Samsung SSD 980 im Test: Benchmarks, Cache-Analyse und Temperaturen

Testsystem und Testmethodik

Die nachfolgenden Benchmarks wurden auf einem System mit AMD Ryzen 7 3800X (Test) durchgeführt. M.2-SSDs werden im obersten M.2-Slot des Gigabyte Aorus X570 Master zwischen AMDs Wraith-Max-Kühler und einer MSI Radeon R7 370 betrieben. Sofern die SSD selbst über keinen Kühler verfügt, wird der Kühler des Mainboards genutzt.

Für Belüftung sorgen der 120-mm-Lüfter im Heck und die zwei 140-mm-Ventilatoren in der Front des Gehäuses Fractal Design Meshify 2 Compact. Das stellt eine Veränderung gegenüber vergangenen Tests dar. Die Lüfter in der Front drehen konstant mit 500 U/min, der im Heck und der des CPU-Kühlers mit 900 U/min.

Neue Voraussetzungen für den Temperatur-Test

Weil der RAM den Luftstrom von den Frontlüftern blockiert und der Wraith-Cooler kaum Luft zum M.2-Slot abgibt, sind die thermischen Anforderungen an die SSD groß. Mit dem alten Gehäuse und dem Wraith-Spire-Kühler mit mehr Konvektion am M.2-Slot war das noch anders. Für die Aussagekraft der Temperatur-Tests ist das allerdings von Vorteil, denn auch Rechner mit Tower-Kühler oder AiO belüften den ersten M.2-Slot ähnlich schwach. Um das Thema Temperatur in den Benchmarks nicht durchschlagen zu lassen, wird die SSD in diesen Tests hingegen zusätzlich aktiv belüftet.

Windows 10 Version 1909 mit allen aktuellen Updates ist installiert. Der Schreibcache ist aktiviert.

Als Ausnahme von dieser Regel wurde die Samsung Portable X5 SSD an einem Razer Blade 15 2018 mit Intel Core i7-8750H betrieben (Windows 10 1909), das im Gegensatz zum AMD-System über einen Thunderbolt-3-Anschluss verfügt. Der Schreibcache war auch hier aktiviert.

• Grüne Linie: Externe SSDs (USB, Thunderbolt)
• Orange Linie: SATA-SSDs (2,5 Zoll)
• Rote Linie: NVMe-SSDs (PCI Express 4.0, M.2)
• Blaue Linie: NVMe-SSDs (PCI Express 3.0, M.2)
• Schwarze Linie: SATA-HDDs (3,5 Zoll)

Cache-Analyse (SLC-Modus)

Wie ausdauernd der SLC-Modus ausfällt, testet ComputerBase wie folgt: Eine komprimierte RAR-Datei mit 10 GB Größe wird aus einer RAM-Disk mit fortlaufender Nummer in der Dateibezeichnung so oft ohne Pause auf die leere Test-SSD geschrieben, bis die Kapazitätsgrenze erreicht ist. Für jeden Kopiervorgang wird die erreichte Transferrate protokolliert. Direkt nach dem letzten Transfer werden 50 Prozent der erstellten Dateien gelöscht, im Anschluss wird der SSD eine halbe Stunde Ruhe gegönnt. Dann wird sie abermals mit den RAR-Dateien vollgeschrieben, anschließend werden 20 Prozent der Dateien gelöscht. Nach erneuter 30-minütiger Pause erfolgt der dritte Durchgang: Ausgehend von 80 Prozent Füllstand wird die SSD wieder mit den 10 GB großen RAR-Dateien gefüllt. Der Test soll die Abhängigkeit des SLC-Modus vom Füllgrad der SSD ermitteln.

Die bis zu 160 GB im SLC-Modus mit einer Schreibrate von über 2.000 MB/s bestätigen sich in den Tests der Redaktion. Das gilt aber nur für eine komplett leere SSD mit 1 TB Kapazität. Bei 50 Prozent Füllstand schrumpft der SLC-Modus auf etwa 100 GB, bei 80 Prozent sind es nur noch rund 40 GB. In jeder Konstellation bricht die Schreibrate nach dem SLC-Cache massiv ein und sinkt sogar teils unter 400 MB/s, was gerade noch SATA-Niveau bedeutet. Die im Datenblatt auf Amazon vorab genannten „bis zu 900 MB/s“ nach TurboWrite kann die Redaktion in diesem Test nicht bestätigen. Um sicherzugehen, wurden die Tests mehrfach wiederholt, letztlich verschlechterten sich die Werte aber sogar noch etwas (siehe Diagramme weiter unten). Die Ruhepause von 30 Minuten im Leerlauf zwischen den Schreibvorgängen war augenscheinlich nicht genug. Besonders schwer wiegt der Leistungseinbruch bei hohem Füllstand, denn bei 80 Prozent belegter 980-SSD können nur noch kleine Datenmengen vom SLC-Modus beschleunigt werden. Auch 60 statt 30 Minuten Pause zwischen den Schreibphasen ändert daran nichts.

Ob das Datenblatt auf Amazon fehlerhaft war, wollte oder konnte Samsung auf Nachfrage vor Fall des Embargos der Redaktion nicht bestätigen, wohl aber die in der Praxis ermittelten rund 400 MB/s für das 1-TB-Modell.

Bei vergleichbarer Speicherkapazität bietet die Corsair MP600 nicht nur größere SLC-Phasen, sondern schreibt auch nach dem Cache mit konstant 600 MB/s etwas schneller. Die Corsair MP510 besitzt nur einen vergleichsweise winzigen SLC-Cache, schreibt aber danach mit 1.000 MB/s schneller als die genannten Konkurrenten. Der Vergleich ist nicht ganz fair, aber die 2-TB-Version der Samsung 980 Pro zeigt mit meist über 1.500 MB/s nach dem Cache eine erheblich höhere Leistung. Auch die Samsung 980 Pro mit 500 GB ist flotter unterwegs.

Das zweite Diagramm veranschaulicht noch einmal isoliert, wie groß der SLC-Cache je nach Füllstand der SSD ausfällt bzw. wie viele Daten im SLC-Modus geschrieben werden können – Basis ist der zuvor beschriebene Test und nicht eine Herstellerangabe, die von vielen Unternehmen ohnehin nicht gemacht wird.

Kopiervorgänge im Explorer

Mit welcher Transferrate die SSD Daten schreiben kann, haben die Tests zur Analyse des SLC-Modus bereits herausgearbeitet und dabei auch die Abhängigkeit von der Verfügbarkeit des SLC-Modus herausgestellt. Die nachfolgenden Diagramme weisen darüber hinaus noch einmal die erforderliche Zeit für das Vollschreiben von 0, 50 und 80 Prozent Füllstand aus.

Schon beim Vollschreiben der zuvor leeren SSD erweist sich die Samsung 980 im Vergleich zu den anderen PCIe-SSDs im Testfeld als langsam. Fast eine halbe Stunde dauert der Vorgang, während die Corsair MP510 dank hoher Dauerschreibrate gut doppelt so schnell ist. Eine Samsung 870 Evo mit SATA benötigt keine fünf Minuten länger als die 980, eine nur halb so große 970 Evo Plus mit 500 GB – und kleine SSDs haben oft Nachteile beim Schreiben – benötigt mit 600 MB/s im TLC-Modus wesentlich weniger als die Hälfte der Zeit, obwohl ihr SLC-Modus vergleichsweise winzig aufällt. Die Messungen zum SLC-Cache haben es schon angedeutet: Mit zunehmendem Füllstand fällt die Samsung 980 weiter hinter die PCIe-Konkurrenz zurück und verliert an Vorsprung zu den langsameren SATA-Modellen.

Beim praktischen Lesen von der SSD ist die Samsung 980 für eine PCIe-SSD zwar nicht sonderlich schnell, bietet aber gegenüber SATA-SSDs eine mehr als dreimal so hohe Transferrate und damit einen klaren Vorteil.

Als dritten Kopiertest hat die Redaktion einen 195 GB großen Steam-Ordner mit fünf installierten Spielen auf der SSD dupliziert. Im nachfolgenden Diagramm findet sich der Mittelwert aus fünf Durchgängen.

Das parallele Lesen und Schreiben liegt der Samsung 980 vergleichsweise gut, sodass die Corsair MP510 geschlagen werden kann und erneut ein sehr großer Vorsprung zu den SATA-Modellen entsteht. Auffällig ist allerdings auch in diesem Fall, dass der erste Durchgang schwächer ausfällt, weil die SSD offensichtlich noch mit dem Aufarbeiten der Schreibvorgänge (die zu kopierenden Ordner werden vor dem Test automatisiert auf die SSD kopiert) beschäftigt ist.

Leistungsbeständigkeit im PCMark 10

Die bisher ermittelte Mischung aus solider Lese- und Kopierleistung mit erheblicher Schreibschwäche nach dem SLC-Cache mündet im langwierigen Consistency-Test in einer regelrechten Bruchlandung. Die Samsung 980 fällt fast auf das Niveau der Samsung 870 QVO zurück, die zu den langsamen Vertretern mit QLC-NAND und SATA-Schnittstelle zählt. Dass die Crucial MX500 fast 50 Prozent schneller agiert, setzt dem Ganzen die Krone auf.

Bei leichterer Belastung zeigt sich die Samsung 980 von einer besseren Seite und ist zwar für eine PCIe-SSD nicht schnell, aber erheblich schneller als SATA-SSDs.

CrystalDiskMark

Was die Laufwerke maximal zu leisten im Stande sind, macht der CrystalDiskMark in den Szenarien mit sequenziellen Schreib- und Lesezugriffen deutlich, was die Basis für die Herstellerangaben bildet, die Samsung mit 3.573 MB/s lesend und 2.904 MB/s schreibend recht gut trifft. Das wahlfreie Lesen von 4K-Dateien mit nur einem ausstehenden Befehl liegt der Samsung 980 gut, aber nicht so gut wie der 980 Pro. Die aufgedeckten Schwächen aus den vorherigen praktischen Tests kommen in diesem Benchmark nicht zum Tragen.

Temperaturen über die Zeit

Die nachfolgenden Temperatur-Tests werden vom neuen Gehäuse des Testsystems und vom anderen CPU-Kühler beeinflusst, es sind aus diesem Grund vorerst nur wenige Vergleichswerte vorhanden.

Äußerst stabil erweist sich die Samsung 980 bei den Temperatur-Tests. Unter 10 Minuten Dauerlast bleiben die Temperaturen lesend wie schreibend unterhalb der Schwelle zur Leistungsdrosselung. Die Transferrate ist in beiden Fällen überaus konstant, während Corsair MP600 und Samsung 980 Pro am Ende an Leistung verlieren, da sie wärmer werden, aber insgesamt auch deutlich schneller sind.