SD Express: Speicherkarte erreicht 900 MB/s und 40.000 IOPS
Nächstes Jahr sollen die ersten SD-Express-Karten den Markt erreichen. Der neue Speicherkartenstandard mit PCIe verleiht SD-Karten deutlich mehr Leistung von bis zu 900 MB/s bereits in der langsamsten Ausführung. Diese Leistung bestätigen Benchmarks eines Musters mit SMI-Controller (SM2708) – allerdings nur lesend.
SD Express von Phison und SMI
Nachdem Phison im Februar 2021 den ersten Schritt gemacht und die eigene SD-Express-Plattform mit PS5017-Controller vorgestellt hatte, ließ der Konkurrent Silicon Motion (SMI) im April die Vorstellung des SM2708-Controllers folgen. Die Steuereinheit für kommende SD-Express-Speicherkarten arbeitet im Falle des SM2708 mit PCIe 3.0 x2 mit einer Bruttodatenrate von 1.969 MB/s abzüglich Overhead. Die Nutzdatenrate soll maximal 1.700 MB/s erreichen, doch ist auch ein Betrieb mit nur einer PCIe-Leitung (PCIe 3.0 x1) für rund 900 MB/s möglich, wie sie auch der Phison PS5017 in etwa erreichen will.
Diese langsamere Ausführung wird im Handel den Anfang machen, übertrumpft bisherige UHS-II-SD-Karten mit theoretisch maximal 300 MB/s aber schon um ein Vielfaches beim Durchsatz. Unter anderem der Speicheranbieter Lexar will SD-Express-Karten mit SM2708-Controller anbieten. Auch Adata hat SD-Express-Karten angekündigt, dabei aber noch nicht die Plattform verraten.
SD-Express-Muster im Benchmark
Welche Leistung in etwa zu erwarten ist, zeigen Benchmarks der Website The SSD Review, der ein Vorserienmuster einer SD-Express-Karte mit SM2708-Controller vorlag. Die Ausführung nutzt noch die Spezifikation SD 7.0 mit PCIe x1 und zwei Kontaktreihen wie bei bisherigen UHS-SD-Karten. Mit SD 8.0 und PCIe x2 für mehr Leistung kommt eine weitere Reihe Kontakte hinzu.
Mit Hilfe eines SD-Express-Kartenlesers (Prototyp) mit Realtek-RTS5261-Controller wurde die 256-GB-Speicherkarte getestet. Das Tool CrystalDiskInfo nennt die Unterstützung von NVMe 1.3 sowie TRIM, wie man es von vielen PCIe-SSDs kennt. Im ATTO Disk Benchmark erreichte die Karte maximale Transferraten von 857 MB/s beim Lesen und 394 MB/s beim Schreiben. Im CrystalDiskMark wurden sequenziell rund 895 MB/s lesend und 411 MB/s schreibend erzielt. Dem in Aussicht gestellten Limit von 900 MB/s kommt das Muster also sehr nahe. Schreibend wird aber nicht einmal die Hälfte dessen erreicht.
Nach Rücksprache mit SMI habe der Hersteller erklärt, dass das Muster mit 2-Plane-NAND-Speicher bestückt war. Mit 4-Plane-NAND (Beispiel) sei dann ein ähnlich hoher Schreibdurchsatz wie beim Lesen zu erwarten. Welche Art von Speicher bei den kommerziellen SD-Express-Karten letztlich Verwendung findet, bleibt aber abzuwarten. Die Schreibleistung dürfte auch davon abhängen, wie viele Speicherchips (Dies) auf der Karte jeweils eingesetzt werden. Potenziell bieten Flash-Speicher-Produkte mit höherer Speicherkapazität eine schnellere Schreibgeschwindigkeit dank simultanem Zugriff auf mehrere Speicherchips.
Random IOPS auf ganz anderem Level
Während die oben genannten Transferraten für die Leistung beim sequenziellen Transfer großer Dateien gelten, ist für Anwendungen die Random-4K-Leistung mit wahlfreien Zugriffen auf viele kleine Dateien relevant. Hier zeigen sich Werte, die mit knapp 20 MB/s bei 4K Random Read Q1T1 oder fast 40.000 IOPS bei Q32T16 in etwa halb so hoch sind wie bei Mainstream-SATA-SSDs. Da aber bei bisherigen SD-Karten bereits 4.000 IOPS (also ein Zehntel dessen) als schnell gelten, wie die sogenannte App Performance Class A2 besagt, ist der Leistungsgewinn mit den SD-Express-Karten auch bei wahlfreien Zugriffen voraussichtlich immens groß.
