Toshiba XG6 im Test: Die erste SSD mit 96 Layern und BiCS 4 überzeugt

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toshiba xg6

Im Kampf um größere SSDs bei gleichzeitig sinkenden Preisen setzen die Hersteller von NAND-Flash vor allem auf mehr Schichten in Verbindung mit mehr Bits pro Speicherzelle. Einen Etappensieg hat dabei Toshiba errungen. Denn mit der XG6 ist die erste SSD mit BiCS-4-Flash an den Start gegangen. Allerdings mussten die Japaner Kompromisse eingehen. So gibt es zwar 96 Schichten, auf eine höhere Speicherdichte muss vorerst aber verzichtet werden. Zudem gehen Verbraucher zunächst leer aus. Denn wie üblich richtet sich das neue Modell wie schon die Vorgänger der XG-Reihe nur an OEMs. Es deutet sich aber an, dass ein Consumer-Ableger unter dem OCZ-Dach als Nachfolger der RD400 in absehbarer Zeit nachgereicht wird. Entsprechend darf der Test als Blick in die Zukunft gewertet werden.

Vorgestellt wurde die XG6 im vergangenen Juli, einige technische Daten hält Toshiba aber noch immer unter Verschluss. Teilweise ist das auf die Zielgruppe zurückzuführen. Denn traditionell verrät man bei OEM-Laufwerken weder einen Preis noch die jeweiligen TBW-Werte. Entsprechend lässt sich vor allem die Haltbarkeit der SSD nur schwer einschätzen, mehr als eine grobe Aussage lässt sich nicht treffen.

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Bekannt ist hingegen, dass es die XG6 vorerst in drei Größen mit 256, 512 und 1.024 GB geben wird. Wie auch beim Vorgänger XG5 (Test) setzt man auf das übliche M.2-2280-Format (22 mm breit, 80 mm lang). Damit lässt sich die SSD auf nahezu allen aktuellen Mainboards verbauen, einzig in kompakten Notebooks dürfte der Platz fehlen. Hier wäre eine BGA-Version zum Auflöten hilfreich, die Toshiba anders als bei der BG3 (Test) aber nicht anbietet. Dafür lässt man seinen Partnern wieder die Wahl zwischen SED- und Non-SED. Letztere Varianten müssen ohne Hardware-seitige Verschlüsselung auskommen, die SED-Modelle (Self Encrypting Drive) unterstützen hingegen TCG OPAL 2.01. Inwiefern die maximalen Transferraten der SED-Varianten abweichen, ist nicht bekannt. Bei der XG5 fiel das Schreib- und Lesetempo zwischen 50 und 120 MB/s geringer aus.

Ebenfalls noch nicht bekannt ist, ob es erneut einen P-Ableger geben wird. Gegenüber der XG5 soll sich die XG5-P vor allem für leseintensive Zwecke eignen, zudem fallen die Transferraten insgesamt etwas höher aus. Ob eine XG6-P signifikant schneller sein könnte, ist angesichts der Schnittstellenlimitierungen sowie das Controllers fraglich. Allerdings könnte ein größerer DRAM-Cache im Alltag beschleunigend wirken - ähnliches konnte im Vergleich zwischen XG5 und XG5-P beobachtet werden.

Technische Daten Toshiba XG6
Toshiba XG6 (KXG60ZNV1T021P1MDA)
Straßenpreis (ca.) -
Produktseite business.toshiba-memory.com/de-de/
Formfaktor M.2
Interface PCIe 3.1 x4
Protokoll NVMe 1.3a
Firmware AGXA4001
Kapazität Testmuster (lt. Hersteller) 1.024 GB
Kapazität (formatiert, laut Windows) 953 GB
Verfügbare Kapazitäten 256 GB
512 GB
1.024 GB
Cache512 MB LPDDR3 (1.024 GB)
Controller Toshiba TC58NCP090GSD
ChipartToshiba BiCS 4 TLC
Max. Lesen Non-SED (lt. Hersteller) 3.180 MB/s
Max. Lesen SED (lt. Hersteller) ?
Max. Schreiben Non-SED (lt. Hersteller)2.960 MB/s
Max. Schreiben SED (lt. Hersteller)?
Herstellergarantie 5 Jahre oder Erreichen der TBW
Lieferumfang SSD

Auch wenn Toshiba aufgrund der OEM-Ausrichtung keine Preise nennt, sind Rückschlüsse auf die vermutlich wichtigsten direkten Konkurrenten dennoch möglich. Denn mit der SSD PM961 bietet Samsung eine in weiten Teilen vergleichbare OEM-SSD an, hinzu kommt die ebenfalls oft in Komplettrechnern anzutreffenden Modelle SSD 970 EVO (Test).


Das Highlight der XG6 ist zweifelsfrei der verwendete BiCS-4-NAND-Flash. Mit seinen 96 Schichten ermöglicht er höhere Speicherdichten, was letztlich in geringeren Preisen resultieren soll. Der zusätzliche Sprung von TLC (3 Bit pro Zelle) zu QLC (4 Bit pro Zelle) hätte diesen Effekt noch verstärkt. Aufgrund von zu hohen Qualitätsschankungen verzichtet Toshiba zumindest vorerst aber noch auf den Einsatz der QLC-Technik. Und auch an anderer Stelle bleibt es trotz zusätzlicher Schichten bei einem bekannten Limit: Mehr als 512 GBit fassen die Dies weiterhin nicht. Eine Kapazität von mehr als 2 TB ist im Format M.2 2280 somit auch weiterhin nur dann möglich, wenn es sich nicht um ein Single-Sided-Design handelt, was wiederum den Einsatz in flachen Notebooks erschweren würde. Denn die XG6 ist im Falle der getesteten 1-TB-Version mit ihren zwei NAND-Packages - bestehend aus jeweils acht Dies zu je 512 GBit - sowie dem Controller und DRAM-Cache gut gefüllt. Zumindest für die 256-GB-Variante der XG6 greift Toshiba auf 256-GBit-Dies zurück, was den Transferraten zugute kommt. Welche Chips für die 512-GB-SSD genutzt werden, ist hingegen noch unbekannt.

Die im Vergleich zur XG5 höheren Transferraten gehen hingegen nicht zwangsläufig auf die neue BiCS-Generation zurück. Stattdessen ist hierfür in erster Linie der nun genutzt Toggle NAND Mode 3.0 verantwortlich. Der hebt die Zahl der Transaktionen pro Sekunde um 50 % auf 667 bis 800 MT an, was sich vor allem beim Schreiben bemerkbar machen soll; in der Spitze verspricht Toshiba 2.960 MB/s - beim Vorgänger waren es nur 2.100 MB/s. Gleichzeitig sollen die Latenzen in bestimmten Bereichen niedriger ausfallen - ein Kritikpunkt bei der XG5 und XG5-P. An anderer Stelle dürften alte Schwächen, bzw. Einschränkungen wieder auftreten. Denn Toshiba setzt bei der XG6 erneut auf den eigenen Controller TC58NCP090GSB, über den es nach wie vor nur wenig zu berichten gibt. Das Vorhandensein von acht Speicherkanälen gilt als sicher, darüber hinaus lässt sich abseits des Flip-Chip-Designs nichts sagen. In Bezug auf die Leistungsfähigkeit gibt es inzwischen leistungsfähigere Modelle, mit Blick auf die Effizienz schneidet der Toshiba-Controller aber nach wie vor gut ab.

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Beibehalten hat Toshiba darüber hinaus einen SLC-Cache, der beim Schreiben eine höhere Transferleistung als für TLC-Laufwerke üblich ermöglichen soll. Allerdings wurden kleinere, nicht näher dokumentierte Änderungen vorgenommen. Dazu dürfte den Messungen zufolge eine Vergrößerung des Caches gehören: Beträgt die Kapazität bei der XG5 noch etwa 8 bis 10 GB, dürften es nun etwa 20 GB sein. Denn bis zu diesem Punkt schreibt die SSD Daten mit bis zu etwa 2.500 MB/s, anschließend bricht das Tempo auf etwa 1.500 MB/s ein. Ab etwa 133 am Stück geschriebenen GB sind dann regelmäßige Einbrüche auf nur noch 600 MB/s zu beobachten. Ein Grund hierfür dürfte das Verschieben der Daten in den TLC-Bereich der XG6 sein, das sich erst spät bemerkbar macht.

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Keine Rolle spielt dabei die Temperatur. Wie auch schon bei der XG5 kommt es nicht zu hitzebedingten Drosselungen. Zwar erwärmt sich die XG schnell, mehr als 77 °C wurden beim sequentiellen Schreiben aber nicht erreicht. Die Transferrate lag während des gesamten Temperaturtests bei etwa 2.500 MB/s. Welchen Grenzwert Toshiba festgelegt hat, ist noch nicht bekannt. Bislang gewonnene Daten deuten aber darauf hin, dass die Schwelle wie beim Vorgänger bei 80 °C liegt. In schlecht belüfteten Gehäusen könnte der Einsatz eines Heatspreaders somit ratsam sein.

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Zur Haltbarkeit lässt sich bislang kaum etwas sagen. Nicht nur, dass Toshiba wie bei OEM-Laufwerken üblich keine TBW-Daten veröffentlicht, auch Angaben zur MTBF fehlen. Übernimmt man diese von der XG5, wären es 1,5 Mio. Stunden. Die Garantie deckt einen Zeitraum von fünf Jahren ab.

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 - - -

Beim Energiebedarf der XG6 egalisieren sich in der Theorie zwei Veränderungen gegenüber dem Vorgänger nahezu vollständig. Denn während die höheren Schreibraten in Verbindung mit der Steigerung der Transaktionen zu einem höheren Bedarf führen, sorgt die Verringerung der NAND-Spannung von 1,8 auf nun nur noch 1,2 V für einen Ausgleich. Was von diesem Versprechen in der Praxis übrig bleibt, hängt vom jeweiligen Einsatz ab. Denn während der Bedarf laut Toshiba beim Lesen mit 4,2 W (XG5: 4,5 W) angegeben wird, sind es beim Schreiben nun 4,7 statt wie bisher 3,4 W. Im Test konnten beim Lesen und Schreiben 5 bis 6 W gemessen werden. Im L1.2-Modus werden 3 mW versprochen.


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

In Iometer zeigt sich deutlich, dass Toshiba die Leistung beim Schreiben gesteigert hat. Gegenüber dem Vorgänger bietet die XG6 ein um bis zu 45 % höheres Tempo, im Schnitt liegt das Plus bei 10 bis 15 %. Beim Lesen fällt der Zuwachs hingegen geringer aus - was angesichts der offiziell Daten nicht überrascht. Um mehr als etwa 10 % liegt die neue SSD hier nicht vor der XG5. Mit den beiden Topmodellen aus dem Hause Samsung kann man aber dennoch nicht mithalten: Nur vereinzelt erreicht man das Niveau der SSD 970 Pro und SSD 970 EVO.


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)