Black SN850 & Blue SN550 im Test: Benchmarks, Cache-Analyse und Temperaturen

Testsystem und Testmethodik

Die nachfolgenden Benchmarks wurden auf einem System mit AMD Ryzen 7 3800X (Test) durchgeführt. M.2-SSDs werden im obersten M.2-Slot des Gigabyte Aorus X570 Master zwischen AMDs Wraith-Max-Kühler und einer MSI Radeon R7 370 betrieben. Sofern die SSD selbst über keinen Kühler verfügt, wird der Kühler des Mainboards genutzt. Die WD Black SN850 kam ausschließlich mit eigenem Kühler zum Einsatz.

Für Belüftung sorgen der 120-mm-Lüfter im Heck und die zwei 140-mm-Ventilatoren in der Front des Gehäuses Fractal Design Meshify 2 Compact. Das stellt eine Veränderung gegenüber vergangenen Tests dar. Die Lüfter in der Front drehen konstant mit 500 U/min, der im Heck und der des CPU-Kühlers mit 900 U/min.

Neue Voraussetzungen für den Temperatur-Test

Weil der RAM den Luftstrom von den Frontlüftern blockiert und der Wraith-Cooler kaum Luft zum M.2-Slot abgibt, sind die thermischen Anforderungen an die SSD groß. Mit dem alten Gehäuse und dem Wraith-Spire-Kühler mit mehr Konvektion am M.2-Slot war das noch anders. Für die Aussagekraft der Temperatur-Tests ist das allerdings von Vorteil, denn auch Rechner mit Tower-Kühler oder AiO belüften den ersten M.2-Slot ähnlich schwach. Um das Thema Temperatur in den Benchmarks nicht durchschlagen zu lassen, wird die SSD in diesen Tests hingegen zusätzlich aktiv belüftet.

Windows 10 Version 1909 mit allen aktuellen Updates ist installiert. Der Schreibcache 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 Schreibcache war auch hier aktiviert.

Cache-Analyse (SLC-Modus)

Wie ausdauernd der SLC-Modus ausfällt, testet ComputerBase wie folgt: Eine komprimierte RAR-Datei mit 10 GB Größe wird aus einer RAM-Disk mit fortlaufender Nummer in der Dateibezeichnung so oft ohne Pause auf die leere Test-SSD geschrieben, bis die Kapazitätsgrenze erreicht ist (grün). Für jeden Kopiervorgang wird die erreichte Transferrate protokolliert. Direkt nach dem letzten Transfer werden 50 Prozent der erstellten Dateien gelöscht, im Anschluss wird der SSD eine halbe Stunde Ruhe gegönnt. Dann wird sie abermals mit den RAR-Dateien vollgeschrieben (orange), anschließend werden 20 Prozent der Dateien gelöscht. Nach erneuter 30-minütiger Pause erfolgt der dritte Durchgang: Ausgehend von 80 Prozent Füllstand wird die SSD wieder mit den 10 GB großen RAR-Dateien gefüllt (rot). Der Test soll die Abhängigkeit des SLC-Modus vom Füllgrad der SSD ermitteln.

WD Black SN850: Rund 300 GB können bei leerer SSD im SLC-Modus mit über 2.000 MB/s geschrieben werden, danach fällt die Schreibrate auf rund 1.200 MB/s im TLC-Modus zurück. Bei halb voller SSD sind es noch etwa 150 GB und bei 80 Prozent Füllstand noch 70 GB SLC-Puffer. Im Vergleich zum Vorgänger SN750 dauert der SLC-Modus somit deutlich länger an, danach ist die SN750 mit über 1.500 MB/s aber schneller. Die 2-TB-Version der Samsung 980 Pro hat einen kürzeren SLC-Modus, schreibt danach aber oft deutlich schneller und erreicht bei 80 Prozent Füllstand sogar fast 2.000 MB/s im TLC-Modus. Auch die MP600 Pro mit 2 TB ist im TLC-Modus flotter, der Vergleich zu einem Modell mit nur 1 TB ist jedoch nicht ganz fair.

Bei der WD Blue SN550 fasst der SLC-Cache laut den Messungen der Redaktion stets 28 GB, ist also deutlich kleiner. Somit kann nur kurzfristig mit knapp 2.000 MB/s geschrieben werden. Schnell bricht die Datenrate auf rund 800 MB/s im TLC-Modus ein, verbleibt dann aber sehr konstant. Gegenüber dem DRAM-losen Gegenspieler Samsung 980 ist der SLC-Modus erheblich kürzer, doch die Leistung im TLC-Modus ist etwa doppelt so hoch, womit die SN550 bei sehr großen Schreibmengen wieder im Vorteil ist.

Kopiervorgänge im Explorer

• Rot: NVMe-SSDs (PCI Express 4.0, M.2)
• Blau: NVMe-SSDs (PCI Express 3.0, M.2)
• Grau: SATA-HDDs (3,5 Zoll)
• Orange: SATA-SSDs (2,5 Zoll)
• Grün: Externe SSDs (USB, Thunderbolt)

Beim vollständigen Befüllen zählt die SN850 zwar zu den schnellsten 1-TB-SSDs im Testfeld, fällt aber aufgrund des langsameren TLC-Modus hinter den Vorgänger SN750 zurück. Die WD Blue SN550 mit 2 TB muss doppelt so viele Daten schreiben, benötigt dafür aber etwa viermal so lang. Das genügt, um mit der Corsair MP600 mitzuhalten, die immerhin zur ersten PCIe-4.0-Generation gehört. Samsung 980 Pro und Corsair MP600 Pro schreiben die 2 TB aber gut doppelt so schnell.

Beim Beschreiben der verbliebenen 50 Prozent Kapazität zeigt sich ein sehr ähnliches Bild. Bei 80 Prozent Füllstand liegt die WD Black SN850 erneut knapp hinter der SN750. Die WD Blue SN550 fällt dann weiderum leicht hinter die Corsair MP600 zurück, benötigt für die doppelte Datenmenge aber nur wenig mehr als die Samsung 980 ohne Pro.

Beim Kopieren von der SSD auf die RAM-Disk kommt es auf die Leseleistung an. Hier gelingt der SN850 der Sprung an die Spitze oder zumindest ins Spitzenfeld. Die SN550 kann an die Samsung 980 nicht herankommen und liegt teils deutlich zurück, ist aber teils dreimal so schnell wie eine SATA-SSD.

Als dritten Kopiertest hat die Redaktion einen 195 GB großen Steam-Ordner mit fünf installierten Spielen auf der SSD dupliziert. Im nachfolgenden Diagramm findet sich der Mittelwert aus fünf Durchgängen.

Beim parallelen Lesen und Schreiben ist die WD Black SN850 sehr schnell, aber nicht so schnell wie Samsung 980 Pro und Corsair MP600 Pro mit doppelter Speichermenge und oben beschriebenem Schreibvorteil. Die WD Blue SN550 kann sich hier von der Samsung 980 deutlich absetzen.

Leistungsbeständigkeit im PCMark 10

Erläuterungen zu den PCMark-10-Tests

Mit einer typischen Laufzeit von 10 bis 20 Stunden, bei langsamen oder besonders großen Laufwerken auch mehr als einem Tag, misst der „Drive Performance Consistency Test“ die Leistungsbeständigkeit bei extremer Dauerbelastung, was eher professioneller Nutzung entspricht. Das Datenaufkommen in dem Test beträgt laut Entwickler 23 TB plus die bis zu dreifache Speicherkapazität des Datenträgers.

Zunächst wird der Datenträger „vorbereitet“, indem er nahezu vollständig mit zufälligen Daten befüllt und anschließend nochmals beschrieben wird. Danach folgen in mehreren Phasen abwechselnd weitere Schreibbelastungen gefolgt von sogenannten Trace-Tests, die aufgezeichnete Spuren von Dateitransfers bei Anwendungen nutzen. Ziel ist es zu ermitteln, wie stark der bei NAND-Flash-basierten SSDs typische Leistungseinbruch unter Dauerlast ausfällt und den sogenannten „Steady State“ mit konstanter, aber niedriger Leistung zu erreichen. Abschließend wird dem Datenträger eine Pause gegönnt und im Anschluss erneut die Leistung in den Trace-Tests ermittelt, um zu sehen, wie sich das Laufwerk „erholt“.

Die Trace-Tests lauten wie folgt:

• Using Adobe After Effects
• Using Adobe InDesign
• Using Adobe Photoshop (heavy use)
• Copying 4 ISO image files, 20 GB in total, from an secondary drive to the target drive (write test)
• Making a copy of the ISO files (read-write test)
• Copying 339 JPEG files, 2.37 GB in total, in to the target drive (write test)
• Making a copy of the JPEG files (read-write test)

Deutlich kürzer ist der „Quick System Drive Benchmark“. Mit einer kleineren Palette von insgesamt sechs aufgezeichneten Spuren (Traces) und insgesamt nur 23 GB an Daten dauert der Test rund 20 Minuten und soll leichtere Aufgaben im Alltag widerspiegeln. Das vorbereitende Beschreiben entfällt. Das Szenario reicht vom Schreiben, Lesen und Duplizieren von Bilddateien über die Anwendung von Adobe Illustrator und Photoshop bis Microsoft Excel.

• Copying 339 JPEG files, 2.37 GB in total, in to the target drive (write test)
• Making a copy of the JPEG files (read-write test)
• Copying the JPEG files to another drive (read test)
• Using Microsoft Excel
• Using Adobe Illustrator
• Using Adobe Photoshop (light use)

Die WD Black SN850 mit Kühler verweigerte zuerst den Test

Den langwierigen Consistency-Test, der (professionelle) Dauerbelastung simuliert, konnte das Testmuster der WD Black SN850 bisher zuerst nicht absolvieren, da es nach kurzer Zeit bereits zu einem Abbruch mit Fehlermeldung kam. Nach Rücksprache mit UL Benchmarks, den Entwicklern des Tests, stand schnell fest, dass das Problem bis dato nur die SN850 betrifft und auf die Firmware zurückzuführen sei.

Western Digital erklärte gegenüber ComputerBase, dass es sich um ein Problem handelt, das mit einem Firmware-Update behoben werden soll. Der Hersteller erklärte, dass das Problem für die SN850 ohne Kühler schon mit einem Firmware-Update gelöst wurde, für die Variante mit Kühler müsse der Fix aber erst noch in die Firmware integriert werden.

In der Tat hat WD bereits im Dezember mit Firmware 611110WD eine Aktualisierung veröffentlicht, die das Problem laut Tweakers.net auf dem Modell ohne Kühler behoben hat. In die Firmware der SN850 mit Kühler wurde dieser Fix entweder nie eingespielt, oder er ist mit der aktuell installierten Firmware 612100WD nicht mehr aktiv.

Welches Problem zu dem Abbruch im PCMark 10 führt, wollte WD auch auf Nachfrage nicht preisgeben. UL wiederum gab zu verstehen, dass es sich nicht um ein spezifisches Problem im PCMark handelt. Bis dato hätte auch nur die SN850 dieses Verhalten im Benchmark gezeigt.

Mit neuer Firmware 613000WD geht es

Zwei Tage nach Veröffentlichung des Artikels wurde mit Firmware 613000WD die versprochene Fehlerbereinigung für die Variante mit Kühler veröffentlicht. Den PCMark 10 Drive Consistency Test absolviert das Laufwerk damit anstandslos und mit Bravour: Die SN850 1 TB ist die erste SSD, die die Phalanx aus Samsungs 980 Pro in diesem Test brechen kann. Sie überholt zwar nur das 500-GB-Modell und liegt hinter den größeren Varianten noch deutlich zurück. Bis dato war aber keine andere SSD, die nicht Samsung 980 Pro hieß, schneller in diesem Test.

Mit nahezu der dreifachen Datenrate deklassiert die WD Blue SN550 den Klassengegner (ohne DRAM) Samsung 980 im Consistency-Test. Die SN550 kann sogar mit der Corsair MP600 Pro aus der doppelt so teuren Oberklasse mithalten. Vor diesem Hintergrund bleibt spannend, inwieweit die schnellere WD SN850 nach dem Firmware-Fix der in diesem Test dominierenden Samsung 980 Pro auf die Pelle rücken kann, oder eben nicht.

Im erheblich kürzeren Parcours „Drive Performance Light“ des PCMark 10 erweist sich die WD Black SN850 als neuer Spitzenreiter, und zwar mit deutlichem Abstand zur Samsung 980 Pro. Die WD Blue SN550 fällt wiederum weit hinter die Samsung 980 zurück, was zeigt, wie unterschiedlich die Anforderungen hier sind.

CrystalDiskMark

Während die Praxistests teils große Unterschiede (beim Schreiben) offenbart haben, rücken die High-End-SSDs mit PCIe 4.0 wie WD Black SN850, Corsair MP 600 Pro und Samsung 980 Pro im CrystalDiskMark eng zusammen, in dem die Herstellerangaben zur sequenziellen Leistung abgebildet werden. Lesend liegt die SN850 bei den erwarteten 7.000 MB/s und schreibend werden die 5.300 MB/s nur knapp verfehlt. Die MP600 Pro, stellvertretend für weitere SSDs mit Phison-E18-Controller, ist bei der Schreibrate mit rund 6.800 MB/s unerreicht.

Die nahe an praktischen Anwendungsstarts liegende Disziplin „4K Random Read Q1T1“ war lange Samsungs Königsdisziplin, doch die WD Black SN850 hat die Samsung 980 Pro mit 85 MB/s praktisch eingeholt. Beim wahlfreien Schreiben (4K Random Write Q1T1) ist die WD Black SN850 ebenfalls sehr schnell, schlägt die Samsung 980 Pro deutlich und muss sich nur der Corsair MP600 Pro geschlagen geben.

Die WD Blue SN550 erreicht die Herstellerangaben mit über 2.500 MB/s sequenziell lesend und 1.800 MB/s sequenziell schreibend fast genau und hat hier erwartungsgemäß das Nachsehen gegenüber der Samsung 980 mit höherem Spitzendurchsatz. Bei wahlfreien 4K-Transfers mit Q1T1 („Queue Depth 1“, 1 Thread) ist die SN550 lesend langsamer als die Samsung 980, schreibend aber mit etwa gleichem Abstand schneller.

Temperaturen über die Zeit

Die nachfolgenden Temperatur-Tests werden vom neuen Gehäuse des Testsystems und vom anderen CPU-Kühler beeinflusst, es sind aus diesem Grund vorerst nur wenige Vergleichswerte vorhanden.

Der große Leistungsunterschied zwischen WD Black SN850 und WD Blue SN550 zeigt sich auch bei den Temperaturen. Der vermutlich deutlich höher taktende G2-Controller der SN850 erreicht beim sequentiellen Lesen über 10 Minuten die in der Firmware hinterlegte 90-°C-Schwelle und drosselt die Leistung, während die SN550 bei 60 °C verharrt. Die SN850 drosselt drastisch auf 150 MB/s. Die Samsung SSD 980 Pro übersteht den Test hingegen ohne Notfallmaßnahme des Controllers bei unter 80 °C. Auch die ältere SN750 bleibt fast 30 °C kühler.

Beim Schreiben bleibt die SN850 interessanterweise kühler und liegt hier mit der Samsung 980 Pro gleich auf, die geringfügig niedrigere 75 °C erreicht. Beide Laufwerke drosseln nicht.

Das Thema Kühlung spielt bei der SN850 unter Dauerlast damit insgesamt eine größere Rolle als bei der Samsung 980 Pro. Insbesondere wer im System eine AiO ohne Lüfter über der CPU betreibt, sollte die Temperaturen bei langen Lasten im Auge behalten.

Die WD Blue SN550 weist analog zur geringeren Leistung auch niedrigere Temperaturen auf und erreicht selbst ohne speziellen Kühler (aber mit dem Kühlblech des Mainboards) nicht die Temperaturgrenze, sodass die Leistung nicht gedrosselt wird.