Toshiba BG3 im Test: Kompakte OEM-SSD mit Consumer-Schwester

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toshiba bg3

Vor allem Notebook-Hersteller verzichten oftmals auf den Einsatz von Endkunden-SSDs. Nicht nur, dass diese keinen Spielraum für Anpassungen des Funktionsumfangs bieten, auch der notwendige Platz reicht immer häufiger nicht aus. In solchen Fällen wenden sich OEMs unter anderem an Toshiba. Denn das Unternehmen bietet mit der BG3 eine Lösung an, die genau dieses Probleme angehen soll. Ob das klappt, zeigt der Test der 512-GB-Version für die M.2-Schnittstelle, der auch die Unterschiede zwischen OEM- und Endkunden-Version offenbart.

Vorgestellt wurde die BG3 bereits im Sommer 2017, in größeren Stückzahlen ist sie jedoch erst seit etwa einen halben Jahr verfügbar und kommt somit noch längere Zeit in Notebooks zum Einsatz. In welcher Form, hängt jedoch vom konkreten Gerät ab. Denn ein Vorteil der BG3 sind die beiden Formfaktoren. Zur Wahl stehen M.2 1620 Single Package mit BGA (Ball Grid Array) zum Verlöten auf dem Mainboard sowie M.2 2230 für den Betrieb im Zusammenspiel mit einer M.2-Schnittstelle. Abgesehen von unterschiedlichen Maßen und Betriebsspannungen gibt es keine nennenswerten Abweichungen zwischen den beiden Formfaktoren.

Gedacht ist die Toshiba BG3 aber nicht nur für den Einsatz in Notebooks, sondern auch in IoT-Geräten sowie in Servern; dort allerdings vornehmlich als Boot-Laufwerk. Entsprechend steht nicht die schiere Leistung im Mittelpunkt. Beim Blick auf Toshibas SSD-Portfolio führt dies fast zwangsläufig zu einem Vergleich mit der OCZ RC100 (Test). Und das nicht ohne Grund: Denn die kompakte SSD, die für ihr Preis-Leistungsverhältnis gelobt wurde, ist der Endkundenableger der BG3 - auch wenn beide Laufwerk in einigen Punkten voneinander abweichen. Deshalb darf auch das OEM-Produkt als PCIe-Einstiegslösung betrachtet werden.

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Angeboten wird die BG3 in den drei Kapazitäten 128, 256 und 512 GB. Während der nachträgliche Einbau der BGA-Version unmöglich ist, gibt es bei der M.2-Version zumindest eine kleinere Hürde. Denn das Format 2230 - 22 mm breit, 30 mm lang - ist eher ungewöhnlich und unterbietet die 42 mm der ohnehin schon kurzen OCZ RC100 nochmals. In allen Fällen ist eine Anbindung über zwei PCIe-3.0-Lanes erforderlich, als Protokoll kommt NVMe 1.2.1 zum Einsatz. Auch das ist eine Parallele gegenüber der Endkunden-Variante.

Technische Daten Toshiba BG3
Toshiba BG3 (KBG30ZMS512G)
Straßenpreis (ca.)
Produktseite business.toshiba-memory.com/de-de/
Formfaktor M.2
Interface PCIe 3.0 x2
Protokoll NVMe 1.2.1
Firmware ADGA0101
Kapazität Testmuster (lt. Hersteller) 512 GB
Kapazität (formatiert, laut Windows) 476 GB
Verfügbare Kapazitäten 128 GB
256 GB
512 GB
Cachekein Cache vorhanden
Controller ?
ChipartToshiba BiCS 3 Bit TLC
Max. Lesen Non-SED (lt. Hersteller) 1.300 MB/s (128 GB)
1.400 MB/s (256 GB)
1.500 MB/s (512 GB)
Max. Lesen SED (lt. Hersteller) 1.200 MB/s (128 GB)
1.250 MB/s (256 GB)
1.300 MB/s (512 GB)
Max. Schreiben Non-SED (lt. Hersteller)600 MB/s (128 GB)
800 MB/s (256 GB)
1.000 MB/s (512 GB)
Max. Schreiben SED (lt. Hersteller)550 MB/s (128 GB)
750 MB/s (256 GB)
950 MB/s (512 GB)
Herstellergarantie 5 Jahre oder Erreichen der TBW
Lieferumfang SSD

Da es sich um ein OEM-Produkt handelt, nennt Toshiba keine Preise für die BG3. Ebenso verrät man die TBW-Werte nicht. In Bezug auf letztere ist aber davon auszugehen, dass man sich an denen der OCZ RC100 orientieren kann.


Genauso wie die später vorgestellte OCZ RC100 basiert die BG3 auf Toshibas BiCS-Flash der dritten Generation. Es handelt sich somit um 3D-NAND-Flash mit 64 Schichten in TLC-Ausführung. Der nicht planare Aufbau der Zellen ermöglicht unter anderem eine geringere Betriebsspannung: Die BGA-Version kann mit 1,2 V auskommen, bei der M.2-Version sind es pauschal 3,3 V. Das führt natürlich zu Abweichungen beim Energiebedarf. So soll erstere im typischen Betrieb mit - je nach Kapazität - 2,7 bis 2,8 W auskommen, für letztere werden 3,2 bis 3,3 W angegeben.  Im Test waren es etwa 5 W beim sequentiellen Schreiben und Lesen sowie etwa 1 W im Leerlauf. Für den Energiesparmodus verspricht Toshiba 5 mW dank L1.2-Unterstützung.

Der generelle Aufbau der SSD wirkt ebenfalls vertraut. Denn das Single-Package-Design - Flash-Chips und Controller stecken in einem Gehäuse - kommt auch bei der BG3 zum Einsatz. Das spart auch hier Platz und somit letztlich Geld. Auf welchen Controller Toshiba setzt, ist nicht bekannt - auch das kennt man von der OCZ RC100. Gleiches gilt für den Verzicht auf einen DRAM-Cache. Stattdessen nutzt man auch hier die HMB-Technologie (Host Memory Buffer), die einen Teil des Arbeitsspeichers abzweigt und unter anderem als Puffer für die LUT verwendet. Voraussetzung für die Nutzung von HMB sind NVMe 1.2.1 sowie Windows 10 ab Version 1607. Die Befürchtung, dass zu viel RAM blockiert wird, muss man aber nicht haben. Maximal reserviert die SSD einen mittleren zweistelligen MB-Wert.

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Aus Performance-Sicht ist der Einsatz von HMB anstelle eines DRAM-Caches kein größeres Problem. Denn schon die Tatsache, dass die BG3 nur über zwei PCIe-3.0-Lanes angebunden wird, spricht für sich. Damit wären in der Theorie Übertragungsraten von knapp 2 GB/s möglich. Toshiba wirbt allerdings nur mit - je nach Kapazität - 1.300 bis 1.500 MB/s beim Lesen sowie 600 bis 1.000 MB/s beim Schreiben. Zieht der OEM die Verschlüsselungsoption (TCG OPAL 2.01), sinken Lese- und Schreibrate leicht. Gegenüber der OCZ RC100 fallen die laut Hersteller maximalen Transferraten etwas geringer aus, was an der kleineren Fläche der BG3 liegen dürfte. Denn weniger bedeutet in diesem Fall eine schlechtere Wärmeabfuhr - ein Punkt, der beim Schwestermodell in einigen Fällen zu einer temperaturbedingten Verringerung der Leistung geführt haben soll.

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Wie schon bei der OCZ RC100 ist ein solcher Effekt aber auch hier im Laufe des Tests nicht aufgetreten. Zumindest nicht in einem Umfang, der eine zu hohe Temperatur als verantwortlich für eine Leistungsdrosselung macht. Zwar steigt die Temperatur unter Dauerschreiblast nach nicht ganz zwei Minuten schnell von 66 auf bis 80 °C an, die Schreibrate sinkt jedoch bereits vorher. Erkennbar sind lediglich größere Pausen, bevor kurzzeitig ein höheres Tempo erreicht wird. Dass die Temperatur im Leerlauf zu hoch ausfällt, ist ein anderes Thema, dem beispielsweise mit einem Kühlkörper begegnet werden kann.

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Angaben zur Haltbarkeit, bzw. zum Garantiezeitraum macht Toshiba nicht sehr eingeschränkt. Konkret wird man diesbezüglich nur gegenüber OEMs, wie man auf Nachfrage mitteilte. Von der Garantie abgedeckt werden - soweit dies dokumentiert ist - fünf Jahre, die MTBF-Spanne gibt man mit 1,5 Millionen Stunden an. Das sind 50 % mehr als bei der OCZ RC100, ein klarer Hinweis auf ebenfalls höhere TBW-Werte ist das aber nicht zwangsläufig.

Maximale Schreiblast (TBW)
Kapazität / GB 120 - 128 240 - 280 400 - 512 800 - 1.000 2.000
Western Digital Black - 80 TB 160 TB - -
Samsung 960 EVO - 100 TB 200 TB 400 TB -
Kingston UV500 60 TB 100 TB 200 TB 480 TB 800 TB
Toshiba OCZ RC100 60 TB 120 TB 240 TB - -
Intel SSD 600p 72 TB 144 TB 288 TB 576 TB -
Intel SSD 760p 72 TB 144 TB 288 TB 576 TB 1.152 TB
Samsung SSD 970 EVO - 150 TB 300 TB 600 TB 1,2 PB
ADATA SX8000 80 TB 160 TB 320 TB 640 TB -
Plextor M9Pe - 160 TB 320 TB 640 TB -
Samsung 960 PRO - - 400 TB 800 TB 1,2 PB
Samsung 970 PRO - - 600 TB 1.200 TB -
Zotac Sonix SSD - - 698 TB - -
Corsair MP500 175 TB 349 TB 698 TB - -
Corsair NX500 - - 698 TB 1.396 TB -
Intel Optane SSD 900P - 5,11 PB 8,76 PB - -
Intel P4800X (375 GB) - 20,5 PB - - -

Zur Steigerung der Schreibrate setzt Toshiba auf einen SLC-Cache, zu dessen Größe es keine Angaben gibt. Unter Dauerlast gibt es zwei Zeitpunkte, an denen das Tempo sinkt: Nach etwa 10 am Stück geschriebenen GB geht die Transferrate von knapp 900 auf etwa 700 MB/s zurück, nach 23 GB mit Schwankungen auf 500 bis 600 MB/s. Gegenüber der OCZ RC100 schwanken die Werte deutlich stärker.


Seit dem Test der Plextor M9PeG 1 TB kommt ein neues Testsystem zum Einsatz. Einschränkungen bezüglich der Vergleichbarkeit mit älteren Werten sind somit nicht auszuschließen, diese dürften sich allerdings in einem sehr engen Rahmen bewegen. Stärkere Auswirkung könnten hingegen die verschiedenen Updates in Bezug auf Meltdown und Spectre haben.

Die genutzte Hardware im Einzelnen:

Die verwendete Software im Einzelnen:

Sofern nicht anders angegeben, werden die Laufwerke am zweiten M.2-Port des Mainboards bei deaktivierten SATA-Ports 5 und 6 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)

MB/s
Mehr ist besser

Iometer

4K schreiben (QD 1)

138.23 XX


132.67 XX


105.75 XX


MB/s
Mehr ist besser

Iometer

4K lesen (QD 3)

MB/s
Mehr ist besser

Iometer

4K schreiben (QD 3)

263.58 XX


258.94 XX


176.48 XX


MB/s
Mehr ist besser

Iometer

4K lesen (QD 32)

342.26 XX


MB/s
Mehr ist besser

Iometer

4K schreiben (QD 32)

330.52 XX


313.51 XX


271.45 XX


MB/s
Mehr ist besser

Iometer

Sequenziell lesen (QD 1)

494.71 XX


457.81 XX


382.65 XX


MB/s
Mehr ist besser

Iometer

Sequenziell schreiben (QD 1)

416.73 XX


267.28 XX


MB/s
Mehr ist besser

Den nicht ganz trivialen Iometer-Benchmark meister die BG3 besser als erwartet angesichts der Nähe zur OCZ RC100. In fast allen Fällen landet das OEM-Modell deutlich vor der Verbraucher-SSD - mit teilweise der dreifachen Transferleistung. Das ist teilweise auf den - vermutlich - größeren SLC-Cache zurückzuführen. Deutlich wird aber auch, dass das Laufwerk in keinem Szenario auch nur annähernd in die Nähe der von Toshiba kommunizierten Maximalwerte kommt.


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
Mehr ist besser

AS SSD Benchmark

4K schreiben (QD 1)

117.56 XX


114.58 XX


101.69 XX


MB/s
Mehr ist besser

AS SSD Benchmark

4K lesen (QD 64)

350.34 XX


314.94 XX


303.32 XX


MB/s
Mehr ist besser

AS SSD Benchmark

4K schreiben (QD 64)

306.54 XX


295.28 XX


275.83 XX


MB/s
Mehr ist besser

AS SSD Benchmark

Sequenziell lesen (QD 1)

529.66 XX


524.76 XX


464.37 XX


MB/s
Mehr ist besser

AS SSD Benchmark

Sequenziell schreiben (QD 1)

502.37 XX