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Samsung SSD 850 EVO 120 GB und 1 TB mit 3D V-NAND im Test

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Seite 2: Die Samsung SSD 850 EVO im Detail

Die wesentliche Neuerung, die Samsung mit der 850 PRO/EVO Serie eingeführt hat, ist 3D V-NAND. Doch was heißt 2D und 3D bei Flashspeicher? Herkömmliche (2D-)Speicherzellen besitzen eine „flache" Struktur und werden in einer Ebene angeordnet. Möchte man mehr Speicherplatz, muss man entweder die Strukturgröße verkleinern oder die Chipfläche vergrößern. Beides ist mit enormen Kosten verbunden, bei der Strukturgröße stößt man außerdem immer mehr an physikalische Grenzen, denn die Zellen liegen inzwischen so nah zusammen, dass Interferenzeffekte zwischen den Zellen nicht mehr vernachlässigt werden können. Zwar lassen sich mehrere 2D-Dies in einem Chipgehäuse stapeln, doch stößt man auch hier sehr schnell an die Grenzen des Machbaren.

2d-vs-3d

Der Ansatz bei 3D-Speicher ist daher ein völlig anderer. Um einen anschaulichen Vergleich zu machen: Statt Reihenhäuser baut man nun Hochhäuser. So kann man sich eine einzelne Speicherzelle als einen Zylinder vorstellen, bei dem der äußere Ring das Control Gate ist, während darin ein weiterer konzentrischer Zylinder liegt, bei dem es sich um einen Isolator handelt – hier werden die Elektronen und damit die Information gespeichert. In der Mitte befindet sich schließlich ein Polysilicium-Kanal. Das obere Bild (Quelle: Samsung) zeigt den strukturellen Unterschied zwischen 2D- und 3D-Speicher.

die

Aktuell stapelt Samsung 32 Schichten (Layer), bis 2017 prognostiziert man jedoch bis zu 100 Schichten stapeln zu können. Bei der Fertigungstechnologie ist Samsung bei 3D V-NAND mehrere Schritte zurückgegangen und setzt auf vergleichsweise alte Prozesse, der Speicher der 850 PRO wird in 40 nm gefertigt. Samsung erreicht damit trotzdem eine höhere Speicherdichte im Vergleich zu 2D-Speicher der 1x nm-Klasse, wie das Bild oben (Quelle: Samsung) verdeutlicht.

Gleich geblieben ist die TurboWrite-Technik, die wir ebenfalls schon von der 840 EVO kennen. Dabei wird ein kleiner Bereich des gesamten Speichers reserviert und mit nur einem statt drei Bits programmiert. Da die Programmierung von einem Bit sehr schnell abgeschlossen ist, ist die Performance entsprechend höher. Dieser Bereich wird TurboWrite-Cache genannt und genutzt, um sämtliche Schreibzugriffe zwischenzuspeichern.

Ungleich: Die Platine des 1 TB-Modells (links) ist deutlich größer

Von dort werden die Daten schließlich in den TLC-Speicher (3-Bit) Speicher geschrieben, damit der TurboWrite-Cache neue Daten aufnehmen kann. Der TurboWrite-Cache der Samsung SSD 850 EVO hilft insbesondere den kleineren Modellen der Serie und wirkt sich sehr stark auf die sequenzielle Schreibrate aus, wie die folgende Tabelle zeigt.

Einfluss des TurboWrite-Caches
 mit Cacheohne Cache
Kapazität 120 GB 1 TB 120 GB 1 TB
Seq. schreiben (MB/s) 425,78 456,03 144,49 456,61

Bei der Spalte „mit Cache" wurde mit Iometer fünf Sekunden lang sequenziell auf das Laufwerk geschrieben, bei der Spalte „ohne Cache" insgesamt 60 Sekunden, wobei die Geschwindigkeit wieder über die letzten fünf Sekunden ermittelt wurde. Wie man sieht, sind das 120 GB und das 1 TB Modell gleichschnell, solange beide den TurboWrite-Cache nutzen können. Ist der Cache des 120 GB Modells voll, sinkt die Schreibrate jedoch beachtlich. Beim 1 TB-Modell messen wir hingegen kaum einen Unterschied. Von Samsung gibt es außerdem offizielle Angaben zur Performance mit und ohne TurboWrite-Cache:

Einfluss des TurboWrite-Caches (lt. Hersteller)
 mit Cacheohne Cache
Kapazität (GB) 120 250 500 1 TB 120 250 500 1 TB
Seq. schreiben (MB/s) 520 520 520 520 150 300 500 520
4K Random QD32 (IOPS) 88k 88k 90k 90k 38k 70k 80k 80k

Der TurboWrite-Cache ist eine sehr sinnvolle Maßnahme zur Steigerung der Performance, da es nur eine einzige Einschränkung an seine Wirksamkeit gibt, nämlich seine Größe. Mit 3 GB beim kleinsten Modell, über 6 GB bis hin zu 12 GB beim größten Modell sollte er jedoch ausreichend bemessen sein, um praktisch alle Alltagssituationen beschleunigen zu können.

Der Aufbau einer dreidimensionalen Zelle (Quelle: Samsung)

Samsung bewirbt zusammen mit der SSD 850 EVO Series außerdem eine verbesserte Version des sog. RAPID-Modus. Dabei wird der Arbeitsspeicher des Rechners mit Hilfe einer Software als weitere Cache-Ebene genutzt. In der Vergangenheit waren diese Software-Beschleuniger jedoch häufig Etikettenschwindel, denn während einfache Benchmarks wie beispielsweise AS SSD oder CrystalDiskMark extrem hohe Werte anzeigen, ist im Alltag wenig bis nichts von dieser vermeintlichen Mehrleistung angekommen. Wir würden dem neuen RAPID-Modus an dieser Stelle gerne auf den Zahn fühlen, doch weigert sich unser Testsystem nach der Aktivierung von RAPID zu starten. Für den Test stand uns nur eine Beta-Version des Samsung SSD Magician zur Verfügung, sodass evtl. noch Inkompatibilitäten vorhanden sind. Wir haben Samsung davon in Kenntnis gesetzt.

 

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Kommentare (24)

#15
Registriert seit: 05.07.2010

Admiral
Beiträge: 12093
393€ sind immer noch etwa 50€ zuviel, die Preise werden bei Verfügbarkeit noch um gutes Stück fallen, das könnte aber noch bis in den Januar dauern.
#16
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Registriert seit: 10.05.2006

Korvettenkapitän
Beiträge: 2113
Ich hab noch immer eine 830er mit 512 GB. Auf 1 TB aufzurüsten lohnt sich nicht. Auf 2 TB schon eher. Naja, mal abwarten ob Crucial da bald vorlegt. :)
#17
Registriert seit: 05.07.2010

Admiral
Beiträge: 12093
Technisch kann Samsung die 850 Evo 2TB ja wohl mehr oder weniger fertig, es fehlt dem Marketing wohl nur noch der Mut sie zu bringen. Crucial war schon bei der m500 960GB Vorreiter in der 1TB Klasse, von überteuerten Modellen wie der Octane oder OWC und Enterprise SSDs abgesehen. Die 1TB Octane war so teuer, weil sie extra Swichtes brauchte um so viele NAND Dies am Controller (ein Marvell) betreieben zu können, NANDs mit 128Gigabit Diesize gab es damals ja nicht und bei 64Gigabit, 8 Kanäle und 8 Dies pro Kanal sind eben 512GiB das Limit.

Inzwischen können einige Controller ganz offenbar mehr NANDs verwalten als die ansprechen können, der SMI hat ja z.B. nur 4 Kanäle und 8 fach Interleave, kann aber trotzdem 1TB mit 128Gigabit NANDs realisieren. Wenn der Marvell 9189 den Crucial ja aktuell verwendet das auch kann oder Micron NANDs mit 256Gigabit Diesize bringt, was ja für die 16nm NANDs geplant ist, wäre eine 2TB SSD von Crucial ohne großen Aufwand technisch realisierbar und kommt dann hoffentlich auch.
#18
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Registriert seit: 31.12.2006

Moderator
Beiträge: 3167
Servus!

Ich habe gestern meine 850 Evo 1TB bekommen.
Habe bisher ne 830er 256GB fürs OS (Win7) und eine PLextor 5mpro 512er für die Daten. Die 1 TB 850 ist für den Rest um endlich meine letzte HDD loszuwerden.

Tolles Teil, super Werte, aber: Inkompatibilität zwischen dem ASMEDIA 1062 und der Samsung 850.
Ich habe ein Z68 Board mit 2 x Sata III im Chipsatz und einem ASMEDIA mit zusätzlichen SATA III. Zwischen den beiden herrscht Krieg! Treiber und FW ist egal. Ständiges Blinken.
Schreibwerte um die 4 MB. Selbst Partition erstellen dauert fast ne Stunde!

Umgesteckt an den INtel SATA III rennt wie die Hölle. Nur zur Info.

Nun hängt die Plextor am ASMEDIA und die EVO am Intel und alles ist gut. Der ASMEDIA ist dort auch langsamer, aber bei fast 400MB/s, das reicht!

Nur zur Info. Will mir deshalb nicht extra ein neues Board holen.
#19
Registriert seit: 30.11.2014

Matrose
Beiträge: 8
Was die Performance der Asmedia 1061/1062-Chips angeht, habe ich dieselben Erfahrungen gemacht: für jede magnetische Platte reicht es locker, aber moderne SSDs werden nicht mit der maximal möglichen Geschwindigkeit der jeweiligen SSD angesteuert.
Bei der Samsung 840 Evo mit 512 GB war beim Lesen auch bei ca. 400MB/s schluss.
#20
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Registriert seit: 31.12.2006

Moderator
Beiträge: 3167
Das wäre ja noch okay ( so ist es ja bei PLextor) Die Samsung 850 EVO geht fast gar nicht! Unlesbar und unbeschreibbar! 2 MB/s Blinkt nur noch.
#21
customavatars/avatar54739_1.gif
Registriert seit: 31.12.2006

Moderator
Beiträge: 3167
Hier mal ein AS SSD :)[ATTACH=CONFIG]309321[/ATTACH]
#22
Registriert seit: 05.07.2010

Admiral
Beiträge: 12093
Das die Performance der Zusatzcontroller nicht so toll ist, sollte bekannt sein. Die haben eben fast alle nur eine PCIe 2.0 Lane zu Anbindung und der ASMedia 1061 (den hat Dein Board laut diesem Review, nicht den 1062) ist für Probleme bekannt. So gehen optische Laufwerke (ATAPI) daran nicht gut und beim Booten gibt es gerne Probleme, vor allem wenn beide Ports belegt sind.
#23
customavatars/avatar163083_1.gif
Registriert seit: 11.10.2011
Darmstadt
Oberstabsgefreiter
Beiträge: 433
Ich hab 2x 250er drin und beide bringen beim Schreiben und lesen um die 500 MB/s. Hatte vorher 2x Samsung 830 drinnen und laut AS SSD performt die 850er besser. Werde bei Gelegenheit nochmal genaue Ergebnisse posten :)

[ATTACH=CONFIG]309397[/ATTACH]
#24
Registriert seit: 05.07.2010

Admiral
Beiträge: 12093
Das RAID hast Du aber hoffentlich am Chipsatz und nicht an einem ASMedia Zusatzcontroller.
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