Samsung 870 Evo im Test: Der Klassenprimus mit MKX-Controller und TLC

Michael Günsch et al.
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Samsung 870 Evo im Test: Der Klassenprimus mit MKX-Controller und TLC

Die Modellpflege mit aktualisiertem Controller und NAND-Speicher gelingt Samsung abermals gut. Die neue Samsung 870 Evo ist die schnellste SATA-SSD im Testfeld und zeigt statt Schwächen teils unerwartete Stärken.

Samsungs Evo mit SATA sind Verkaufsschlager

Zwar nimmt die Zahl der M.2-SSDs mit NVMe immer weiter zu, doch besteht noch immer ein Markt für den klassischen 2,5-Zoll-Formfaktor mit SATA-Schnittstelle. Diesen bedient Samsung mit der neuen 870 Evo, die in die Mainstream-Fußstapfen der erfolgreichen Vorgänger 860 Evo (Test) und 850 Evo (Test) tritt.

Absatz der Samsung-Evo-SSDs laut Hersteller
Absatz der Samsung-Evo-SSDs laut Hersteller (Bild: Samsung)

Bei 860 Evo und 850 Evo spricht Samsung von den meistverkauften SATA-SSDs für Client-PCs und beruft sich auf Zahlen der Marktforscher von NPD und GfK. Dass die SSDs Dauerbrenner in den Top 10 der gefragtesten SSDs im ComputerBase-Preisvergleich sind oder waren, unterstreicht dies.

870 EVO is the Samsung’s latest model of the world’s best-selling 1) Client-PC SATA SSD series, with the latest sixth-generation V-NAND technology and the new MKX controller.

1) Sources: 850 EVO & 860 EVO series, NPD(US) Jan. 2015 to Apr. 2020, GfK(EU5) Jan. 2015 to Apr. 2020, GfK(China) Sep. 2018 to Apr. 2020)

Samsung

MKX trifft V-NAND V6 (TLC)

Während der Auftritt praktisch unverändert bleibt, stecken die Neuerungen im Inneren. Auf den MJX-Controller der 860 Evo folgt die neue Generation MKX, die schon bei der 870 QVO (Test) mit QLC-Speicher eingesetzt wird.

Bei der 870 Evo kommt allerdings erneut TLC-NAND mit 3 Bit pro Speicherzelle zum Einsatz. Dieser gehört jedoch nun zur sechsten Generation 3D-NAND mit 1xx Lagen (V-NAND V6). Mit einem „geschwindigkeitsoptimierten Schaltungsdesign“ will Samsung die Leistung gegenüber der vorherigen Generation um „mindestens 10 Prozent“ verbessert haben. Die Latenz beim Lesen wird auf unter 45 µs beziffert und der Schreibzugriff soll in weniger als 450 µs erfolgen. Parallel soll die Leistungsaufnahme um über 15 Prozent sinken.

860 Evo 870 Evo 870 QVO
Controller Samsung MJX Samsung MKX
NAND Flash-Speicher 3D TLC (V-NAND V4, 64 Layer) 3D TLC (V-NAND V6, 1xx Layer) 3D QLC (V-NAND V5, 96 Layer)
Speicherplatz 250 GB
500 GB
1.000 GB
2.000 GB
4.000 GB
1.000 GB
2.000 GB
4.000 GB
8.000 GB
Garantiedauer 5 Jahre 3 Jahre
TBW pro TB 600 360

Kosteneinsparungen bei der Herstellung durch eine höhere Speicherdichte deutet Samsung mit einer um mehr als 20 Prozent erhöhten Produktivität an, wobei die Speicherdichte angesichts von Konkurrenzprodukten nicht sehr hoch erscheint.

Samsung V-NAND V6 Toshiba/WD BiCS5
Chip 512 Gbit TLC (4 Planes)
Layer 110–120 128
Die 101,58 mm² 66 mm²
Dichte 5,0 Gb/mm² 7,8 Gb/mm²
Read (tR) 45 µs 56 µs
Program 82 MB/s 132 MB/s
I/O 1,2 Gb/s 1,066 Gb/s
Power Vcc: 2,35 V bis 3,6 V
Vccq: 1,2 V
Vcc: 2,3 V bis 3,6 V
Vccq: 1,2 V, 1,8 V

„Best in-Class Performance“

Nicht weniger als die höchste Leistung in ihrer Klasse verspricht Samsung mit der 870 Evo, die damit ihren Vorgängern alle Ehre machen soll. Auf dem Papier sind die Unterschiede zur 860 Evo mit jeweils 10 MB/s mehr beim sequenziellen Lesen/Schreiben und somit 560/530 MB/s in der Spitze marginal, das Limit der Schnittstelle ist lesend längst erreicht. Deutlichere Unterschiede sollen sich beim wahlfreien Lesen („random read“) zeigen, die laut Samsung bis zu 38 Prozent mehr Leistung bei praxisnaher Befehlswarteschlange von QD1 („Queue Depth“) bedeuten. In Trace-Benchmarks wie PCMark Vantage, die eine Alltagsnutzung simulieren, mache sich dies laut Samsung bemerkbar.

Hersteller-Benchmarks zur Samsung SSD 870 Evo
Hersteller-Benchmarks zur Samsung SSD 870 Evo (Bild: Samsung)
Hersteller-Benchmarks zur Samsung SSD 870 Evo
Hersteller-Benchmarks zur Samsung SSD 870 Evo (Bild: Samsung)

Außerdem soll die 870 Evo unter Dauerlast („4K random writes“) nicht so schnell einbrechen, die Rede ist von einer gegenüber der 860 Evo um 30 Prozent gesteigerten „sustained performance“, wobei dies aber nur für den Vergleich der 250-GB-Modelle gelte (siehe Abbildung oben).

Some users may have suffered from performance drops during long-lasting workloads. The 870 EVO provides about 30% 1) better sustained performance compared to the 860 EVO which has been demonstrated with long period write tests. The 870 EVO delivers much more stable performance allowing users to experience better performance consistently.

1) For 250GB capacity model

Samsung

Bei 2 TB hält der SLC-Modus doppelt so lange

Gegenüber dem Vorgänger unverändert ist die Modellpalette, die bei der 870 Evo ebenfalls Speicherkapazitäten von 250 GB, 500 GB, 1 TB, 2 TB und 4 TB bedeutet. Die Beschleunigung der Schreibzugriffe erfolgt wie gewohnt über einen SLC-Modus, der die Speicherzellen erst einmal nur mit 1 Bit beschreibt, bevor die Daten dann mit 3 Bit archiviert werden. Samsung nennt die Technik TurboWrite. Dieser ist wie bei der 860 Evo in einen fest zugewiesenen und immer zur Verfügung stehenden „Default-Cache“ sowie einen dynamisch an den verfügbaren Speicherplatz gekoppelten „Intelligent-Cache“ unterteilt.

Pseudo-SLC-Cache (TurboWrite) bei der Samsung 870 Evo
Kapazität 250 GB 500 GB 1 TB 2 TB 4 TB
TurboWrite-Kapazität Default 3 GB 4 GB 6 GB 6 GB 6 GB
Intelligente Erweiterung 9 GB 18 GB 36 GB 72 GB 72 GB
Gesamtkapazität 12 GB 22 GB 42 GB 78 GB 78 GB
Sequenzielle Datentransferrate TurboWrite 530 MB/s
Nach TurboWrite 300 MB/s 300 MB/s 530 MB/s 530 MB/s 530 MB/s
Fettdruck: Geänderte Werte gegenüber 860 Evo

Beim direkten Vergleich mit der 860 Evo zeigt sich, dass Samsung bei der 870 Evo den intelligenten SLC-Cache des 2-TB-Modells auf 72 GB verdoppelt hat. Aus Sicht der Schreibgeschwindigkeit ist dies aber eigentlich gar nicht nötig, denn die 870 Evo mit 1 TB, 2 TB und 4 TB sollen auch nach dem SLC-Cache mit vollen 530 MB/s schreiben. Der Test wird bestätigen, dass das 2-TB-Modell im 1-Bit- und im 3-Bit-Modus quasi gleich schnell agiert. Die beiden kleineren Varianten mit 250 GB und 500 GB brechen dann auf 300 MB/s ein. Hier hatte die 860 Pro mit MLC vor zwei Jahren dann handfeste Vorteile. Eine 870 Pro als Nachfolger ist derzeit nicht in Sicht, die 860 Pro wird zunächst weitergeführt.

Auch die kleineren TLC-SSDs bleiben nach dem „Cache“ allerdings noch vergleichsweise flott. Ganz anders sahen die Schreibraten nach dem SLC-Modus zuletzt bei den QLC-SSDs der Samsung-QVC-Serie aus, die nach dem SLC-Modus von über 400 MB/s Schreibleistung auf unter 100 MB/s einbrechen, was größere Schreibvorgänge schnell zur Geduldsprobe werden lässt.

Samsung 870 Evo SSD im Test
Samsung 870 Evo SSD im Test

Es bleibt bei fünf Jahren Garantie, die aber vorzeitig erlischt, wenn die von Samsung genannten Schreibmengen („Total Bytes Written“, TBW) überschritten werden. Die TBW liegen mit 150 bis 2.400 TB ebenfalls auf dem Niveau des Vorgängers und sind deutlich höher als bei der 870 QVO mit weniger haltbarem QLC-NAND.

870 Evo mit M.2 nicht in Planung

Die Frage der Redaktion, ob auch eine Samsung 870 Evo im M.2-Formfaktor zu erwarten ist, wurde verneint. Derzeit sei keine 870 Evo M.2 geplant, stattdessen soll die 860 Evo im M.2-Format weitergeführt werden.

Spezifikationen von 870 Evo und 860 Evo im Vergleich

Samsung 870 Evo Samsung 860 Evo Samsung 870 QVO
Controller: Samsung MKX Samsung MJX, 8 NAND-Channel Samsung MKX
DRAM-Cache:
512 MB LPDDR4
Variante
1.024 MB LPDDR4
Variante
2.048 MB LPDDR4
Variante
4.096 MB LPDDR4
1.024 MB LPDDR4
Variante
2.048 MB LPDDR4
Variante
4.096 MB LPDDR4
Variante
8.192 MB LPDDR4
Speicherkapazität: 250 / 500 / 1.000 / 2.000 / 4.000 GB 1.000 / 2.000 / 4.000 / 8.000 GB
Speicherchips: Samsung ? ? TLC (3D, 1xx Lagen) NAND, ? Samsung ? ? TLC (3D, 64 Lagen) NAND, ? Samsung ? ? QLC (3D, 96 Lagen) NAND, ?
Formfaktor: 2,5 Zoll (7 mm)
Interface: SATA 6 Gb/s
seq. Lesen: 560 MB/s 550 MB/s 560 MB/s
seq. Schreiben: 530 MB/s 520 MB/s 530 MB/s
4K Random Read: 98.000 IOPS
4K Random Write: 88.000 IOPS 90.000 IOPS 88.000 IOPS
Leistungsaufnahme Aktivität (typ.): ?
Leistungsaufnahme Aktivität (max.): ?
2,20 W
Variante
2,50 W
Variante
3,00 W
?
Leistungsaufnahme Leerlauf:
30,0 mW
Variante
35,0 mW
50,0 mW
30,0 mW
Variante
35,0 mW
Variante
45,0 mW
Leistungsaufnahme DevSleep:
2,50 mW
Variante
3,00 mW
Variante
4,50 mW
Variante
6,50 mW
2,00 mW
Variante
2,60 mW
Variante
5,00 mW
Variante
8,00 mW
3,00 mW
Variante
4,00 mW
Variante
7,00 mW
Variante
10,00 mW
Leistungsaufnahme L1.2: kein L1.2
Funktionen: AHCI, NCQ, TRIM, SMART, Garbage Collection, DevSleep
Verschlüsselung: AES 256, IEEE-1667, TCG Opal 2.0
Total Bytes Written (TBW):
150 Terabyte
Variante
300 Terabyte
Variante
600 Terabyte
Variante
1.200 Terabyte
Variante
2.400 Terabyte
360 Terabyte
Variante
720 Terabyte
Variante
1.440 Terabyte
Variante
2.880 Terabyte
Garantie: 5 Jahre 3 Jahre
Preis: 39,90 € / 69,90 € / 139,90 € / 269,90 € / 549,90 € ab 39 € / ab 62 € / ab 99 € / ab 235 € / ab 425 €
Preis je GB: € 0,16 / € 0,14 / € 0,14 / € 0,13 / € 0,14 € 0,16 / € 0,12 / € 0,10 / € 0,12 / € 0,11

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