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

Michael Günsch et al. 154 Kommentare
Samsung SSD 870 QVO im Test: Viel Platz und Leistung bis zur QLC-Bremse

tl;dr: 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.

Update 03.07.2020 15:39 Uhr

Der Artikel wurde zur besseren Einordnung der Testergebnisse um Messwerte einer klassischen Festplatte (HDD) vom Typ Western Digital Black 6 TB (WD6001FZWX) ergänzt.

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.

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.

Niedrigere 4K-Write-Werte bei 860 QVO unter Windows 10
Niedrigere 4K-Write-Werte bei 860 QVO unter Windows 10 (Bild: Samsung)
Höhere Schreiblatenz unter Windows 10 als bei Windows 7
Höhere Schreiblatenz unter Windows 10 als bei Windows 7 (Bild: Samsung)

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.

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

Samsung 870 QVO mit 4 TB im Test
Samsung 870 QVO mit 4 TB im Test

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.

Samsung 870 QVO Samsung 860 QVO
Controller: Samsung MKX Samsung MJX
DRAM-Cache:
1.024 MB LPDDR4
Variante
2.048 MB LPDDR4
Variante
4.096 MB LPDDR4
Variante
8.192 MB LPDDR4
1.024 MB LPDDR4
Variante
2.048 MB LPDDR4
Variante
4.096 MB LPDDR4
Speicherkapazität: 1.000 / 2.000 / 4.000 / 8.000 GB 1.000 / 2.000 / 4.000 GB
Speicherchips: Samsung ? ? QLC (3D, 96 Lagen) NAND, ? Samsung ? ? QLC (3D, 64 Lagen) NAND, 1.024 Gbit
Formfaktor: 2,5 Zoll (7 mm)
Interface: SATA 6 Gb/s
seq. Lesen: 560 MB/s 550 MB/s
seq. Schreiben: 530 MB/s 520 MB/s
4K Random Read: 98.000 IOPS
96.000 IOPS
Variante
97.000 IOPS
4K Random Write: 88.000 IOPS 89.000 IOPS
Leistungsaufnahme Aktivität (typ.): ?
Leistungsaufnahme Aktivität (max.): ?
Leistungsaufnahme Leerlauf:
30,0 mW
Variante
35,0 mW
Variante
45,0 mW
30,0 mW
Leistungsaufnahme DevSleep:
3,00 mW
Variante
4,00 mW
Variante
7,00 mW
Variante
10,00 mW
3,00 mW
Variante
3,50 mW
Variante
7,00 mW
Leistungsaufnahme L1.2: kein L1.2
Funktionen: AHCI, NCQ, TRIM, SMART, Garbage Collection, DevSleep
Verschlüsselung: AES 256, IEEE-1667, TCG Opal 2.0 AES 256, IEEE-1667, TCG Opal 2.0, Windows eDrive
Total Bytes Written (TBW):
360 Terabyte
Variante
720 Terabyte
Variante
1.440 Terabyte
Variante
2.880 Terabyte
360 Terabyte
Variante
720 Terabyte
Variante
1.440 Terabyte
Garantie: 3 Jahre
Preis: 159,99 € / 309,99 € / 619,99 €
Preis je GB: € 0,16 / € 0,15

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