SSD 970 Evo/Pro im Test: Samsung baut den Vorsprung weiter aus

Temperatur & Drosselung

Aktuelle PCIe-SSDs im M.2-Format haben das Problem, dass die Verlustleistung in Form von Wärme bei sequentiellen Zugriffen größer ist als die, die SSDs über natürliche Konvektion bei typischen Umgebungstemperaturen an die Umgebung abgeben können. Als Resultat steigt die Temperatur der SSD mit der Dauer der Zugriffe an. Um die SSD vor möglichen negativen Einflüssen bei zu hoher Temperatur zu schützen, greift eine in der Firmware implementierte Drosselung beim Erreichen einer vom Hersteller definierten maximalen Temperatur. Die folgenden Diagramme zeigen, welche maximale Temperatur der Hersteller gewählt hat und wie sich die thermische Drosselung auswirkt.

Testbeschreibung

Die SSDs befinden sich während der nachfolgenden Tests in mit einer PCIe‑x4‑M.2‑Adapterkarte im zweiten PCIe‑x16‑Slot auf dem MSI Z270 Carbon. Alle weiteren PCIe Slots des Boards sind nicht bestückt. Auch eine dedizierte GPU ist damit nicht im System verbaut und versperrt weder den Luftstrom noch gibt sie eigene Abwärme ab. Das Gehäuse Phanteks Eclipse P400 ist an der linken Seite geöffnet. Vor der Durchführung des Test wird abgewartet, bis sich die Temperatur der SSD im Leerlauf stabilisiert hat. Die Schreib- und Lesezugriffe im anschließenden Test haben eine Blockgröße von 128 KiB und werden mit einer Warteschlangenlänge von 32 ausgeführt. Die Messwerte werden im Intervall von einer Sekunde erfasst.

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An den Temperaturverläufen ist zu erkennen, dass die 970 Evo sowohl beim Schreiben also auch beim Lesen eine höhere Verlustleistung als die 970 Pro aufweist und sich aus diesem Grund schneller erwärmt. Ferner ist zu erkennen, dass die Evo erst bei 83 °C gedrosselt wird, bei der Pro liegt die Schwelle bei 79 °C.

Die Datenrate bei der Pro reduzierte sich bei thermischer Drosselung beim Lesen von 3,6 GB/s auf ~2,3 GB/s und beim Schreiben von 2,3 GB/s auf ~1,6 GB/s. Die Evo reduziert die Leistung von 3,5 GB/s auf 2,1 GB/s beim Lesen und von 2,5 GB/s auf ~1,4 GB/s beim Schreiben.

Zum Kupfer-Aufkleber gesellt sich eine Nickelbeschichtung

Um das Verhalten der Samsung SSD 970 Pro/Evo unter Dauerlast weiter zu optimieren, ist der Phoenix-Controller mit Nickel beschichtet um den Wärmetransport zu verbessern. Das führt in Kombination mit dem Kupfer-Aufkleber, der sich auch bei dieser Serie auf der nicht bestückten Rückseite des M.2-Moduls befindet, laut Samsung dazu, dass die 970 die spezifizierte Leistung erbringen kann.

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Durch die höhere Datenrate der Samsung 970 Pro ist es im Vergleich zur 960 Pro möglich eine größere Datenmenge auf die SSD zu schreiben, bis der „Enhanced Dynamic Thermal Guard (DTG)“ greift. Laut der Dokumentation von Samsung ist es beim Vergleich zwischen der 970 Pro mit der 960 Pro möglich sequentiell 67 GB mehr zu schrieben, bis die SSD durch das Eingreifen der Enhanced Dynamic Thermal Guard“ Funktion gedrosselt wird. Bei der Evo sollen es noch 32 GB sein. Da die Kapazitäten der SSDs, mit den die Werte ermittelt wurde, nicht genannt wurden, wurde der Test nachgestellt.

Der nachgestellte Test mit einer Samsung 960 Pro (512 GB) und der 970 Pro (512 GB) zeigt: Bis zur Drosselung durch den „Enhanced Dynamic Thermal Guard“ auf der 970 Pro vergehen 113 Sekunden und die SSD schrieb bis dahin im Mittel mit 348 MB/s schneller als die 960 Pro, deren Drosselung wenige Sekunden später einsetzte. Es ergibt sich für diesen Test ein zusätzlicher Datentransfer von (113 s * 348 MB/s) / (1024^3) = 36,6 GB. In der obigen Grafik entspricht das der grünen Fläche.

Neuzustand und Leistungsabfall

Zur Überprüfung der Leistungsbeständigkeit dient abermals der Benchmark CrystalDiskMark. Mit ihm werden Transferraten der SSDs zunächst im leeren Auslieferungszustand sowie bei fast vollständiger Befüllung (10 GB frei) überprüft.

	Neuzustand (ohne Daten)	Hoher Füllstand (10 GB frei)	∆ Neuzustand zu hoher Füllstand
Sequenzielles Lesen Q32T1	3561	3561	0 %
Sequenzielles Schreiben Q32T1	2532	2527	0 %
4K Q8T8 Lesen	1540	1523	-1 %
4K Q8T8 Schreiben	1764	1548	-14 %
4K Q32T1 Lesen	364	364	0 %
4K Q32T1 Schreiben	263	262	0 %
4K Q1T1 Lesen	49	49	0 %
4K Q1T1 Schreiben	159	159	0 %
Werte in MB/s

	Neuzustand (ohne Daten)	Hoher Füllstand (10 GB frei)	∆ Neuzustand zu hoher Füllstand
Sequenzielles Lesen Q32T1	3551	3544	0 %
Sequenzielles Schreiben Q32T1	2339	2321	-1 %
4K Q8T8 Lesen	1390	1381	-1 %
4K Q8T8 Schreiben	1761	1751	-1 %
4K Q32T1 Lesen	366	365	0 %
4K Q32T1 Schreiben	269	271	+1 %
4K Q1T1 Lesen	60	60	0 %
4K Q1T1 Schreiben	166	166	0 %
Werte in MB/s

Bis auf die Reduktion um -14% bei der Evo ist die 970 Serie sehr stabil bei der Leistung.

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Leistungsbeständigkeit

Die Samsung 970 Evo und Pro liefern neue Bestmarken für NVMe-SSDs im Consistency Test des PCMark 8. SSDs mit sehr viel Speicherplatz und entsprechend großem Reservespeicher (Spare Area) sind bei diesem Test klar im Vorteil. Die 970 Pro kann sich auch in dieser „Profi“-Disziplin deutlich von der 970 Evo absetzen.

In diesem Benchmark zeigt sich am deutlichsten die Weiterentwicklungen der Serie. Für typische Enthusiasten und Privatanwender gibt es in diesem Zusammenhang aber quasi keine praktischen Anwendungsfälle.