Zotac Sonix 480GB SSD mit NVMe im Test

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teaserNachdem Intel und Samsung die ersten NVMe-SSDs für Consumer auf den Markt gebracht haben, folgt nun der erste kleinere Hersteller ohne eigene Chipfertigung mit einem High-End PCI-Express-Laufwerk. Die Zotac Sonix SSD setzt auf den Phison-E7-Controller in Verbindung mit MLC-Speicher von Toshiba und erreicht so über ein PCIe-3.0-Interface laut Hersteller Geschwindigkeiten von bis zu 2.600 MB/s beim Lesen und 1.300 MB/s beim Schreiben. Ob die Zotac Sonix auch in der Praxis überzeugen kann und eine ernsthafte Konkurrenz für die großen Hersteller ist, untersuchen wir in diesem Artikel.

Seit der Intel SSD 750 und der Samsung SSD 950 PRO ist klar: Wer maximale Performance möchte, muss auf ein PCI-Express-Laufwerk setzen. SATA-SSDs erreichen nicht mehr als 600 MB/s, wohingegen SSDs mit PCI-Express-Interface mehrere Gigabyte pro Sekunde übertragen können. Gleichzeitig löst NVMe die betagte AHCI-Schnittstelle ab, die ursprünglich für Festplatten und nicht für schnelle Flashspeicher entwickelt wurde. Voraussetzung für den Betrieb einer NVMe-SSD ist ein aktuelles Betriebssystem und vor allem auch ein aktuelles Mainboard, das eine entsprechende Anbindung bietet.

Die Zotac Sonix SSD ist die dritte NVMe-SSD in unserer Redaktion.

Die Zotac Sonix SSD bietet beim Lesen die Geschwindigkeit von vier bis fünf SATA-SSDs im RAID 0, ist dabei aber deutlich leichter zu konfigurieren, denn es wird weder ein RAID-Controller noch eine aufwändige Verkabelung benötigt. Als Erweiterungskarte wird die Sonix SSD einfach direkt in das Mainboard gesteckt, die maximale Leistungsaufnahme von 7,27 Watt kann komplett vom Mainboard bereitgestellt werden. Während wir früher viele PCI-Express-SSDs gesehen haben, bei denen einfach nur mehrere SATA-SSDs auf eine Platine gelötet wurden, handelt es sich bei der Sonix SSD wie bei den Laufwerken von Intel und Samsung um ein natives PCI-Express-Laufwerk. Neben mehr Leistung verspricht dies auch eine höhere Zuverlässigkeit und Kompatibilität.

Die technischen Daten tabellarisch zusammengefasst:

Hersteller und
Bezeichnung
Zotac Sonix 480 GB SSD
Straßenpreis ab 359 Euro
Homepage www.zotac.com
Technische Daten  
Formfaktor Steckkarte
Interface PCIe 3.0 x4
Protokoll NVMe
Firmware E7FM
Kapazität (lt. Hersteller) 480 GB
Kapazität (formatiert) 447 GiB
Verfügbare Kapazitäten 480 GB
Cache 512 MB DDR3
Controller Phison PS5007-E7
Chipart MLC (Toshiba, 15 nm)
Lesen (lt. Hersteller) 2.600 MB/s
Schreiben (lt. Hersteller) 1.300 MB/s
   
Herstellergarantie Drei Jahre
Lieferumfang -

Das Herz der Zotac Sonix SSD bildet der Phison PS5007-E7-Controller, kurz einfach nur Phison E7. Der E7-Controller unterstützt NVMe 1.2 und ein PCIe-Interface der dritten Generation mit bis zu vier Lanes. Dies sollte das Mainboard auch bereitstellen können, da der Controller und damit auch die Sonix SSD zwar ältere PCIe-Generationen und weniger Lanes unterstützt, dann aber nicht die volle Leistung liefern kann.

Die Zotac Sonix SSD: Debüt des Phison E7-Controllers.

Der Controller selbst ist in 28 nm gefertigt und unterstützt SLC-, MLC- und TLC-Speicher mit einer Gesamtkapazität von bis zu zwei Terabyte, später sollen es bis zu vier Terabyte werden. Der Speicher kann dabei sowohl 2D als auch 3D sein, womit der Phison E7 Controller alle aktuellen Varianten an NAND-Speicher unterstützt. Zotac hat sich bei der Sonix SSD für MLC-Speicher von Toshiba entschieden, der planar (2D) und in 15 nm gefertigt wird. Zotac spezifiziert die Sonix SSD auf 3.000 P/E-Zyklen bzw. eine Schreiblast von 698 TB und liegt damit weit über den Angaben der meisten Consumer-SSDs. Sogar die Intel SSD 750 ist nur für 127 TB TBW spezifiziert, bei der Samsung SSD 950 PRO mit 512 GB sind es immerhin 400 TB TBW.

Die Backplate kühlt die Speicherchips auf der Rückseite der Platine.

Im Datenblatt des E7-Controllers führt Phison auch eine AES-256-Verschlüsselung sowie Unterstützung für TCG Opal auf. Da im Datenblatt der Sonix SSD kein Hinweis auf diese Features vorhanden ist, wurden diese Funktionen für die Sonix SSD wohl nicht freigeschaltet. Zum Zweck der Fehlerkorrektur kommen BCH-Codes zum Einsatz, moderne LDPC-Codes scheint der E7-Controller nicht zu unterstützen.

Ein Kühlkörper führt die Wärme von Controller und Speicher ab.

Nimmt man die Abdeckung ab, kommt darunter ein Kühlkörper zum Vorschein, der sowohl den Controller als auch den Speicher bedeckt. Auf der Rückseite der Abdeckung befindet sich ein schwarzer Filter, der das Eindringen von Staub verhindern soll. Der Kühlkörper ist mit zwei Schrauben befestigt und lässt sich ebenfalls leicht abnehmen.

Speicher (links), Controller (mitte) und Cache (rechts oben) auf der Zotac Sonix SSD.

Auf der Oberseite der Platine kommt der Phison-Controller zum Vorschein, umgeben von vier NAND-Speicherbausteinen und einem DRAM-Chip. Auf der Rückseite der Platine befinden sich vier weitere Speicherbausteine, sodass die Gesamtzahl acht beträgt. Am rechten Ende der Platine lassen sich einige unbestückte Lötstellen erkennen, die offensichtlich für Kondensatoren, also eine Power-Loss-Protection, gedacht sind. Vorstellbar ist, dass Zotac irgendwann eine Enterprise-Version der Sonix SSD auf den Markt bringt, die dieses Feature nutzt – bei einem entsprechenden Aufpreis.

PCI-Express-Laufwerke sollen maximale Performance liefern und haben daher auch einen entsprechenden Energiebedarf. Beim Schreiben erreicht die Zotac Sonix laut Hersteller bis zu 7,27 Watt elektrischer Leistungsaufnahme, die natürlich auch wieder in Form von Wärme abgeführt werden muss. Wir testen die Wärmeentwicklung, indem wir kontinuierlich auf das Laufwerk schreiben und dabei sowohl die Performance als auch die Temperatur messen.

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Bei einer Raumtemperatur von 25 °C erreicht die Zotac Sonix nach zehn Minuten Dauerlast eine Temperatur von rund 75 °C, eine Steigerung von etwas weniger als 25 °C im Vergleich zum Leerlauf. Einen Einbruch der Performance können wir dabei nicht feststellen, die Zotac Sonix ist also ausreichend gekühlt. Die bessere Wärmeabfuhr ist ein wesentlicher Vorteil von Erweiterungskarten wie der Zotac Sonix oder auch der Intel SSD 750 im Vergleich zu M.2-Laufwerken wie der Samsung SSD 950 PRO, die unter starker Last sehr schnell eine thermische Grenze erreichen und ihre Leistung drosseln, um nicht zu überhitzen.

Auch ansonsten ist die Zotac Sonix SSD technisch weitestgehend unkompliziert. Als NVMe-Laufwerk kann sie auch als Bootlaufwerk genutzt werden, solange Mainboard und Betriebssystem das Booten von NVMe unterstützen. Zotac bietet auf der Homepage zwar einen Treiber an, jedoch ist dieser maximal für Windows 8.0 geeignet. Ein Installationsversuch auf einem System mit Windows 8.1 oder neuer wird mit einer Fehlermeldung quittiert, hier soll man laut Zotac den Microsoft-NVMe-Treiber verwenden, der standardmäßig mit dem Betriebssystem mitgeliefert wird.

Der Phison E7-Controller im Detail.

Der Microsoft-Treiber hat allerdings ein Performance-Problem, das man glücklicherweise leicht beheben kann. Dazu muss man im Geräte-Manager in den Richtlinien des Laufwerks die Option „Von Windows veranlasstes Leeren des Geräteschreibcaches deaktivieren“ aktivieren. Die erste Option „Schreibcache auf dem Gerät aktivieren“ muss dafür ebenfalls aktiviert werden. Ohne diese Einstellungen erreichen NVMe-Laufwerke eine miserable Performance beim Schreiben und die Freude über das neue Laufwerk könnte schnell verfliegen, jedoch kann man Zotac hier keinen Vorwurf machen.


asrock-z97-extreme6

Hardware

Software

Anmerkungen

Sofern nicht anders angegeben, werden alle Laufwerke an einem SATA-6 Gb/s-Port des Z97-Chipsatzes getestet. Um zufällige Schwankungen bei den Messungen zu minimieren, wurden im BIOS SpeedStep, sämtliche C-States sowie der Turbo-Modus deaktiviert. Außerdem wurde LPM (Link Power Management) deaktiviert.


Iometer ist ein recht universeller Benchmark, mit dessen Hilfe sich die Rohleistung eines Laufwerks mit nahezu allen erdenklichen Zugriffsmustern untersuchen lässt. In der aktuellen Version ist außerdem die Möglichkeit hinzugekommen, das Datenmuster auszuwählen. Von besonderem Interesse sind hier die Optionen „Repeating bytes“ und „Full random“. Die erste Option erzeugt immer die gleichen Datenmuster, sodass ein Controller diese Daten stark komprimieren kann. Das machen bei weitem nicht alle Controller, manche (z.B. SandForce) besitzen allerdings eine transparente Kompression und erreichen so, stark abhängig vom Datenmuster, eine höhere oder niedrigere Datenübertragungsrate. Die zweite Option erzeugt einen 16 MB großen Puffer mit Daten hoher Entropie, sodass eine Kompression sehr schwer (allerdings nicht komplett unmöglich) wird. Controller, die komprimieren, werden daher mit beiden Datenmustern getestet und die Ergebnisse mit der Einstellung „Full random“ entsprechend gekennzeichnet. Die Standardeinstellung ist „Repeating bytes“, so werden meistens auch die Herstellerangaben ermittelt.

Während die minimale Anfragetiefe (auch Queue Depth, kurz QD) von eins typisch für ein Desktopsystem ist (sie kann auch geringfügig höher sein, befindet sich jedoch meistens deutlich im einstelligen Bereich), zeigt der Test mit QD 32 das Maximum dessen, wozu die SSD imstande ist. Derart hohe Anfragetiefen erreicht man unter normalen Umständen allerdings nur in Mehrbenutzer- bzw. Serverumgebungen.

Der 4K-Test wird über einen Bereich von acht Millionen logischen Sektoren (512 Byte) durchgeführt, der sequenzielle Test findet über die komplette Kapazität des Laufwerks statt.

Iometer

4K lesen (QD 1)

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Iometer

4K schreiben (QD 1)

MB/s
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Iometer

4K lesen (QD 3)

MB/s
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Iometer

4K schreiben (QD 3)

MB/s
Mehr ist besser

Iometer

4K lesen (QD 32)

MB/s
Mehr ist besser

Iometer

4K schreiben (QD 32)

MB/s
Mehr ist besser

Iometer

Sequenziell lesen (QD 1)

MB/s
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Iometer

Sequenziell schreiben (QD 1)

MB/s
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Beim Lesen von kleinen Blöcken könnte die Zotac Sonix SSD etwas schneller sein, auch beim sequenziellen Lesen sind die gut 700 MB/s kein Spitzenwert. Beim sequenziellen Schreiben überzeugt das Laufwerk mit einem dritten Platz.


Der AS SSD Benchmark wurde, wie der Name vermuten lässt, speziell für SSDs entwickelt. Es werden komplett inkompressible Daten verwendet, sodass dieser Benchmark für komprimierende Controller praktisch ein Worst-Case-Szenario darstellt. Sequenzieller- und 4K-Test finden bei einer Queue Depth von eins statt. Für Desktopsysteme ist auch hier wieder der 4K-Test mit QD 1 am wichtigsten, wohingegen der Test mit QD 64 wieder das Maximum (mit aktiviertem NCQ) zeigt.

AS SSD Benchmark

4K lesen (QD 1)

MB/s
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AS SSD Benchmark

4K schreiben (QD 1)

MB/s
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AS SSD Benchmark

4K lesen (QD 64)

MB/s
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AS SSD Benchmark

4K schreiben (QD 64)

MB/s
Mehr ist besser

AS SSD Benchmark

Sequenziell lesen (QD 1)

MB/s
Mehr ist besser

AS SSD Benchmark

Sequenziell schreiben (QD 1)

MB/s
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Beim AS SSD Benchmark schneidet die Zotac Sonix SSD sehr gut ab, auch die Geschwindigkeit beim sequenziellen Lesen ist jetzt auf dem erwarteten Niveau, dafür schwächelt das Laufwerk beim Schreiben etwas.


Der Kopierbenchmark gibt Aufschluss darüber, wie schnell innerhalb des Laufwerks Daten kopiert werden können. Die verwendeten Muster entsprechen typischen Szenarien: ISO (zwei große Dateien), Programm (viele kleine Dateien), Spiel (große und kleine Dateien gemischt).

AS SSD Benchmark

Kopierbenchmark - Iso

MB/s
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AS SSD Benchmark

Kopierbenchmark - Programm

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AS SSD Benchmark

Kopierbenchmark - Spiel

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Beim Kopieren von Daten kann die Zotac Sonix SSD sogar einen ersten Platz sichern.


Synthetische Benchmarks geben jeweils nur extreme Anwendungsfälle wieder. Bei der alltäglichen Nutzung eines Systems fallen sehr viele unterschiedliche Zugriffsmuster an, von sehr kleinen Blöcken bis hin zu großen sequenziellen Transfers. Ein Trace-Benchmark gibt genau diese Zugriffsmuster wieder, die zuvor während der Nutzung eines Systems aufgezeichnet wurden. PCMark 8 verwendet die Zugriffsmuster mehrerer Anwendungen, wobei sich auch die jeweils geschriebene bzw. gelesene Datenmenge unterscheidet, wie die folgende Tabelle zeigt. Die Testdaten sind vollständig inkompressibel.

Bestandteile des Storage-Benchmarks
AnwendungsprofilInsgesamt gelesenInsgesamt geschrieben
Adobe Photoshop light 313 MB 2.336 MB
Adobe Photoshop heavy 468 MB 5.640 MB
Adobe Illustrator 373 MB 89 MB
Adobe InDesign 401 MB 624 MB
Adobe After Effects 311 MB 16 MB
Microsoft Word 107 MB 95 MB
Microsoft Excel 73 MB 15 MB
Microsoft PowerPoint 83 MB 21 MB
World of Warcraft 390 MB 5 MB
Battlefield 3 887 MB 28 MB

Als Änderung im Vergleich zu PCMark 7 hat Futuremark die Komprimierung der Leerlaufzeit (idle time compression) entfernt, sodass sich die abgespielten Traces eher wie eine echte Anwendung verhalten. Im Gegensatz zu früher geben wir als Ergebnis dieses Tests nicht mehr die von PCMark berechnete Punktzahl an, sondern die rechnerische Transferrate. Diese berechnet sich aus der Menge an gelesenen und geschriebenen Daten (vgl. Tabelle) dividiert durch die Zeit, die das Laufwerk mit der Abarbeitung von mindestens einer Anfrage beschäftigt war. Eine höhere Transferrate bedeutet also, dass kürzer auf das Laufwerk gewartet werden musste und sich die Reaktionszeit einer Anwendung so auch insgesamt verkürzt.

Futuremark PCMark 8

Storage - Gesamtwertung

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Bei der Alltagsleistung erreicht die Zotac Sonix SSD einen sehr guten Wert, wenn man das gesamte Testfeld betrachtet. Innerhalb der PCI-Express-Laufwerke fällt sie jedoch etwas zurück, sowohl die Intel SSD 750 als auch die Samsung SSD 950 PRO sind schneller.

Die folgenden Diagramme zeigen die Transferrate der einzelnen Laufwerke in den jeweiligen Einzeldisziplinen. Die beiden Spieletests bestehen aus dem Login, bei Battlefield 3 aus dem Laden eines Spielstands und schließlich dem Start des spielens.

Futuremark PCMark 8

Storage - Battlefield 3

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Futuremark PCMark 8

Storage - World of Warcraft

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Um die Geschwindigkeit der Laufwerke in einem Office-Szenario zu testen, werden Powerpoint, Excel und Word aus Microsofts Office-Suite verwendet. Dabei wird ein Dokument geöffnet, bearbeitet, gespeichert und das Programm wieder geschlossen.

Futuremark PCMark 8

Storage - Microsoft Powerpoint

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Futuremark PCMark 8

Storage - Microsoft Excel

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Futuremark PCMark 8

Storage - Microsoft Word

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Während Office-Anwendungen für das Storage-System nicht sehr anspruchsvoll sind, fordern die Anwendungen von Adobe die Laufwerke deutlich mehr. Insbesondere beim "Adobe Photoshop (heavy)"-Test werden sehr viele Daten geschrieben, hier wird eine PSD-Datei geöffnet, bearbeitet und schließlich in verschiedenen Formaten gespeichert.

Futuremark PCMark 8

Storage - Adobe After Effects

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Futuremark PCMark 8

Storage - Adobe Indesign

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Futuremark PCMark 8

Storage - Adobe Illustrator

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Futuremark PCMark 8

Storage - Adobe Photoshop (heavy)

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Futuremark PCMark 8

Storage - Adobe Photoshop (light)