ARTIKEL/TESTS / Western Digital WD Black 1 TB NVMe SSD

Die WD Black NVMe SSD ist trotz einer hohen Speicherkapazität von 1 TB nur einseitig bestückt.

Die WD Black NVMe SSD-Familie von Western Digital bietet hohes Leistungspotenzial, wie es Profis, Enthusiasten und Gamer gerne in ihren Maschinen sehen. Ein hohes Maß an Performance wird durch den Einsatz des NVMe-Protokolls und der Anbindung des Controllers per PCI-Express 3.0 mit 4 Lanes erreicht. Der Controller selbst (Modellbezeichnung SanDisk 20-82-007011) kann dabei durchaus als Eigenentwicklung des Konzerns bezeichnet werden und kommt von Tochterunternehmen SanDisk. In der bloßen Funktionsbeschreibung des Controllers suchen wir gewisse Extras leider vergeblich. D.h. es werden keiner Verschlüsselungs-Technologien unterstützt und auch der DEVSLP-Stromsparmodus wird nicht unterstützt. Seitens der Speicherchips kommt der von anderen Drives bekannte BiCS3 zum Einsatz, der in Kooperation mit Toshiba entwickelt und hergestellt wird. Dabei handelt es sich um 3D-TLC-NAND mit 64 Lagen, der hohe Packungsdichten möglich macht. Flankiert wird der Controller von einem DDR4-DRAM-Cache von SK hynix (2.400 MHz, H5AN8G6NAFR), der im Falle unseres 1-TB-Samples 1 GB 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 für gewöhnlich 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. Namentlich kennen wir die als „nCache“ bezeichnete Technik bereits von verschiedenen SanDisk-SSDs. Im Falle der WD Black kommt Version 3.0 von nCache zum Einsatz und wurde dahingehend verbessert, dass bei vollem Cache dieser umgangen und direkt in den TLC-Flash geschrieben wird. Dadurch solleh große Performanceeinbrüche verhindert werden. Gleichzeitig ist der SanDisk 20-82-007011 Controller aggressiver bei der Leerung des Caches, was einen Überlauf möglichst vermeiden soll.

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

Das bei uns im Test befindliche 1-TB-Modell besteht aus lediglich zwei NAND-Packages des BiCS3-Flashes mit 64 gestapelten Lagen (jeweils 256 Gbit je Chip, 16 Chips je Package), die beide auf der Oberseite des PCBs zu finden sind (Single-Sided). Direkt daneben finden wir den DRAM-Cache und den SanDisk-Controller. Die resultierenden 1 TB 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 1.000.000.000.000 Byte an, was umgerechnet knapp 932 GB entspricht. Bezüglich der Zuverlässigkeit spezifiziert der Hersteller für unser Testexemplar bis zu 600 TBW (Terabytes Written) bzw. rund 329 GB/Tag bei einer Garantiezeit von fünf Jahren. Dieser Wert skaliert allerdings abhängig vom Gesamtvolumen der SSD (siehe Tabelle auf Seite 3).

TRIM gehört ebenso zum Repertoire der WD-Black-Familie von Western Digital. 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.

Wie üblich, statt auch Western Digital seine SSDs mit einem passenden Tool zur Diagnose, Wartung, Benchmarking und Aktualisierung der Firmware aus. Mithilfe des Western Digital SSD Dashboard hat man alle wichtigen Informationen zum Drive stets im Überblick.

Autor: Patrick von Brunn, Stefan Boller