Samsung 850 Evo im Test: SSD mit gestapeltem 3D NAND und MGX-Controller

Die Samsung 850 Evo SSD

Mit guter Leistung und günstigen Preisen erwies sich die SSD-Serie 840 Evo von Samsung als Erfolg im Endkundenhandel. Der Nachfolger 850 Evo bringt mit 3D-TLC-NAND-Flash und MGX-Controller einige Neuerungen mit sich. Versprochen werden Verbesserungen in puncto Geschwindigkeit, Leistungsaufnahme und vor allem der Haltbarkeit der Speicherzellen. Der Test geht diesen Verheißungen auf die Spur.

Technische Übersicht

Wie schon im Vorfeld bekannt wurde, erscheint die 850-Evo-Serie mit vier Modellen mit 120 bis 1.000 GB Kapazität. Für den Test stellte der Hersteller die 2,5-Zoll-Varianten mit 250, 500 und 1.000 GB zur Verfügung. Das Modell mit 750 Gigabyte wird nicht mehr angeboten.

Wie bei der 840 Evo wird es auch eine mSATA-Version geben, die Anfang 2015 auf den Markt kommt. Für den gleichen Zeitraum sind zudem erstmals M.2-Varianten der Mainstream-Serie vorgesehen.

	Samsung 850 Evo	Samsung 840 Evo
Kapazitäten	120/250/500/1.000 GB	120/250/500/750/1.000 GB
Formate	2,5 Zoll, mSATA, M.2	2,5 Zoll, mSATA

Die Modelle mit 120 bis 500 GB sind mit dem neuen MGX-Controller versehen. Der Zweikern-Prozessor ist laut Samsung insbesondere auch im Hinblick auf die Leistungsaufnahme beim Schreiben „für kleinere Speicherkapazitäten optimiert“ und unterstützt über vier Kanäle maximal 512 GB Speicher. Aus diesem Grund eignet er sich nicht für das Modell mit 1.000 GB Nutzkapazität, das erneut auf dem MEX-Controller der Vorgänger basiert, der drei Kerne und acht Speicherkanäle aufweist. Als Zwischenspeicher dient erneut LPDDR2-DRAM mit 256 MB bis zu 1.024 MB, die Schnittstelle zur Anbindung an das System bleibt bei SATA 6 Gb/s.

	850 Evo 120 GB	850 Evo 250 GB	850 Evo 500 GB	850 Evo 1.000 GB
Controller	MGX 2 Cortex-R4-Kerne 400 MHz 4 Kanäle			MEX 3 Cortex-R4-Kerne 400 MHz 8 Kanäle
Cache	256 MB LPDDR2	512 MB LPDDR2		1.024 MB LPDDR2
Speicherchips	1	2	4	8
NAND-Dies/Chip	8 × 128 Gbit

Die größte Neuerung betrifft den Speicher: Erstmals kommt Samsungs V-NAND mit nun 3 Bit pro Speicherzelle zum Einsatz. Bei planarem NAND-Flash sind die Strukturen mittlerweile so klein, dass eine Grenze erreicht wird, bei der weitere Strukturverkleinerungen zu Problemen durch Ladungsverluste und Interferenzen führen. Deshalb sind mittlerweile alle großen NAND-Hersteller dabei, sogenannten 3D-NAND zu entwickeln, der nicht mehr auf einen klassischen Floating-Gate-Transistor setzt, sondern zylindrische Zell-Strukturen aufweist, die diese Probleme bauartbedingt reduzieren. Die einzelnen Zell-Schichten lassen sich übereinander stapeln und sind vertikal miteinander verbunden. Die dreidimensionale Bauweise ermöglicht zum einen eine höhere Datendichte in Relation zur Chipfläche und soll zum anderen in puncto Leistung und Leistungsaufnahme Vorteile bieten.

Wie beim V-NAND der 850 Pro verfügt ein Die über 32 solcher Schichten, bei späteren Generationen soll sich die Anzahl weiter erhöhen. Während bei der 850 Pro pro Speicherzelle zwei Bit geschrieben werden, sind es bei der 850 Evo hingegen drei Bit. Entsprechend steigt die Kapazität pro Die von rund 86 Gbit um 50 Prozent auf 128 Gigabit.

In puncto unterstützter Funktionen bietet die 850 Evo den gleichen Umfang wie die 840 Evo. Dazu gehören diverse Verschlüsselungsstandards wie AES 256, TCG Opal 2.0 und Windows eDrive. Neu ist der Device-Sleep-Modus, der eine deutlich geringere Leistungsaufnahme im Bereitschaftszustand bei Notebooks ermöglicht.

Transferraten und Haltbarkeit

Die spezifizierten sequenziellen Transferraten liegen mit maximal 540 MB/s lesend und 520 MB/s schreibend auf dem Niveau der 840 Evo. Leistungsverbesserungen gegenüber dem Vorgänger verspricht Samsung im Bereich des wahlfreien Schreibens kleiner Datenblöcke sowie der „im Alltag erlebten Performance“. Dazu sollen Optimierungen in den Bereichen Controller, DRAM-Cache und Firmware beitragen.

Die Höchstwerte beim sequenziellen Schreiben sind allerdings mit einer Fußnote zu versehen, denn wie bei der 840 Evo bedient sich Samsung eines „Tricks“ um die Schreibleistung zu erhöhen: Die Funktion nennt sich abermals „TurboWrite“ und ist ein zusätzlicher Schreib-Cache, bei dem ein kleiner Teil des TLC-Speichers statt mit 3 Bit mit nur einem Bit pro Zelle (SLC) beschrieben wird, was schneller vonstattengeht. Sofern die zu schreibenden Daten in diesen SLC-Cache, der je nach Modell 3 bis 12 GB groß ist, hineinpassen, wird somit auch bei den kleinen Varianten der Serie eine hohe Schreibleistung ermöglicht.

Kapazität	120 GB	250 GB	500 GB	1 TB
TurboWrite-Puffer	3 GB		6 GB	12 GB
seq. Schreiben TurboWrite	520 MB/s
seq. Schreiben nach TurboWrite	150 MB/s 840 Evo: 140 MB/s	300 MB/s 840 Evo: 270 MB/s	500 MB/s 840 Evo: 420 MB/s	520 MB/s 840 Evo: 420 MB/s

Sobald die Datenmenge den TurboWrite-Cache überschreitet, fallen die Transferraten bei den kleineren Modellen deutlich ab. Für die tägliche Nutzung im Privatbereich mit in der Regel kleineren Schreibaufgaben reicht der Cache allerdings oftmals aus und erweist sich somit als deutliche Beschleunigung. Das Flaggschiff mit 1.000 GB bleibt dank hoher Parallelisierung durch genügend Flash-Speicher unangetastet und auch das 500-GB-Modell arbeitet ohne TurboWrite nur wenig langsamer.

Für zusätzliche Beschleunigung soll der optionale „RAPID Mode“ sorgen, der sich über die mitgelieferte Magician-Software aktivieren lässt. Dahinter verbirgt sich nichts anderes als ein zusätzlicher Cache, der sich eines Teils des Arbeitsspeichers bedient. Wie bei der Samsung 850 Pro kommt die Version 2.0 des RAPID Mode zum Einsatz, mit der sich bis zu 4 GB RAM als Cache reservieren lassen. Während in Benchmarks hohe Leistungsgewinne zu verzeichnen sind, überzeugte der RAM-Cache in praktischen Anwendungen nicht. Aus Sicht der Redaktion ist der Arbeitsspeicher sinnvoller zu verwenden. Im Zweifelsfall können Nutzer jedoch leicht selbst prüfen, ob der RAPID Mode die ein oder andere Anwendung nicht doch beschleunigt.

	Total Bytes Written (TBW)	Garantie	GB pro Tag*
Samsung 850 Pro	150 TB	10 Jahre	40
SanDisk Extreme Pro	80 TB	10 Jahre	21
Samsung 850 Evo (120/250 GB)	75 TB	5 Jahre	40
Samsung 850 Evo (500/1000 GB)	150 TB	5 Jahre	80
Samsung 840 Evo	44 TB	3 Jahre	40
Crucial MX100/M550	72 TB	3 Jahre	65
*Werte abgerundet

Das Hauptargument für die nächste „Evolutionsstufe“ von Samsungs Mainstream-SSD-Serie ist nach Herstellerangaben die Verbesserung der Haltbarkeit durch den Einsatz von 3D-NAND. Samsung spricht von einer „verdoppelten Langzeithaltbarkeit“ und untermauert diesen Anspruch mit einer Erhöhung der Garantiezeit von drei auf fünf Jahre, wie sie sonst meist den Topmodellen vorbehalten ist. Analog fällt die Angabe zur garantierten Gesamtschreibdatenmenge (Total Bytes Written) mit 75 respektive 150 Terabyte TBW für dieses Segment sehr hoch aus, womit sowohl 840 Evo als auch Crucials MX100 überboten werden.