Samsung SSD 870 QVO im Test: Viel Platz und Leistung bis zur QLC-Bremse

Samsungs SSD 870 QVO als zweite Generation der QLC-SSD verhält sich im Test trotz des Wechsels von Speicher und Controller kaum anders als der Vorgänger 860 QVO. Damit bleibt das Schreiben großer Datenmengen jenseits des SLC-Caches die Achillesferse – Standard-Benchmarks erfassen sie allerdings nicht.

Samsungs zweite Generation der QLC-SSD

Mit der SSD-Serie 860 QVO (Test) setzte Samsung Ende 2018 erstmals auf den eigenen QLC-NAND-Flash mit 4 Bit pro Speicherzelle. Das Namenskürzel „QVO“ steht für „Quality and Value Optimized“, was auf die niedrigen Kosten mit dem neuen QLC-Speicher hinweist, der die Basis für günstige Mainstream-SSDs mit SATA-Anschluss bildet.

QLC-NAND bietet eine höhere Speicherdichte und langfristig niedrigere Kosten pro Bit, wodurch Produkte wie SSDs und Speicherkarten günstiger werden sollen. Potentiell ist QLC-NAND allerdings langsamer und weniger haltbar als sein direkter Vorgänger (TLC mit 3 Bit), was durch technische Maßnahmen wie einen Schreibpuffer und eine aufwendige Fehlerkorrektur zumindest teilweise kompensiert wird.

Die erste Client-SSD mit 8 TB? Nicht ganz!

Die Samsung 870 QVO folgt diesem Schema, nutzt im Vergleich zur 860 QVO aber einen neueren QLC-Speicher und auch einen neuen Controller. Damit verspricht der Hersteller nicht nur mehr Leistung, sondern verdoppelt auch den Speicherplatz des Spitzenmodells von 4 TB auf nun 8 TB.

Darüber, dass dies die aktuell „größte Client-SSD der Welt“ sei, wie Samsung behauptet, lässt sich allerdings streiten, denn seit kurzem bietet Sabrent mit der Rocket Q eine 8-TB-SSD im M.2-Formfaktor an. Eigentlich aus dem Enterprise-Segment für Server, verfügt die Micron ION 5210 im gleichen Format der Samsung 870 QVO zudem über nur geringfügig weniger Speicherplatz von 7,68 TB, findet aber auch bei Privatkunden Abnehmer und ist daher mit ähnlicher Technik als heimlicher Konkurrent der 870 QVO mit 8 TB anzusehen.

Vom österreichischen Anbieter Angelbird wurde ebenfalls bereits eine 2,5-Zoll-SSD mit 8 TB für Verbraucher angeboten, doch ist die Verfügbarkeit derzeit nicht gegeben und der Preis extrem hoch.

Neuerungen gegenüber der 860 QVO

Neuer Controller und neuer Speicher

Im Vergleich zur 860 QVO mit 64-Layer-QLC-NAND und MJX-Controller setzt Samsung bei der 870 QVO auf 96-Layer-QLC-NAND (V-NAND V5) und einen MKX-Controller, der mit der Kennung S4LR059 beschriftet ist. Details zum Controller gibt Samsung nicht preis, doch soll dieser einen gegenüber dem Vorgänger verbesserten Fehlerkorrektur-Algorithmus nutzen. Die NAND-Packages sind mit K9XVGB8J1A beschriftet, was die 96-Layer-Generation von den 64-Layer-Chips (K9XVGB8J1M) unterscheidet. Das Testmuster mit 4 TB Nutzspeicher trägt vier auf beide Seiten der Platine verteilte NAND-Packages, die somit je 1 TB Speicherplatz bieten und in sich je acht 1.024-Gbit-Dies vereinen. Plätze für vier weitere Chip-Gehäuse sind reserviert, die beim 8-TB-Modell dann ebenfalls bestückt sind. Der 4 GB große LPDDR4-DRAM-Cache sitzt direkt neben dem Controller. Beim Layout gibt es zur 860 QVO praktisch keinen Unterschied, die ebenfalls 1 TB große NAND-Packages nutzt.

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Auch das PCB der Samsung SSD 860 QVO mit 4 TB bot schon vier weitere Aufnahmen für NAND – eine 8-TB-Version erschien in dieser Serie allerdings nie.

Leichte Leistungssteigerungen

Die neuen Komponenten sollen für mehr Leistung sorgen. Konkret verspricht Samsung marginal höhere sequenzielle Transferraten (im SLC-Cache) von bis zu 560 MB/s lesend (860 QVO: 550 MB/s) und 530 MB/s schreibend (860 QVO: 520 MB/s) sowie rund 13 Prozent mehr IOPS beim wahlfreien Lesen (4K Random Read) mit einer praxisnahen Befehlswarteschlange von QD1. Unter Dauerlast („sustained performance“) soll auch die Leistung beim wahlfreien Schreiben höher ausfallen. Die für Privatanwender eher theoretischen maximalen QD32-Werte sind nahezu unverändert.

In diesem Kontext weist Samsung aber auf eine Änderung der Werte bei der 860 QVO hin: Die Hersteller-Benchmarks wurden inzwischen auf Windows 10 umgestellt, da Microsoft den Support für Windows 7 offiziell eingestellt hat. Es bestehe jedoch beim Schreiben auf die SSD unter Windows 10 eine höhere Latenz als unter Windows 7, weshalb die 4K-Write-IOPS jetzt geringer ausfallen.

Keine Änderungen gibt es im Bereich der Garantie: Die 870 QVO bietet maximal drei Jahre Garantie, alternativ erlischt diese beim Überschreiten der „Total Bytes Written“ (TBW), die erneut bei 360 TB pro Terabyte Speicherkapazität liegen. Für das Testmuster mit 4 TB bedeutet dies 1.440 TB geschriebene Daten, bis die Garantie erlischt.

8 TB bedeuten 8 GB DRAM-Cache

Neben Controller und NAND-Flash stammt auch der DRAM-Cache bei Samsung-SSDs stets aus eigener Produktion. Wie schon bei diversen Serien zuvor setzt der Hersteller auf sparsamen LPDDR4-Speicher. Der Faustregel „1 GB DRAM pro 1 TB NAND-Flash“ bleibt das Unternehmen treu, sodass das 8-TB-Modell ganze 8 GB LPDDR4 besitzt. Mit steigenden Speicherkapazitäten herrscht bei SSDs auch ein wachsender Bedarf an DRAM. Den Weg einer sogenannten DRAM-less SSD, bei der auf diesen Zwischenspeicher aus Kostengründen verzichtet wird, geht Samsung vorerst nicht.

Pseudo-SLC-Cache alias TurboWrite

Beim SLC-Schreibpuffer gibt es ebenfalls keine Änderung gegenüber der 860 QVO. Ein kleiner Anteil von 6 GB ist festgelegt und steht somit immer zur Verfügung. Sofern der nicht mit Nutzdaten belegte Speicher groß genug ist, kommen 36 GB respektive 72 GB dynamischer SLC-Cache hinzu. Ab 2 TB steigt die Größe des dynamischen Caches nicht weiter, sodass auch das 8-TB-Modell maximal 78 GB SLC-Cache (6 GB + 72 GB) besitzt.

Samsung SSD 870 QVO
Kapazität		1 TB	2 TB	4 TB	8 TB
SLC-Cache (TurboWrite)	Standard	6 GB
	Dynamisch	36 GB	72 GB
	Gesamt (max.)	42 GB	78 GB
Sequenziell Schreiben	im SLC-Cache	530 MB/s
	nach dem SLC-Cache	80 MB/s	160 MB/s

Ebenso unverändert ist aber auch die Schreibleistung nach dem SLC-Cache: Selbst die 870 QVO 8 TB mit doppelt so viel Speicherplatz bringt es dann auf nur 160 MB/s beim sequenziellen Schreiben. Eine höhere Schreibleistung durch mehr parallele Zugriffe auf mehr Speicherchips gilt hier also nicht. Die zweite Generation des QLC-NAND von Samsung bietet in diesem Punkt also keine Vorteile.

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Dafür wirbt Samsung aber mit einer höheren Haltbarkeit der für den festen SLC-Cache reservierten Speicherzellen. Der Wechsel von 64 auf 96 Layer soll die „SLC Endurance“ um den Faktor 3,8 steigern.

Spezifikationen: 870 QVO vs. 860 QVO

Der direkte Vergleich der Spezifikationen laut Hersteller verdeutlicht die geringfügigen Unterschiede zwischen Samsung 870 QVO und Samsung 860 QVO. Trotz des Wechsels bei Speicher und Controller bleibt das 8-TB-Modell zumindest bei diesen Eckdaten die größte Neuerung.

Benchmarks

Testsystem

Die nachfolgenden Benchmarks wurden auf einem System mit AMD Ryzen 7 3800X (Test) durchgeführt. M.2-SSDs werden im unteren M.2-Slot des Gigabyte Aorus X570 Master betrieben. Für Belüftung sorgt der 140-mm-Lüfter in der Front des Gehäuses Phanteks Eclipse P400S. Windows 10 Version 1909 mit allen aktuellen Updates ist installiert. Der Schreib-Cache ist aktiviert.

Als Ausnahme von dieser Regel wurde die Samsung Portable X5 SSD an einem Razer Blade 15 2018 mit Intel Core i7-8750H betrieben (Windows 10 1909), das im Gegensatz zum AMD-System über einen Thunderbolt-3-Anschluss verfügt. Der Schreib-Cache war auch hier aktiviert.

CrystalDiskMark

In diesem häufig genutzten Benchmark zeigen sich gegenüber dem Vorgänger nahezu keine Unterschiede. Die 870 QVO ist lediglich beim wahlfreien Lesen (Q1T1) etwa 12 Prozent schneller, womit dieses Versprechen von Samsung auch im unabhängigen Test gehalten wird. Die zum Vergleich herangezogene populäre Crucial MX500 (Test) mit TLC-NAND ist fast überall, wenn auch oft unwesentlich, schneller unterwegs. Das restliche Testfeld mit NVMe (PCIe 4.0: dunkelblau; PCIe 3.0: hellblau) oder USB 3.2 Gen 2 (grün) läuft den drei SATA-SSDs (orange) dank schnellerer Schnittstelle davon.

Praxis: Steam-Ordner transferieren

Wichtiger als synthetische Benchmarks, die theoretische Bestwerte unter Idealbedingungen (im Cache) liefern, sind Messwerte im echten Praxiseinsatz. Beim Schreiben einer größeren Steam-Spielesammlung auf den Datenträger trennt sich oft die Spreu vom Weizen, wenn nämlich mancher SSD der SLC-Cache ausgeht. Bei einer Transfergröße von 38 GB agiert die 870 QVO noch flott und ist etwa so schnell wie die Crucial MX500, da diese Datenmenge vollständig in den SLC-Cache der QVO-SSDs von Samsung passt und entsprechend gepuffert wird. Doch bereits bei 185 GB, einer Größe, die einige große Spiele fast schon allein erreichen, wird die Achillesferse der QLC-SSDs deutlich: Mit rund 16 Minuten benötigt die 860 QVO doppelt so lange wie die TLC-basierte MX500 von Crucial, die auch ohne SLC-Cache Daten noch relativ zügig schreiben kann. Die neue 870 QVO braucht noch gut eine halbe Minute länger.

Beim Schreiben der kompletten Sammlung mit 390 GB wird der Abstand noch ein Stück größer. Während die MX500 gut eine Viertelstunde benötigt, sind es 37 Minuten bei der 870 QVO mit QLC-NAND. Eine schnelle NVMe-SSD wie die WD Black SN750 schafft diese Aufgabe bei ausreichender Kühlung in 5,5 Minuten.

Wird der 390 GB große Ordner hingegen von der 870 QVO gelesen, besteht praktisch kein Unterschied zur Leistung von MX500 und 860 QVO.

Leistungsverlauf

Auf sehr ähnlichem Leistungsniveau wie ihr Vorgänger agiert die 870 QVO auch beim sequenziellen Lesen im fünfminütigen Verlauf. Doch zeigen sich insbesondere zum Ende größere Schwankungen, während die 860 QVO die Leistung durchweg konstant abliefert. Denkbar wäre, dass es an der Feinabstimmung zwischen Controller und Firmware noch hapert, doch ist dies vorerst rein spekulativ. Auch beim sequenziellen Schreiben zeigen sich mehr Einbrüche, doch sind diese sehr selten. Das Verhalten ist reproduzierbar.

Temperaturverlauf

Dass die obigen Leistungseinbrüche keineswegs temperaturbedingt sind, zeigt die parallel aufgezeichnete Betriebstemperatur (laut SMART-Wert): Erwartungsgemäß wird die 870 QVO weder beim Lesen noch beim Schreiben sonderlich warm, was generell für SATA-SSDs im 2,5-Zoll-Format gilt. Schnelle NVMe-SSDs als M.2-Modul werden hingegen oft sehr heiß, sodass ohne zusätzliche Kühlung eine Leistungsdrosselung zum Schutz vor Überhitzung greift.

Fazit

Wer häufig große Datenmengen schreibt, sollte um QLC-SSDs wie die 870 QVO einen großen Bogen machen oder genügend Sitzfleisch mitbringen, denn dann ist die Leistung nicht höher als bei einer HDD. Sind die Daten aber erstmal geschrieben und werden nur noch abgerufen, also gelesen, dann ist eine QLC-SSD praktisch genauso schnell wie ein Pendant mit TLC-Speicher. Für die stetig wachsende Spielesammlung, bei der in der Regel die Internetleitung beim Installieren der limitierende Faktor ist, sind aufgrund ähnlicher Leseleistung wie bei TLC-SSDs keine großen Nachteile zu erwarten.

Kapazität	1 TB	2 TB	4 TB	8 TB
Samsung 860 QVO	Preisvergleich	Preisvergleich	Preisvergleich	–
Samsung 870 QVO	ab 81 Euro	ab 119 Euro	ab 277 Euro	ab 510 Euro

ComputerBase hat die 870 QVO von Samsung leihweise zum Testen erhalten. Das Muster wurde nach Unterzeichnung eines NDAs zur Verfügung gestellt. Die einzige Vorgabe war der frühestmögliche Veröffentlichungszeitpunkt. Eine Einflussnahme des Herstellers auf den Testbericht fand nicht statt, eine Verpflichtung zur Veröffentlichung bestand nicht.

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