Seite 2: Die Samsung SSD 850 EVO v3 im Detail

Eingeführt wurde der 3D-V-NAND-Speicher damals mit dem Highend-Laufwerk Samsung SSD 850 PRO, etwas später hat die Speichertechnologie dann auch ihren Weg in den Mainstream-Markt in Form der Samsung SSD 850 EVO gefunden. Die neue Version der 850 EVO bezeichnet Samsung auch als 850 EVO „v3“, wobei sich die drei auf die dritte Generation des 3D-Speichers bezieht. Von der 850 EVO selbst gibt es bisher erst zwei Versionen. Tatsächlich haben wir den neuen 3D-Speicher auch schon in einem anderen Laufwerk von Samsung gesehen, nämlich in der Samsung Portable SSD T3 – dort ermöglicht der neue Speicher Kapazitäten von bis zu 2 TB in einem äußerst kompakten Format.

Das Gehäuse der Samsung SSD 850 EVO v3 hat sich nicht geändert.

Die Idee hinter 3D-Speicher lässt sich relativ anschaulich erklären: 2D-Speicherzellen sind, wie der Name suggeriert, in einer „flachen“ Ebene angeordnet. Möchte man mehr Speicherzellen, erhöht sich zwangsweise die Grundfläche des Chips. Diese ist jedoch beschränkt, sodass 2D-Speicher irgendwann nicht mehr wachsen kann – außer durch kleinere Fertigungstechnologien, doch erreicht man auch hier irgendwann die Grenzen des physikalisch Möglichen. Bei 3D-Speicher kann man sich eine Speicherzelle als einen Zylinder vorstellen, die folgende Grafik stellt den Unterschied schematisch dar.

Der unterschiedliche Aufbau von 2D- und 3D-Speicher wird im Querschnitt deutlich. (Quelle: Samsung)

Diese Zylinder können nun übereinander gestapelt werden, sodass der Speicher auch in die Höhe wachsen kann, während die Grundfläche gleich bleibt. Auf diese Weise kann die Speicherdichte nahezu beliebig erhöht werden. Der bei der ursprünglichen Version der Samsung SSD 850 EVO zum Einsatz kommende 3D-Speicher besitzt 32 Schichten und speichert 3 Bit pro Zelle (TLC).

Für die neue Version der Samsung SSD 850 EVO wurde diese Zahl um 50% auf 48 Schichten gesteigert, pro Zelle werden weiterhin drei Bit gespeichert. Die tatsächliche Steigerung der Speicherdichte liegt in der Praxis etwas unter dem theoretischen Wert von 50%, da auch stets etwas Chipfläche zur Steuerung des Speichers benötigt wird. Für das Jahr 2017 spricht Samsung sogar von einer Steigerung auf bis 100 Schichten, was schließlich SSDs im 2,5-Zoll-Format mit etlichen Terabyte Speicher ermöglichen würde. Die nun aktuelle Anzahl von 48 Schichten reicht schon für ein 4-TB-Modell, das laut Samsung noch im 2. Quartal 2016 erscheinen soll. Die 850 EVO mit bis zu 1 TB Kapazität soll bereits seit Februar ausgeliefert werden, die Aktualisierung des bisher größten Modells mit 2 TB soll mit dem Erscheinen der 4 TB großen 850 EVO zusammenfallen.

Seit dem Jahr 2000 produziert Samsung in Hwaseong (Südkorea) DRAM- und NAND-Speicher.

Abgesehen vom Speicher gibt es bei den Varianten mit 250 und 500 GB keine weiteren Änderungen an der Hardware, während bei der 1-TB-Variante der Controller von der MEX- auf die MGX-Version aktualisiert wurde. Damit kommt bei allen Varianten nun der gleiche Controller zum Einsatz. Das gleiche gilt für den DRAM-Cache, hier kam beim 1-TB-Modell bisher noch LPDDR2 zum Einsatz, mit dem neuen NAND-Speicher wird hier nun wie bei den restlichen Modellen auf LPDDR3 gesetzt. Durchgehend keine Änderung gibt es bei den Angaben zur Haltbarkeit, hier liegen die Werte nach wie vor bei 75 TB TBW für eine Kapazität von 250 GB und 150 TB TBW für 500 GB und 1 TB.

Von links nach rechts: 250 GB, 500 GB, 1 TB. Oben die neue Version, unten die alte.

Einen wesentlichen Teil ihrer Geschwindigkeit erhalten die SSDs dadurch, dass sie mehrere Speicherchips parallel ansprechen können: Bei Consumer-SSDs sind es in der Regel vier bis acht, bei Enterprise-SSDs bis zu zehn Kanäle, über die der Controller gleichzeitig mit dem Flash kommunizieren kann. Eine höhere Speicherdichte, wie bei der Samsung SSD 850 EVO v3, bedeutet im Umkehrschluss eine geringere Anzahl an Speicherchips. Dies hat wahrscheinlich auch zu der Entscheidung geführt, die kleinste Variante der 850 EVO mit 120 GB nicht zu aktualisieren und weiterhin mit 32-Layer-NAND anzubieten.

Wie man anhand der Fotos erkennt, wird für eine Kapazität von 250 GB jetzt nur noch ein einziger Chip benötigt, vorher waren es zwei. Auch bei der 500-GB-Variante hat sich die Anzahl der Speicherchips halbiert, nämlich von vier auf zwei. Das gleiche beobachten wir auch bei der 1-TB-Version, wobei hier zusätzlich die Platine verkleinert werden konnte.

Von links nach rechts: 250 GB, 500 GB, 1 TB. Oben die neue Version, unten die alte.

Um die Geschwindigkeit zumindest kurzfristig noch weiter zu steigern, setzen viele Hersteller Pseudo-SLC-Caches ein. Bei Samsung heißt dieser Cache werbeträchtig TurboWrite und ist je nach Kapazität des Laufwerks unterschiedlich groß. Mit einem drei Gigabyte großen Cache sind die Modelle mit 120 und 250 GB bestückt, sechs Gigabyte sind es beim 500-GB-Modell und zwölf Gigabyte bei der 1-TB-Variante. Der Cache hilft vor allem bei Schreiboperationen, da Speicherzellen im SLC-Modus wesentlich schneller beschrieben werden können. Im Folgenden haben wir den Einfluss des TurboWrite-Caches getestet: In der ersten Spalte wurde insgesamt fünf Sekunden sequenziell auf das Laufwerk geschrieben und die Geschwindigkeit gemessen. In der zweiten Spalte wurde insgesamt 60 Sekunden geschrieben, die Geschwindigkeit aber wieder nur über die letzten fünf Sekunden gemessen.

Einfluss des TurboWrite-Caches
 mit Cacheohne Cache
Kapazität 250 GB 1 TB 250 GB 1 TB
Seq. schreiben (MB/s) 465,45 465,11 319,57 465,21

Beim sequenziellen Schreiben hat der TurboWrite-Cache beim 1-TB-Modell praktisch keinen Einfluss auf die Performance, die Geschwindigkeit ist identisch. Beim kleinsten von uns getesteten Modell mit 250 GB können wir hingegen einen Unterschied feststellen, ist der TurboWrite-Cache gefüllt, sinkt die Performance um rund 30%.