PS5016-E16: Phison zeigt ersten PCIe-4.0-SSD-Controller

AMD wird Mitte dieses Jahres die erste PC-Plattform mit PCI Express 4.0 auf den Markt bringen. Neben Grafikkarten sollen unter anderem auch SSDs die neue Schnittstelle nutzen. Phison hat auf der CES den kommenden PCIe-4-Controller PS5016-E16 vorgeführt. In der Demo wurden mehr als 4.000 MB/s via PCIe 4.0 x4 erreicht.

Es ist nicht der allererste SSD-Controller mit PCIe 4.0, aber einer der ersten für den Verbrauchermarkt, der nach Angaben von Phison im dritten Quartal 2019 in ersten SSDs zu erwarten ist. Phison bietet seine Controller und sogar komplette Referenzdesigns samt Firmware für SSD-Anbieter zum Kauf an. Zu den zahlreichen Abnehmern zählen kleine wie große Hersteller; erst jüngst hat Seagate neue SSDs mit Phison-Controller in Aussicht gestellt.

Phison-Demo mit über 4 GB/s über PCIe 4.0 x4

Die wesentliche Neuerung von PCIe 4.0 gegenüber PCIe 3.0 ist die Verdoppelung der Datenrate auf nun bis zu 16 GT/s. Über eine Datenleitung sollen brutto knapp 2 GB/s übertragen werden – 1.969 MB/s sind es abzüglich Overhead. Der Phison PS5016-E16 nutzt vier Leitungen (PCIe 4.0 x4), über die brutto 7.877 MB/s und netto voraussichtlich rund 7.000 MB/s übertragen werden könnten. Das Demo-System auf der CES erreichte allerdings „nur“ rund 4.100 MB/s lesend und 4.200 MB/s schreibend, wobei der eingesetzte 96-Layer-TLC-NAND von Micron die Leistung limitieren soll.

Laut Phison sollen SSDs mit dem E16-Controller in Verbindung mit schnellerem Flash-Speicher wie Toshibas BiCS4 eine Leistung von bis zu 4.800 MB/s lesend und 4.400 MB/s schreibend erreichen. Auch dies reizt PCIe 4.0 x4 noch lange nicht aus, stellt aber einen deutlichen Zuwachs gegenüber bisherigen PCIe-3.0-x4-SSDs dar, die bis zu 3.600 MB/s schaffen, dabei aber bereits an das Limit der Schnittstelle stoßen.

Der PS5016-E16 soll über insgesamt vier Kerne verfügen: „dual-core ARM controller paired with two of Phison's proprietary CO-X processor cores“, berichtet Tom's Hardware aus Las Vegas. Offiziell nennt Phison acht NAND-Channel und insgesamt 32 Chip-Enable-Pins (CE), also vier pro Speicherkanal. Diesbezüglich zieht der E16 mit dem noch amtierenden Flaggschiff PS5012-E12 also gleich. Auch DRAM-Support und LDPC-Fehlerkorrektur bieten beide.

• PCIe Gen 4x4 NVMe
• 8 Channels with 32 CEs
• NAND Interface of 800MT/s Support
• DDR4 Interface of 1600Mb/s Support
• 3D TLC & QLC Support
• Designed with Phison's 4th Gen LDPC Engine

Schlüsselmerkmale des PS5016-E16 laut Phison

Für die CES-Demo hat Phison eine „Gen4HOST add-in-card“ von PLDA genutzt, die Signale vom PC mit PCIe 3.0 x16 auf PCIe 4.0 x8 wandelt. Wie eingangs erwähnt, wird die erste PC-Plattform mit PCIe 4.0 erst für Mitte des Jahres erwartet. Dann will AMD seine Ryzen-3000-CPUs (Matisse) mit Zen-2-Architektur und PCIe Gen4 samt neuen Mainboards auf den Markt bringen. In Las Vegas wird gemunkelt, dass auch ältere Mainboards zumindest teilweise PCIe 4.0 unterstützen könnten.

Als direkter Konkurrent von Phison plant auch Silicon Motion eine neue Controller-Generation mit PCIe Gen4. Laut einer durchgesickerten Roadmap soll der SM2264 mit ebenfalls acht Kanälen und PCIe 4.0 x4 den Anfang machen.

	Phison PS5016-E16*	Phison PS5012-E12	Phison PS5007-E7	SMI SM2262EN
Schnittstelle	PCIe 4.0 x4	PCIe 3.0 x4
Protokoll	NVMe ?	NVMe 1.3	NVMe 1.1b	NVMe 1.3
NAND-Channel	8
CE/Channel (gesamt)	4 (32)		8 (64)	4 (32)
DRAM	✓
ECC	LDPC		BCH	LDPC
Seq. Read	bis 4.800 MB/s	3.200 MB/s	2.600 MB/s	3.500 MB/s
Seq. Write	bis 4.400 MB/s	3.000 MB/s	1.300 MB/s	3.000 MB/s
4K Random Read	bis 900.000 IOPS	600.000 IOPS	300.000 IOPS	370.000 IOPS
4K Random Write	bis 900.000 IOPS	600.000 IOPS	200.000 IOPS	300.000 IOPS
*Leistungswerte laut Schätzung von Phison

Weitere Themen auf der CES sind externe SSDs mit Thunderbolt 3 auf Basis von Phison PS5008-E8 (PT30) und PS5012-E12 (PT32). Der PS5013-E13T mit PCIe 3.0 x4, aber ohne DRAM-Cache, soll unter anderem auf M.2-SSDs mit bis zu 2 TB und 2.500 MB/s eingesetzt werden. Bei microSD-Speicherkarten findet Phisons PS8131 Verwendung.

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