Samsung SSD 970 Evo Plus im Test: V-NAND mit 96 Lagen für ein + an Leistung

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Update 22.1.2019 16:00 Uhr Daniel Albers

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 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 somit 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 Tests 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.

An den Temperaturverläufen ist zu erkennen, dass die 970 Evo Plus sowohl beim Schreiben also auch beim Lesen bei 83 °C gedrosselt wird. Beim Unterschreiten des Schwellenwertes wird die thermische Drosselung sofort wieder gelöst. In Folge dessen zeigt die 970 Evo Plus eine stark schwankende Transferrate beim Betrieb mit einer Temperatur von um 83 °C. Das liegt 13 °C über der Temperatur, die laut Datenblatt als maximale Betriebstemperatur zulässig sind.

Gedrosselt reduziert die 500 GB große 970 Evo Plus die Leistung von 3,5 GB/s auf 2,1 GB/s (-40 Prozent) beim Lesen, auch die Evo fällt dahin zurück. Beim Schreiben wird die Datenrate von 2,5 GB/s auf 1,8 GB/s (-28 Prozent) reduziert. Bei der Evo ohne Plus geht es hingegen bis auf 1,4 GB/s herunter.

Durch die höhere Datenrate der Samsung 970 Evo Plus vor dem Einbremsen ist es im Verhältnis zur 970 Evo möglich eine größere Datenmenge auf die SSD zu schreiben, bis der „Enhanced Dynamic Thermal Guard (DTG)“ greift.

Der Test mit einer Samsung 970 Evo Plus (500 GB) und der 970 Evo (500 GB) zeigt: Bis zur Drosselung durch den „Enhanced Dynamic Thermal Guard“ der 970 Evo Plus vergehen 120 Sekunden und die SSD schreibt bis dahin im Mittel mit 796 MB/s schneller als die 970 Evo, deren Drosselung 29 Sekunden später einsetzte. Es ergibt sich für diesen Test ein zusätzlicher Datentransfer von (120 s * 796 MB/s – 29 s * 2,454 GB/s) / (1024^3) = 22,68 GB.

Zum Kupfer-Aufkleber gesellt sich eine Nickelbeschichtung

Um das Verhalten der Samsung SSD 970 Evo Plus unter Dauerlast weiter zu optimieren, ist der Phoenix-Controller auch in diesem Fall 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.

Neuzustand und Leistungsabfall

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

Bei der Leistungsbeständigkeit zeigt die Samsung 70 Evo Plus das bekannte Verhalten der 970 Evo (Test). Alle Werte sind bis auf kleine Abweichungen konstant, außer beim 4KiB Q8T8 Schreibtest. Bei der 970 Evo Plus mit 500 GB fällt die Leistung hier um 33,82 Prozent ab.

Leistungsbeständigkeit

Der Consistency Tests des PCMark 8 benötigt auch auf schnellen Laufwerken viel Zeit. Die Ergebnisse werden nachgereicht, sobald sie vorliegen. Für diesen Einsatzzweck, also über Stunden anhaltende Zugriffe, ist die Evo Plus wie die Evo allerdings auch nicht gedacht.