Samsung SSD 960 Pro im Test: Schneller als das Testsystem erlaubt

Samsungs neues Topmodell

Die OEM-SSD SM961 war der Vorbote für die Samsung 960 Pro SSD, die jetzt als neues Topmodell für Endkunden auf den Markt kommt. Der Hersteller hatte die 960 Pro zusammen mit der günstigeren 960 Evo auf der Hausmesse SSD Global Summit 2016 im September vorgestellt, ComputerBase hat berichtet.

Noch schneller als die SM961

Von den großen Modellen der SM961-Serie übernimmt die 960 Pro den neuen Polaris-Controller und den V-NAND der dritten Generation. War die SM961 bereits die schnellste SSD im Testfeld der Redaktion, legt Samsung bei der 960 Pro noch eine Schippe drauf. Die maximale Leserate steigt auf 3.500 MB/s respektive 3,5 GB/s, schreibend sollen 2.100 MB/s oder 2,1 GB/s erreicht werden. Und das gilt für alle Modelle, egal welcher Größe.

Gegenüber der 950 Pro wird nicht nur mehr Leistung sondern dank des 256-Gbit-3D-NAND auch deutlich mehr Speicherplatz im gleichen M.2-Format geboten. Zugleich sollen die SSDs die Maximalleistung deutlich länger halten können, bevor die Temperaturschwelle erreicht ist.

Samsung hat ComputerBase für den Test das kleinste Modell mit 512 GByte und das größte Modell mit 2 TByte Speicherplatz zur Verfügung gestellt.

Technik im Überblick

Wie die SM961 und die 950 Pro wird auch die neue 960 Pro ausschließlich im Formfaktor M.2 2280 angeboten. Die Module sind somit 80 mm lang. Für den Betrieb bei voller Leistung ist ein M.2-Anschluss mit vier PCIe-3.0-Lanes erforderlich. Damit von der 960 Pro auch gebootet werden kann, muss das UEFI des Mainboards NVMe unterstützen.

Von 512 bis 2.048 GB

Auf kleine Speicherkapazitäten wird bei der neuen Flaggschiff-Serie verzichtet. Die 960 Pro ist erst ab 512 GByte erhältlich. Das bei der 950 Pro bis heute nicht erschienene 1-TB-Modell bildet die nächste Stufe. An der Spitze steht die 960 Pro mit 2 TByte (2.048 GByte) Speicherplatz und damit ganz allein auf weiter Flur: In dieser Klasse der schnellen Client-SSDs gibt es derzeit kein anderes 2-TB-Modell.

	128 GB	256 GB	512 GB	1.024 GB	2.048 GB
Samsung 960 Pro	–	–	✓	✓	✓
Samsung 950 Pro	–	✓	✓	–	–
Samsung SM961 (OEM)	✓	✓	✓	✓	–
Plextor M8Pe	✓	✓	✓	✓	–
Toshiba OCZ RD400	✓	✓	✓	✓	–
Zotac Sonix	–	–	✓ (480 GB)	–	–

Polaris-Controller und DRAM vereint

Den neuen Polaris-Controller hat Samsung bereits bei der SM961 und auch bei der PM961 eingesetzt. Er stellt eine Weiterentwicklung des UBX-Controllers der 950 Pro dar. Inzwischen ist bestätigt, dass die Steuereinheit über fünf CPU-Kerne verfügt. Einer der Kerne ist dabei exklusiv für die „Kommunikation zwischen Host-System und Controller-Logik“ zuständig. Der Speicher wird über acht Kanäle angesprochen. Außerdem soll der Controller rund 10 Prozent weniger Energie benötigen als der UBX-Controller der 950 Pro.

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Um Platz zu sparen, integriert Samsung den sonst separat verlöteten DRAM-Cache in das Chipgehäuse des Controllers. Die Methode nennt sich Package-on-Package (POP). Laut Samsung befindet sich der Controller unter dem darüber liegenden DRAM-Baustein. Dies sei das erste Mal, dass eine solche Lösung bei einem Client-PC-Laufwerk genutzt wird. Dabei hat Samsung aber die eigene 750 Evo vergessen, die mit 120 und 250 GByte ebenfalls Controller und DRAM in einem Chip vereint. Bei der BGA-SSD Samsung PM971 geht das POP-Konzept noch einen Schritt weiter: Neben Controller und DRAM ist dort auch der Flash-Speicher und damit die ganze SSD in einem einzigen Chipgehäuse untergebracht.

	Samsung 960 Pro 512 GB	Samsung 960 Pro 2.048 GB
Controller	Samsung Polaris (S4LP077X01-8030) 8 Kanäle
Cache	512 MB LPDDR3	2.048 MB LPDDR3
NAND-Flash	Samsung 2-Bit-MLC 3D V-NAND mit 48 Ebenen
NAND-Packages	4 × K9HKGY8	4 × K9UUGY8
NAND-Dies/Package	4 × 256 Gbit	16 × 256 Gbit
Schnittstelle	PCIe 3.0 x4

NAND-Flash kompakt verpackt

Vier NAND-Packages bei allen Modellen

Wie schon bei der SM961 mit 512 GB und 1.024 GB setzt Samsung den V-NAND genannten 3D-NAND in der dritten Generation ein. Dabei handelt es sich um die MLC-Variante mit 2 Bit pro Speicherzelle. In der nachfolgenden 960 Evo wird hingegen TLC-3D-NAND eingesetzt. Der Flash-Speicher liefert eine Kapazität von 256 Gigabit pro Die. Die Speicherzellen sind dabei in 48 Ebenen übereinander gestapelt.

Um auch beim 2-TB-Modell eine einseitige Bestückung zu ermöglichen, wird nicht nur der Cache neu verpackt sondern auch besonders viel Flash in einen Speicherbaustein integriert. So kommen beim größten Modell gleich 16 Dies in einem Package unter. Samsung nennt dies Hexadecimal Die Package (HDP).

Dieses Konzept hat Samsung schon öfter eingesetzt, in Verbindung mit 256-Gbit-NAND zuletzt bei der 850 Evo mit 4 TByte. Bei der 960 Pro mit 1.024 GByte stecken in den vier Packages je acht Dies (Octa Die Package, ODP) und beim 512-GB-Modell nur noch vier Dies (Quad Die Package, QDP). Die Packages sind dabei weitaus kompakter als bisher. Zuvor waren maximal zwei Packages pro Seite eines M.2-Moduls üblich. Die neue Packdichte mit vier NAND-Packages nennt Samsung „4-Landing-Design“.

	512 GB	1.024 GB	2.048 GB
NAND-Packages	4
NAND-Dies/Package	4 (Quad)	8 (Octa)	16 (Hexadecimal)
Speicher pro Package	128 GB	256 GB	512 GB
Speicher pro Die	256 Gigabit

Der Aufkleber hat es in sich

Der unscheinbare Aufkleber auf der Platinenrückseite birgt ein Geheimnis: Samsung hat eine dünne Schicht aus Kupfer (CU Film) zwischen zwei Klebstoffschichten gepackt. Wenn man die SSD hochkant aufstellt, ist die schimmernde Schicht seitlich am Aufkleber gut zu erkennen. Bekanntlich besitzt Kupfer eine gute Wärmeleitfähigkeit und genau dies ist die Absicht des sogenannten „Heat Spreading Label“.

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Insbesondere die vom Controller/Cache-Package erzeugte Hitze soll über die Platine an die Kupferschicht abgegeben werden. Die dadurch beschleunigte Wärmeabfuhr soll wiederum dafür sorgen, dass die SSD längere Zeit mit Höchstgeschwindigkeit arbeiten kann, bevor die Temperaturschwelle erreicht wird und der Überhitzungsschutz in der Firmware (Dynamic Thermal Guard) die Leistung der SSD drosselt. Bei der 950 Pro war die Betriebstemperatur unter Dauerlast ein Thema.

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Durch diesen „Passivkühler“ im Aufkleber soll die 960 Pro rund 30 Sekunden länger mit Maximalgeschwindigkeit lesen und 80 Sekunden länger schreiben können als die 950 Pro. Mit eigenen Benchmarks demonstriert Samsung den Vorteil anhand der größeren Datenmengen bis zur Drosselung, woran aber auch die höheren Transferraten der 960 Pro ihren Anteil haben:

		950 Pro 512 GB	960 Pro 512 GB	Delta
Transfergröße bis Drosselung	Seq. Lesen	158 GByte	333 GByte	+111 %
	Seq. Schreiben	93 GByte	273 GByte	+194 %
Zeit bis Drosselung	Seq. Lesen	63 Sek.	95 Sek.	+51 %
	Seq. Schreiben	65 Sek.	147 Sek.	+126 %

Demnach können mehr als doppelt so viele Daten gelesen und fast dreimal so viele Daten geschrieben werden, bis das Temperaturlimit und damit die Drosselung erreicht ist. Eine unabhängige Prüfung dieses Sachverhalts liefert der Abschnitt „Temperaturen“.

Technische Eckdaten