ARTIKEL/TESTS / V-NAND v4: Samsung SSD 970 EVO im Test

Samsung bietet die 970 EVO ausschließlich mit M.2-Interface an. Wer keinen TLC-NAND-Flash möchte, kann zur 970 PRO mit MLC-Technik greifen.

Wie bereits im Vorwort erwähnt, richtet sich die SSD 970 EVO an Tech-Enthusiasten und Profis, die hohe Übertragungsgeschwindigkeiten für intensive Workloads auf PCs und Workstations benötigen. Um diese Vorgaben erfüllen zu können, unterstützen die Drives der Familie das NVMe-Protokoll und werden per PCI-Express 3.0 mit 4 Lanes angebunden. Herzstück der SSDs ist der bereits von anderen Designs bekannte Samsung Phoenix-Controller S4LR020, der u.a. Verschlüsselungs-Technologien wie AES 256 Bit, IEEE-1667 (Microsoft eDrive) und TCG Opal 2.0 sowie den DEVSLP-Stromsparmodus unterstützt. Die NVMe-Laufwerke der 970 EVO Familie sind mit der vierten Generation von Samsungs V-NAND ausgestattet. Dabei handelt es sich um 3D-TLC-NAND mit 64 Lagen, der hohe Packungsdichten möglich macht. Flankiert wird der Controller von einem LPDDR4-DRAM-Cache, der im Falle unseres 500-GB-Samples 512 MB groß ist und mit der Speicherkapazität der SSDs skaliert.

TLC-Speicher erreicht naturgemäß nicht die Leistungsdaten von MLC oder gar SLC, weshalb die Hersteller entsprechende Techniken einsetzen, um die Performance auf ein vergleichbares Niveau anzuheben. Daher wird ein Pseudo-SLC-Cache verwendet, um die Geschwindigkeit von TLC-NAND zu erhöhen. Dabei wird ein Teil der TLC-Speicherzellen im SLC-Modus (1 statt 3 Bit) betrieben und damit als schneller Zwischenspeicher verwendet. Dadurch wird eine hohe Spitzenperformance bei Bursts erreicht, längere Schreibvorgänge lassen die Performance dann aber einbrechen, da der Zwischenspeicher zunächst zurückgeschrieben werden muss, was sonst in Zeiträumen ohne Schreiblast geschieht. Die Größe richtet sich dabei für gewöhnlich nach der Gesamtgröße des Drives. Die als „TurboWrite“ bezeichnete Samsung-Technologie kann beim 500-GB-Modell auf 22 GB schnellen Cache zurückgreifen. Beim Spitzenmodell der Serie mit 2 TB sind es maximal 78 GB.

Ein Blick auf das PCB samt Flash, DRAM-Cache und Phoenix-Controller.

Das 500-GB-Modell besteht aus lediglich zwei NAND-Packages des 4th Gen V-NAND mit 64 gestapelten Lagen (jeweils 256 Gbit je Chip), die beide auf der Oberseite des PCBs zu finden sind. Direkt daneben finden wir den DRAM-Cache und den Phoenix-Controller. Die resultierenden 512 GB Gesamtspeicher stehen dem Kunden jedoch nicht vollständig zur Verfügung, da ein separater Block für "Over-Provisioning" reserviert wird – dieser dient typischerweise dem Ausgleich defekter Speicherzellen und erhöht die Lebensdauer von Solid State Drives. Offiziell gibt Samsung die Speicherkapazität mit 500.000.000.000 Byte an, was umgerechnet 465,76 GB entspricht. Bezüglich der Zuverlässigkeit spezifiziert der Hersteller für unser Testexemplar bis zu 300 TBW (Terabytes Written) bzw. rund 164 GB/Tag bei einer Garantiezeit von fünf Jahren. Dieser Wert skaliert allerdings abhängig vom Gesamtvolumen der SSD (siehe Tabelle auf Seite 3). Außerdem schützt die „Dynamic Thermal Guard“-Technologie die Solid State Drives durch automatische Überwachung und Aufrechterhaltung der optimalen Betriebstemperaturen vor Überhitzung. Eine im Produktlabel integrierte Kupferschicht und der neue, mit einer Nickelschicht überzogene Controller, sorgen für eine effiziente Wärmeableitung.

TRIM gehört ebenso zum Repertoire der 970-EVO-Familie aus dem Hause Samsung. Der TRIM-Befehl ermöglicht es einem Betriebssystem der SSD mitzuteilen, dass gelöschte oder anderweitig freigewordene Blöcke nicht mehr benutzt werden. Im Normalfall vermerkt das Betriebssystem in den Verwaltungsstrukturen des Dateisystems, dass die entsprechenden Bereiche wieder für neue Daten zur Verfügung stehen; der Controller des Solid-State-Laufwerks erhält diese Informationen in der Regel jedoch nicht. Durch den ATA-Befehl TRIM wird dem Laufwerk beim Löschen von Dateien mitgeteilt, dass es die davon betroffenen Blöcke als ungültig markieren kann, anstelle deren Daten weiter vorzuhalten. Die Inhalte werden nicht mehr weiter mitgeschrieben, wodurch die Schreibzugriffe auf das Laufwerk beschleunigt und zudem die Abnutzungseffekte verringert werden.

Samsung spendiert seinen SSDs natürlich auch ein passendes Tool zur Diagnose, Wartung, Benchmarking und Aktualisierung der Firmware. Mithilfe des Samsung Magician hat man alle wichtigen Informationen zum Drive stets im Überblick.

Autor: Stefan Boller, Yasin Lenzen