Samsung SSD 980 im Test: Einstiegs-NVMe-SSD mit großem Abstand zur Pro

Michael Günsch et al.
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Samsung SSD 980 im Test: Einstiegs-NVMe-SSD mit großem Abstand zur Pro

Mit der SSD 980 stellt Samsung nach der 980 Pro das zweite Laufwerk der neuen NVMe-Serie im M.2-Format vor. Wenngleich es Name und zeitliche Abfolge der Vorstellung nahelegen, haben beide Varianten technisch wenig miteinander zu tun. Bei der neuen 980 steht Pro weder dran, noch ist Pro im Ansatz drin, wie der Test zeigt.

Update 18.03.2021 16:49 Uhr

Erste Benchmarks mit Full Power Mode

Seit dieser Woche ist Samsungs SSD-Toolbox Magician in der Version 6.3.0 verfügbar, die NVMe-SSDs von Samsung in den so genannten „Full Power Mode“ (FPM) versetzen kann. Ist der Modus aktiviert, soll die Samsung 980 stets mit voller Leistung agieren, indem sonst aktive Stromsparmodi deaktiviert werden. WD liefert im Dashboard für die WD_Black-SSDs mit dem „Game Mode“ eine vergleichbare Funktion.

With the update of Magician 6.3 in March, 980 will support the new feature called Full Power Mode. With this new feature, 980 runs at the peak level for nonstop, consistent high performance.

Samsung

In eigenen Benchmarks hat Samsung dadurch 5 Prozent mehr Punkte im PCMark 10 erzielen können, der einen häufigen Wechsel zwischen Last- und Ruhephasen enthält. ComputerBase hat die Samsung SSD 980 1 TB inzwischen jeweils drei Mal mit und ohne aktivem Full Power Mode im Quick System Drive Benchmarks des PCMark 10 auf demselben Testsystem getestet und kann das bestätigen.

Samsung SSD 980 mit und ohne „Full Power Mode“
  • Punkte, PCMark10 Drive Performance Light:
    • Samsung 980 Pro 500 GB FPM
      3.172,0
    • Samsung 980 Pro 500 GB
      2.961,0
    • Samsung 980 Pro 1 TB
      2.919,0
    • Samsung 980 1 TB FPM
      2.741,0
    • Samsung 980 1 TB FPM II
      2.675,0
    • Samsung 980 1 TB FPM III
      2.672,0
    • Samsung 980 1 TB III
      2.609,0
    • Samsung 980 1 TB
      2.607,0
    • Samsung 980 1 TB II
      2.562,0
    • Samsung 970 Evo Plus 500 GB
      1.520,0
    • Samsung 870 Evo 1 TB
      1.373,0
    Einheit: Punkte
  • Transferrate, PCMark10 Drive Performance Light:
    • Samsung 980 Pro 500 GB FPM
      384,0
    • Samsung 980 Pro 1 TB
      349,6
    • Samsung 980 1 TB FPM
      337,0
    • Samsung 980 1 TB FPM II
      327,6
    • Samsung 980 1 TB FPM III
      327,0
    • Samsung 980 1 TB III
      318,3
    • Samsung 980 1 TB
      317,7
    • Samsung 980 1 TB II
      313,1
    • Samsung 980 Pro 500 GB
      259,7
    • Samsung 970 Evo Plus 500 GB
      189,6
    • Samsung 870 Evo 1 TB
      170,9
    Einheit: Megabyte (MB)
  • Zugriffszeit, PCMark10 Drive Performance Light:
    • Samsung 980 Pro 500 GB FPM
      40,0
    • Samsung 980 Pro 500 GB
      43,0
    • Samsung 980 Pro 1 TB
      43,0
    • Samsung 980 1 TB FPM
      47,0
    • Samsung 980 1 TB FPM II
      48,0
    • Samsung 980 1 TB FPM III
      48,0
    • Samsung 980 1 TB
      49,0
    • Samsung 980 1 TB III
      49,0
    • Samsung 980 1 TB II
      50,0
    • Samsung 970 Evo Plus 500 GB
      86,0
    • Samsung 870 Evo 1 TB
      95,0
    Einheit: Nanosekunden

Der höhere durchschnittliche Stromverbrauch in Folge der deaktivierten Stromsparmechanismen zeigt sich sowohl im Benchmark als auch im Leerlauf in einer um ca. drei Grad Celsius höheren Betriebstemperatur.

SSD-Temperatur im Benchmark 0102030405060°C 038761141521902282663043423804184564945325706086466847227607988368749129509881.000Sekunden  Samsung 980 1 TB  Samsung 980 1 TB FPM

Auch verfügbar für die 980 Pro

Die neue Funktion steht nicht nur der 980, sondern auch der 980 Pro zur Verfügung. In einem ersten Durchgang mit der Samsung 980 Pro 500 GB zeigt der Full Power Mode auch dort seine Wirkung. Mit älteren Samsung-SSDs wie der 970 Evo steht die Funktion nicht zur Auswahl, was auf Nachfrage Samsung auch bestätigt: Es werden nur 980 und 980 Pro für die neue Funktion zugelassen.

Update 11.03.2021 21:00 Uhr

Der Test wurde um Messergebnisse einer Samsung SSD 970 Evo Plus 500 GB ergänzt, die die 980 insbesondere beim Schreiben trotz halber Kapazität teils deutlich in die Schranken weisen kann. Auch im Dauerbelastungstest des PCMark 10 ist die 970 Evo Plus der neuen 980 klar voraus. Beim Kopieren auf der SSD liegt die kleinere Evo Plus vorne, beim Lesen liegen beide Laufwerke hingegen gleich auf. Klar im Vorteil ist die 980 bei der Temperaturentwicklung, sie bleibt kühler und von einer Drosselung weit entfernt.

Samsung SSD 980 für SATA-Umsteiger

Während bei Samsung-SSDs seit Jahren das Suffix „Evo“ für die Mittelklasse und das Kürzel „Pro“ für die Oberklasse steht, bilden die Serien ohne Namensanhang neben den QVO-Modellen mit QLC-Speicher den Einstieg. Beides hat es zuletzt allerdings nur bei SATA-SSDs gegeben. Doch in dieser Generation erhält auch die 900er-Serie mit den NVMe-SSDs ein Basismodell. Die neue Samsung SSD 980, die technisch nicht viel mit der Samsung 980 Pro (Test) gemein hat, soll statt Enthusiasten und professioneller Anwender eher SATA-Aufrüster ansprechen.

Gleiche Serie, technisch kaum verwandt: Samsung SSD 980 und 980 Pro
Gleiche Serie, technisch kaum verwandt: Samsung SSD 980 und 980 Pro

Ohne „Pro“ kein PCIe 4.0 und kein DRAM

Denn im Gegensatz zur 980 Pro dient PCIe 3.0 x4 mit ~4 GB/s Bruttodatenrate statt PCIe 4.0 x4 (~8 GB/s) als Schnittstelle der 80 mm langen M.2-Module. Ein weiterer wesentlicher Unterschied ist der Verzicht auf einen DRAM-Cache: Die 980 SSD besitzt den DRAM-losen Pablo-Controller, zu dem Samsung bisher kaum Details preisgegeben hat. Der gleiche Controller wurde aber zum Beispiel schon in der tragbaren Samsung Portable T7 SSD (Test) eingesetzt, bei der die Leistung allerdings durch die externe USB-Schnittstelle limitiert wurde. Durch den Verzicht auf DRAM können Kosten eingespart werden. Dennoch will Samsung durch Optimierungen eine der schnellsten PCIe-SSDs ohne DRAM anbieten und sogar mit Modellen mit DRAM mithalten können.

Samsung SSD 980 (neu) Samsung SSD 980 Pro Samsung 970 Evo Plus
Formfaktor M.2-2280
Schnittstelle (Protokoll) PCIe 3.0 x4 (NVMe 1.4) PCIe 4.0 x4 (NVMe 1.3c) PCIe 3.0 x4 (NVMe 1.3)
Controller Samsung Pablo Samsung Elpis Samsung Phoenix
NAND-Flash-Speicher Samsung 3D TLC
DRAM-Cache
SLC-Cache Dynamisch Statisch + Dynamisch
Speicherplatz 250 GB
500 GB
1.000 GB
250 GB
500 GB
1.000 GB
2.000 GB
Seq. Lesen/Schreiben (max.) 3.500/3.000 MB/s 7.000/5.000 MB/s 3.500/3.300 MB/s
Garantiedauer 5 Jahre
TBW pro TB 600

Laut Samsung soll die 980 in der Spitze mit 3.500 MB/s lesen und mit 3.000 MB/s schreiben, was aber nur für die von der Redaktion getestete 1-TB-Version gilt, die zudem bis zu 500.000/480.000 IOPS bei 4K-Random-Zugriffen mit 32 ausstehenden Befehlen (QD32) erreichen soll. Die kleineren Varianten sind lesend wie schreibend langsamer. So schafft die 500-GB-Version noch 3.100/2.600 MB/s bei sequenziellen und 400.000/470.000 IOPS bei wahlfreien Transfers, die 250-GB-Version ist mit nur 2.900/1.300 MB/s und 230.000/320.000 IOPS sogar erheblich langsamer. Unterm Strich liegt die Leistung damit auf dem Papier unterhalb der 970 Evo Plus (Test). Samsung sieht dann auch wenig verwunderlich in der etwas langsameren 970 Evo ohne „Plus“ (Test) den direkten Vorgänger der 980.

Große Leistung, smarter Preis: SSD 980 von Samsung ermöglicht NVMe-Geschwindigkeit für alle. 970 EVO-Nachfolgerin kommt ohne DRAM und bietet ein attraktives Preis-/Leistungsverhältnis für Gamer, Creator und SSD-Umsteiger.

Samsung zur SSD 980

Controller & Speicher

Gewohnt wenig Details gibt es von Samsung zum SSD-Controller, der mit der aktuellen Revision 1.4 des NVMe-Protokolls kompatibel sei. Auf bereits vor dem Marktstart veröffentlichten Produktseiten hatte der Hersteller diesen als „Pablo“ benannt. Der DRAM-lose Pablo-Controller fand schon bei der externen Samsung Portable T7 (Touch) Verwendung, doch liegen keine näheren Informationen zur Technik vor.

Controller Pablo Elpis Phoenix UBX
SSD 980/Portable T7 980 Pro 970 Pro/Evo Plus 950 Pro
Schnittstelle PCIe 3.0 x4 PCIe 4.0 x4 PCIe 3.0 x4
DRAM
NAND-Channel 4 8
Queues ? 128 32 8
Fertigung ? 8 nm 14 nm k. A.

Mit allen genannten Schwestermodellen teilt die neue Samsung SSD 980 den Speichertyp: „3-Bit MLC“, wie es praktisch nur Samsung nennt, bedeutet TLC-NAND mit 3 Bit pro Speicherzelle. Auf Nachfrage der Redaktion hat der Hersteller bestätigt, dass es sich wie bei der 980 Pro um die aktuelle Generation im 12x-Layer-Design alias V-NAND V6 handelt. Die Generation V7 mit deutlich gesteigerter Datendichte und weiter verbesserter Leistung ist noch lange nicht so weit, worüber auch ein aktueller Überblick zu den kommenden 3D-NAND-Generationen der Redaktion informiert. Alle Varianten der 980 nutzen nur einen NAND-Baustein (Package) mit mehreren Dies, die 980 Pro hingegen immer zwei. Die Rückseite der M.2-Platine ist in beiden Serien immer unbestückt.

HMB gegen DRAM-Schwund

Die mit der NVMe-Spezifikation 1.2 eingeführte Funktion „Host Memory Buffer“ (HMB) ist ein Mittel, um SSDs ohne DRAM zu beschleunigen. Das Fehlen des DRAMs auf der SSD soll dadurch zumindest etwas kompensiert werden, indem stattdessen ein kleiner Teil des Arbeitsspeichers des Host-Systems für das Zwischenspeichern von Daten der Look-up-Tabelle (LUT) genutzt wird. Im Fall der Samsung 980 sollen 64 MB des Systemspeichers für die HMB-Funktion reserviert werden.

Samsung 980 mit HMB
Samsung 980 mit HMB (Bild: Samsung)

Bereits vor über fünf Jahren hatte der Controller-Hersteller Marvell auf HMB aufmerksam gemacht und mit dem 88NV1140 den ersten SSD-Controller mit HMB-Support vorgestellt. Für SATA-SSDs gibt es die Funktion hingegen nicht. Dort kann das Fehlen des DRAMs daher zu regelrechten Systemaussetzern führen, wie ComputerBase bei der Toshiba TR200 (Test) vor Jahren zu spüren bekam. Auch andere Redaktionen kamen zu dem Schluss, dass SATA-SSDs ohne DRAM eigentlich nicht zu empfehlen sind. Bei NVMe-SSDs mit HMB-Support soll es aber anders aussehen.

Eine jüngere Studie (PDF) bestätigt, dass HMB bei DRAM-losen SSDs die Leistung steigern kann. Ohne gleiche technische Basis ist ein direkter Vergleich mit DRAM-basierten SSDs zwar nicht möglich, doch dürfte HMB zu diesen keine gleichwertige Alternative darstellen.

Der Hersteller Western Digital kam in einer eigenen Analyse (PDF) zu dem Schluss, dass bereits 16 MB des System-RAMs für die HMB-Funktion genügen, um bei Alltagsaufgaben keine Leistungseinbußen zu haben. Allerdings sieht Western Digital für Einsatzgebiete mit höheren Anforderungen SSDs mit eigenem DRAM-Cache weiterhin im Vorteil.

The greatest utilization of host DRAM is to cache mapping information which often only requires tens of MBs of buffer size. While HMB is sufficient for most consumer applications such as working on local files (word documents, excel files) and rendering video files and photos, it may not be viable for all high-end applications or gaming environments. DRAM is still preferable for intensive workloads with random reading and writing of data such as downloading/playing a high-end video game, streaming game play, or executing multiple tasks simultaneously (downloading a program, working on large files and running computer updates).

Western Digital

Änderungen beim SLC-Modus

Änderungen gegenüber den Schwestermodellen gibt es beim SLC-Modus, bei dem Daten zur Beschleunigung der Schreibrate zunächst mit 1 Bit pro Zelle zwischengespeichert werden. Samsung spricht von „TurboWrite 2.0“ und verzichtet auf den kleinen festen Anteil (Default), der unabhängig vom Füllstand der SSD immer zur Verfügung steht. Stattdessen gibt es nur noch den dynamischen Anteil (Intelligent), dessen Größe sich nach dem nicht belegten Speicherplatz richtet.

Maximal können bei der SSD 980 45 GB, 122 GB oder 160 GB bei den Modellen mit 250 GB, 500 GB und 1 TB Speichervolumen im SLC-Modus geschrieben werden. Dies ist deutlich mehr als bei der Samsung 970 Evo (Plus) und im Fall der Varianten mit 500 GB und 1 TB auch mehr als bei der 980 Pro. Ist der SLC-Modus erschöpft, werden Daten direkt mit 3 Bit in die Zellen geschrieben, was die Schreibgeschwindigkeit deutlich senkt. Ein bei Amazon im Vorfeld veröffentlichtes Datenblatt (PDF) nennt 250, 500 und 900 MB/s als dann maximale Schreibraten für die Modelle mit 250 GB, 500 GB und 1 TB.

Pseudo-SLC-Cache (TurboWrite) bei der Samsung 980
Kapazität 250 GB 500 GB 1 TB
TurboWrite-Kapazität Default
Intelligente Erweiterung 45 GB 122 GB 160 GB
Gesamtkapazität 45 GB 122 GB 160 GB
Sequenzielle Datentransferrate TurboWrite 1.300 MB/s 2.600 MB/s 3.000 MB/s
Nach TurboWrite 250 MB/s 500 MB/s 900 MB/s*
*Angabe laut Datenblatt, gemessen: ~400 MB/s

Samsung geht bei der neuen 980 SSD somit einen ähnlichen Weg wie zahlreiche andere Hersteller, die rein auf diese dynamische Form des SLC-Puffers setzen. Manche wie etwa Corsair bei der MP400 (Test) erlauben dabei allerdings, den kompletten freien Speicherplatz als SLC-Zwischenspeicher zu nutzen – das macht Samsung nicht.

Vernickelter Controller und Kupferaufkleber

Um einer Leistungsdrosselung durch zu hohe Temperaturen entgegenzuwirken, setzt Samsung erneut auf ein Zusammenspiel verschiedener Maßnahmen statt auf einen großen Kühlkörper, den viele Mainboards heutzutage ohnehin ab Werk mit sich bringen. Um den Abtransport der entstehenden Wärme zu optimieren, wurde die Oberseite des Controllers mit Nickel beschichtet. Die gleiche Aufgabe hat auch der Aufkleber mit integrierter Kupferfolie auf der Rückseite. Hinzu kommt „Feintuning“ in der Firmware, was Samsung „Dynamic Thermal Guard“ (DTG) nennt. Samsung spricht von einer besseren thermischen Charakteristik im Vergleich zur Samsung 970 Evo, was auch an einer höheren Effizienz liegt.

Samsung 980 und 980 Pro verfügen über den Kupfer-Aufkleber zur Kühlung
Samsung 980 und 980 Pro verfügen über den Kupfer-Aufkleber zur Kühlung

Neuer Power-Modus über Magician

Die neue Version 6.3 des SSD-Tools Samsung Magician bringt unter anderem den sogenannten Full Power Mode als neue Funktion mit sich. Wird dieser aktiviert, soll die Samsung 980 stets mit voller Leistung agieren, indem sonst aktive Stromsparmodi deaktiviert werden. In eigenen Benchmarks hat Samsung dadurch 5 Prozent mehr Punkte im PCMark 10 erzielen können. Da die Software vorab nicht zur Verfügung stand, konnte die Redaktion dies aber nicht selbst ausprobieren.

With the update of Magician 6.3 in March, 980 will support the new feature called Full Power Mode. With this new feature, 980 runs at the peak level for nonstop, consistent high performance.

Samsung

Eckdaten und Preise im Überblick

Wie bei der Samsung 980 Pro werden fünf Jahre Garantie geboten, die alternativ bei Überschreiten einer bestimmten Schreibmenge, die „Total Bytes Written“ (TBW), erlischt. Die TBW liegen mit 150 TB, 300 TB und 600 TB exakt auf dem Niveau der 980 Pro, die somit in diesem Punkt keinen Vorteil bietet. Ebenso identisch zu den Schwestermodellen der Serien 970/980 ist die Unterstützung von Verschlüsselungsstandards wie AES 256 Bit in Hardware, was Vorteile gegenüber reinen Softwarelösungen bietet.

Die Samsung 980 SSD soll ab dem heutigen 9. März 2021 im Handel erhältlich sein. Die unverbindlichen Preisempfehlungen liegen bei rund 50 Euro (250 GB), 70 Euro (500 GB) und 130 Euro (1 TB). Die Erfahrung hat gezeigt, dass der UVP bei breiter Verfügbarkeit noch deutlich unterboten wird. Im freien Handel sollte die Samsung 980 daher ein gutes Stück günstiger als die bisherigen NVMe-SSDs von Samsung ausfallen und preislich dichter an die SATA-Modelle heranrücken.

Samsung SSD 980 Samsung SSD 980 Pro Samsung SSD 970 Evo Plus Samsung SSD 970 Evo
Controller: Samsung Pablo, 4 NAND-Channel Samsung Elpis, 8 NAND-Channel Samsung Phoenix
DRAM-Cache: keiner
512 MB LPDDR4
Variante
1.024 MB LPDDR4
Variante
2.048 MB LPDDR4
512 MB LPDDR4
Variante
1.024 MB LPDDR4
Variante
2.048 MB LPDDR4
Speicherkapazität: 250 / 500 / 1.000 GB 250 / 500 / 1.000 / 2.000 GB 250 / 500 / 1.000 / 2.000 GB
Speicherchips: Samsung ? ? TLC (3D, 1xx Lagen) NAND, ? Samsung ? ? TLC (3D, 96 Lagen) NAND, ? Samsung ? Toggle DDR 2.0 TLC (3D, 64 Lagen) NAND, 256 / 512 Gbit
Formfaktor: M.2 (80 mm)
Interface: PCIe 3.0 x4 PCIe 4.0 x4 PCIe 3.0 x4
seq. Lesen:
2.900 MB/s
Variante
3.100 MB/s
Variante
3.500 MB/s
6.400 MB/s
Variante
6.900 MB/s
Variante
7.000 MB/s
3.500 MB/s
3.400 MB/s
Variante
3.500 MB/s
seq. Schreiben:
1.300 MB/s
Variante
2.600 MB/s
Variante
3.000 MB/s
2.700 MB/s
Variante
5.000 MB/s
Variante
5.100 MB/s
2.300 MB/s
Variante
3.200 MB/s
Variante
3.300 MB/s
1.500 MB/s
Variante
2.300 MB/s
Variante
2.500 MB/s
4K Random Read:
230.000 IOPS
Variante
400.000 IOPS
Variante
500.000 IOPS
500.000 IOPS
Variante
800.000 IOPS
Variante
1.000.000 IOPS
250.000 IOPS
Variante
480.000 IOPS
Variante
600.000 IOPS
Variante
620.000 IOPS
200.000 IOPS
Variante
370.000 IOPS
Variante
500.000 IOPS
4K Random Write:
320.000 IOPS
Variante
470.000 IOPS
Variante
480.000 IOPS
600.000 IOPS
Variante
1.000.000 IOPS
550.000 IOPS
Variante
560.000 IOPS
350.000 IOPS
Variante
450.000 IOPS
Variante
480.000 IOPS
Leistungsaufnahme Aktivität (typ.): ?
5,000 W
Variante
5,800 W
Variante
6,000 W
5,400 W
Variante
5,800 W
Variante
6,000 W
Leistungsaufnahme Aktivität (max.):
5,60 W
Variante
5,90 W
Variante
5,30 W
?
Leistungsaufnahme Leerlauf: 45,0 mW 35,0 mW 30,0 mW
Leistungsaufnahme DevSleep: kein DevSleep
Leistungsaufnahme L1.2: ? 5,0 mW
Funktionen: NVMe, NCQ, TRIM, SMART, Garbage Collection
Verschlüsselung: AES 256, IEEE-1667, TCG Opal 2.0
Total Bytes Written (TBW):
150 Terabyte
Variante
300 Terabyte
Variante
600 Terabyte
150 Terabyte
Variante
300 Terabyte
Variante
600 Terabyte
Variante
1.200 Terabyte
150 Terabyte
Variante
300 Terabyte
Variante
600 Terabyte
Variante
1.200 Terabyte
Garantie: 5 Jahre
Preis: ab 49 € / ab 66 € / ab 123 € ab 69 € / ab 121 € / ab 180 € / ab 379 € ab 55 € / ab 79 € / ab 146 € / ab 286 € ab 69 € / ab 73 € / ab 132 € / –
Preis je GB: € 0,19 / € 0,13 / € 0,12 € 0,28 / € 0,24 / € 0,18 / € 0,19 € 0,22 / € 0,16 / € 0,15 / € 0,14 € 0,28 / € 0,14 / € 0,13 / –

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