Samsung SSD 950 Pro: Temperatur und Leistung im Schlagabtausch

Schnelle PCIe-SSDs werden warm

Schon der Test der Samsung SM951 mit AHCI-Protokoll hat gezeigt, wie heiß PCIe-SSDs im M.2-Format ohne Kühler werden können. Doch nicht nur das: Die hohen Temperaturen reduzieren unter Umständen auch die Leistung.

Erste Hinweise, dass die Temperatur auch bei Samsungs neuer SSD und der zum Vergleich herangezogenen NVMe-Variante der SM951 zum limitierenden Faktor wird, lieferte der Test der Samsung 950 Pro mit deutlichen Einbrüchen der Schreibrate. Lediglich die langsamer schreibende 256-GB-Version der 950 Pro blieb davon verschont. Auch die Messungen mit Iometer bei zweiminütiger Dauerlast offenbarten, dass das Ausgangsniveau beim Schreiben, aber auch beim Lesen nicht immer bis zum Ende gehalten werden kann.

Die Beobachtungen sind Grund genug, dem Thema temperaturabhängige Leistung an dieser Stelle ein besonderes Augenmerk mit diversen weiteren Messungen zu widmen. Der zuvor veröffentlichte ComputerBase-Test der Samsung SSD 950 Pro geht näher auf die Aspekte Leistung, Technik und Ausstattung ein.

Samsungs Dynamic Thermal Guard

Grund für eine sinkende Leistung bei Dauerlast ist Samsungs Dynamic Thermal Guard, eine Technik zum Schutz vor Überhitzung. Ab einer gewissen Maximaltemperatur wird die Leistung der SSD gedrosselt, um eine weitere Aufheizung der Elektronik zu verhindern. Einen ähnlichen Überhitzungsschutz kennt man auch von klassischen CPUs, die sich bei zu hoher Temperatur herunter takten. Das gleiche geschieht hier mit dem Prozessor der SSD: dem Controller.

Samsung erklärt die Leistungsdrosselung zum Schutz vor Fehlern für nötig und geht davon aus, dass sie im praktischen Einsatz keine Leistungseinbußen verursacht. Der Hersteller nennt offiziell einen Temperaturbereich zwischen 0 und 70 ° Celsius für den Betrieb der 950 Pro, dabei sei eine „angemessene Entlüftung notwendig“.

Hohe Arbeitslasten führen bei SSDs immer zu erhöhter Abwärme. Sollte diese gewisse Schwellenwerte überschreiten, so können Fehler auftreten, die Samsung schon im Vorfeld abfängt. Als Marktführer im Consumer-SSD-Segment besetzt [sic] auch die SSD 950 PRO die Funktion Dynamic Thermal Guard bzw. Dynamic Thermal Throttling, welche die Temperatur im Hintergrund immer überwacht und die Leistungsabgabe so steuert, dass es nicht zu Überhitzungen kommen kann. In der Praxis sind die Eingriffe dieser Funktion so, dass Samsung nicht mit Performance-Einflüssen rechnet.

Auszug aus dem Reviewer Guide zur Samsung 950 Pro

Testbedingungen

Als „Werkzeuge“ für die erweiterten Temperaturtests dient Iometer zur Simulation einer fünfminütigen Dauertransferlast sowie Hard Disk Sentinel zur Protokollierung der vom Sensor der SSD übermittelten Temperaturen. Dass die Sensordaten der Realität entsprechen, wurde mit einem Infrarotthermometer überprüft, das auf der Oberseite des Controller-Chips nur geringfügig niedrigere Temperaturen anzeigte als die Software.

Der Entwickler von Hard Disk Sentinel hat ComputerBase eine modifizierte Version des Überwachungstools zur Verfügung gestellt, welche ein Temperaturprotokoll mit Zeitstempel erstellt. Während das populäre CrystalDiskInfo die neuen Samsung-SSDs gar nicht erkannte, konnte die jüngste Beta-Version (4.60.10b) von Hard Disk Sentinel zumindest die Temperaturen als SMART-Wert auslesen.

Für die vorangegangenen Leistungstests wurden die neuen Samsung-SSDs aus Gründen der Vergleichbarkeit wie alle anderen behandelt: Die SSDs steckten im offenen Testaufbau, ohne aktive Be- oder Entlüftung und – vom CPU-Kühler (Intel Boxed) einmal abgesehen – praktisch ohne Luftstrom auf dem Mainboard. Dieses Szenario wird in den folgenden Diagrammen und Tabellen als „offenes System“ beschrieben.

Darüber hinaus wurde die Testplattform in ein Gehäuse mit Lüftern eingebaut, um den Einfluss eines typischen Luftstroms auf die Temperaturen der SSDs zu untersuchen. Dabei kam das Fractal Design Define XL zum Einsatz, das als schallgedämmtes Modell nicht zu den am besten belüfteten Gehäusen zählt. Dieser Nachteil wurde durch eine üppige Lüfterbestückung mit drei 140-mm-Lüftern (zweimal Front, einmal Heck) sowie dem 180-mm-Lüfter unterhalb des Deckels ausgeglichen. Dieses Szenario wird nachfolgend als „im Gehäuse, 4 Lüfter, ohne Grafikkarte“ bezeichnet.

Für noch mehr „Praxisnähe“ sorgte der Einsatz einer Mittelklassegrafikkarte in Form einer Radeon HD 7870 von Gigabyte, die direkt in dem PCIe-Slot oberhalb des M.2-Steckplatzes für die SSDs montiert wurde. Deren seitlich offener Windforce-Kühler entpuppte sich als einzig wirksame Maßnahme zur deutlichen Reduzierung der SSD-Temperatur. Beim Einsatz der Grafikkarte wurden drei Lüfter abgestellt und nur der Hecklüfter parallel betrieben – das Szenario ist entsprechend als „im Gehäuse, Hecklüfter, mit Grafikkarte“ gekennzeichnet.

Auf den ebenfalls denkbaren Einsatz eines direkt auf der SSD montierten Passivkühlkörpers wurde verzichtet, da nicht sichergestellt werden konnte, dass sich dieser ohne Spuren zu hinterlassen wieder entfernen lässt. Da die vom Hersteller bereitgestellten Muster noch anderen Redaktionen dienlich sein werden, war dieser Weg keine Option. Durch den minimalen Abstand zwischen M.2-SSD und Grafikkarte ist diese Form der Kühlung ohnehin nicht immer eine Option, es sei denn, Grafikkarte und M.2-Slot sind weiter voneinander entfernt.