Maximus XII Extreme，線路配置只給予 2 條 PCIe 通道，因此實際速度表現和選用 ASM3241 的 MSI MEG Z490 Ace / MPG Z490 Gaming Carbon WIFI 相當。不過既然我們題目的出發點，是選擇以 Comet Lake-S 來組建測試平台，因此仍以使用 ROG Maximus XII Extreme 測得數據當主要代表組。
測試平台
- 處理器：Intel Core i9-10900K
- 主機板：ASUS ROG Maximus XII Extreme
- 記憶體：Klevv Cras X RGB DDR4-3466（8GB x 2 Kit）
- 系統碟：Plextor M8PeG 512GB
- 資料碟：Western Digital WD Black SN750 1TB
- 作業系統：Microsoft Windows 10 Pro 64bit
我們另外也找來採用 ASM3242 控制器的獨立介面卡，所得數據供大家參考比較，可藉此驗證前述的介面頻寬論述。回歸到主題部分，Seagate 與 Western Digital 這兩款產品雖說橋接器一樣，速度發揮除了受到 USB 20Gbps 這道屏障限制，也由於所裝配的固態硬碟模組不同，所以整體看來互有勝出之處。
另外也可看出 PCIe 頻寬對主控制器的影響，在 ROG Maximus XII Extreme 主機板上最佳速度只到 1,7xxMB 左右，但連接至頻寬充足的獨立介面卡可達 2,0xxMB/s 之譜。比較特別的地方在 PCMark 10 儲存測試，FireCuda Gaming SSD 設定、調校明顯較佳，因此得以樂勝 WD Black P50 Game Drive。
檔案傳輸測試 & 潛在問題
那麼真實檔案傳輸表現是又如何呢？以約等 9.9GB 容量的單一影片檔案為例，在基礎平台 ROG Maximus XII Extreme 寫入速度約可達 1,4xxMB/s，換用獨立介面卡可提高到 1,7xxMB/s。相較於 USB 3.2 Gen 2 介面產品，一般約 8xx～9xxMB/s 不等速度而言，Seagate 與 Western Digital 這兩款產品的效益相當明確。
單一大檔容易呈現出最佳速度，不過試想這類型產品的潛在消費族群，除了廠商所設定熱血遊戲玩家這標的，專業工作者應該同樣會感到興趣。所以我們也試驗了相機 RAW 檔案傳輸，至於像是錄影片段之類應用，前面單一檔案應該足以作為參考範例，而最後當然也少不了遊戲目錄、零散檔案傳輸試驗。
在遊戲等傳輸試驗過程中，我們遭遇到一些不明問題，容易發生錯誤、裝置動輒異常離線等現象。經過反覆試驗、更換主機板 / 裝置、向主機板廠回報，最後在主機板廠與 ASMedia 協助之下，總算釐清了問題點。ASMedia 表示，早在前幾個月就有接獲類似案例通報，經內部加緊進行測試、除錯之後，陸續做出一連串改善計畫。
ASMedia 指出，內部測試超過 10 萬筆資料，只有 3 筆左右發生類似問題，因此認為這機率算是很低。經過研究分析，該問題是資料封包、控制訊號識別錯誤所導致，而且只會發生在 20Gbps 連線速率下。由於 ASM3242、ASM3241、ASM2364 的積體電路設計基礎相同，因此普遍有這個潛在問題，而發生機率是和使用行為有所關聯。
ASMedia 衡量各種解決方式之後，選擇釋出修正版韌體、生產修正版產品，先前已經提供給客戶進行測試、驗證。其修正版韌體部分，是針對早先生產的控制器與橋接器產品發布，屬於應急的解決方案。因為實務上仍然會出現問題，ASMedia 做法是當裝置斷線後重新連線時，將連線速率降至 10Gbps 來因應。
因此像是使用 Windows 檔案總管來傳輸檔案，一旦遇到像上面圖例的錯誤狀況，只要按下重試(R)應該還是可以順利完成傳輸作業。不過還得留意，當電腦重新開機之後會回復預設值，仍然以 20Gbps 速率來連線。另外像使用 FastCopy 這類工具軟體，實際情況可能會稍有差異，由於變數略多所以這部分姑且不細說。
向廠商確認得知，如 ASUS ROG Maximus XII Extreme、ROG Strix B460-I 主機板，以及 GIGABYTE GC-USB 3.2 GEN2X2 介面卡等產品，市售版本都正好趕上換用新版控制器來生產。至於 MSI 情況雖然大致上相同，但牽扯到生產批次這個變數，只能照本宣科說，後來出廠的貨也都換用新料件進行生產。
而橋接器部分 ASMedia 指出，更換進度得視各家廠商的產品去庫存速度、生產計劃而定，市場上流通的貨品可能都是舊版橋接器。Seagate 方面針對這個潛在問題，在官網發布訊息、提供應變方案，並為 Seagate Toolkit 加入相容性模式（Compatibility Mode）選項，其作用是將連線速率強制降至 10Gbps，以減少使用者的困擾。
Seagate 官方參考資訊：Seagate FireCuda Gaming SSD 忽然連線中斷或出現 I/O 錯誤
| 晶片搭配關係式 | 新版橋接器 | 舊版橋接器 |
|---|---|---|
| 新版控制器 | ○ | △ |
| 舊版控制器 | △ | △ |
△ 已更新修正版韌體仍有潛在問題，發生機率難以量化。
由於當下處於新、舊版本晶片交替時間點，得留意混搭依然會遭遇問題，這是控制器所獲得 PCIe 頻寬影響性之外，你也應該關注的一點。雖然說 ASMedia 即時做出補救，更不計成本的投產新版晶片，也難掩發生機率其實不算低這點。畢竟我們所使用檔案範本，是通俗的遊戲目錄（如 Steam、Uplay 平台），以及裝置驅動程式等。
總之在 ASMedia 與 ASUS 協助之下，我們的檔案傳輸試驗並未就此打住，以下就換用雙方所提供新的樣品來進行，也可藉此驗證前述問題是否依然可能發生。以下列舉 4 款遊戲、零散檔案的傳輸表現讓大家參考，For Honor 遊戲目錄內多為大型檔案，很合理達到 1,360MB/s 或以上速度，零散檔案情況相反因而傳輸速度合理的較慢。
（編按：ROG Maximus XII Extreme 媒體樣品是採用舊板控制器生產，所以 ASUS 更換成市售版以利於進行測試。而 ASMedia 所提供新版橋接器樣品，不諱言是以 WD Black P50 Game Drive 改裝而來 ）
與 Thunderbolt 3 相比經濟又實惠
這篇文章的主角 FireCuda Gaming SSD 與 WD Black P50 Game Drive，在一般運用看來會是 WD Black P50 Game Drive 稍占上風，如果想玩 Windows To Go 之類應用，那麼 FireCuda Gaming SSD 應該會更理想。前面並未提及運作溫度，WD Black P50 Game Drive 概略觀察到 61°C 左右，和 FireCuda Gaming SSD 的差異可能大約只有 5°C 。
個人先前在網路爬文看到有人提起，搶鮮入手產品卻在傳輸檔案時出現問題，直覺上認為是裝置過熱而導致斷線。我們以為這機率應該不大，畢竟固態硬碟本身有過熱保護機制，應當能承受 70°C 或以上的運作溫度。當超過臨界點一般是會降速保護，而非放任它運作異常、斷線，所以推測關鍵很可能是 ASMedia 解決方案那潛在問題。
總和來說，USB 3.2 Gen 2×2 是具有相當吸引力，它能讓外接固態硬碟的存取速度未遜色於 Thunderbolt 3 多少，購置擁有花費卻相對低廉了許多。此外未來 USB4 等新規範，也都將 USB 3.2 Gen 2×2 納入支援行列之中，所以它並不會只是曇花一現，心動嗎？