Exceria Pro SSD im Test: Kioxias schnellste SSD

Update Michael Günsch (+1)
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Exceria Pro SSD im Test: Kioxias schnellste SSD

Die Exceria Pro ist Kioxias PCIe-4-Flaggschiff mit umgelabeltem Phison-E18-Controller und 2 TB BiCS5-Flash mit 112 Zellschichten (Layern). Im Test gegen andere E18-SSDs mit Microns aktuellem 176-Layer-NAND wird etwaigen Titelambitionen allerdings schnell der Spiegel vorgehalten.

Update

Auf Anregung eines Lesers wurde der Artikel um nähere Informationen zum BiCS5-Flash von Kioxia ergänzt. Die wichtige Information, dass der BICS5-Flash eine vergleichsweise langsame I/O-Schnittstelle besitzt, wird bei Beschreibung und Leistungsanalyse nun berücksichtigt.

Der „eigene“ Controller stammt doch von Phison

Kioxia, den meisten noch unter dem früheren Namen Toshiba Memory bekannt, ist nicht nur einer der größten Hersteller von NAND-Flash-Speicher, sondern auch Anbieter von SSDs. Diese sind selbstredend mit dem Speicher aus eigenem Hause bestückt, doch beim Controller greift der Hersteller gern auf Lösungen von Phison zurück.

Kioxia Exceria Pro SSD
Kioxia Exceria Pro SSD

Bei der Exceria Pro ist der Chip zwar mit „Kioxia“ beschriftet, doch entlarvt ein SSD-Tool diesen als Phison E18. Diese Wahl überrascht nicht, handelt es sich doch um einen der schnellsten Controller im Consumer-Segment, der somit perfekt zum Consumer-SSD-Flaggschiff von Kioxia passt.

SSD-Tool meldet Phison E18 bei der Kioxia Exceria Pro SSD
SSD-Tool meldet Phison E18 bei der Kioxia Exceria Pro SSD

Die erste Retail-SSD von Kioxia mit PCIe 4.0

Die Exceria Pro ist zugleich die erste Consumer-SSD von Kioxia, die auf PCIe 4.0 als Schnittstelle setzt. Damit ist der Hersteller spät dran in der Branche und begründet dies wie folgt:

Im Gegensatz zu anderen Herstellern hat sich Kioxia entschieden, mit der Einführung ihrer Retail-PCIe-4.0-SSD-Serie zu warten, bis eine Lösung angeboten werden kann, die es Benutzern ermöglicht, die Vorteile der Schnittstelle voll auszuschöpfen.

Phison E18 trifft erstmals auf BiCS5-Flash

Während bei anderen Herstellern der E18 mit TLC-NAND von Micron kombiniert wird, setzt Kioxia auf den hauseigenen BiCS5-Flash. Dabei handelt es sich um TLC-NAND mit 112 Zellschichten (Layer) und einer Speicherkapazität von 512 Gbit pro Die. Die interne I/O-Schnittstelle des BiCS5 ist mit 1.066 MT/s gegenüber aktuellen Lösungen der Konkurrenz vergleichsweise langsam. Microns 176-Layer-NAND bringt es etwa auf 1.600 MT/s.

Beim Testmuster mit 2 TB Speichervolumen kommen 32 dieser Chips zum Einsatz, von denen jeweils acht in einem der vier Chipgehäuse (Package) untergebracht sind. Beim zweiten Modell der Serie mit 1 TB Speicherplatz sind es entsprechend nur 16 Dies, die ebenfalls auf vier Packages verteilt werden.

Kioxia Exceria Pro SSD
Formfaktor M.2-2280
Schnittstelle (Protokoll) PCIe 4.0 x4 (NVMe 1.4)
Controller „Kioxia“ (laut Tool ein umbenannter Phison PS5018-E18
NAND-Flash-Speicher 3D TLC (Kioxia BiCS5, 112 Layer, 512 Gbit)
DRAM-Cache
SLC-Cache
Speicherplatz 1.000 GB
2.000 GB
Seq. Lesen/Schreiben (max.) 7.300/6.400 MB/s
Garantiedauer Fünf Jahre
TBW 400/800
Kühler
Abmessungen 80 × 22 × 2 mm
Hinweis: Detaillierte Eckdaten zu jedem Modell stehen in der Vergleichstabelle weiter unten

Sowohl die Speicherbausteine als auch der Controller und der DRAM-Cache, im Fall des Testmusters 2 GB DDR4-1600 von SK Hynix, liegen auf der Oberseite der Platine. Die Rückseite ist nicht mit Komponenten bestückt, sodass die M.2-SSD nur rund 2,2 mm flach ausfällt. Auf einen Kühlkörper verzichtet Kioxia.

BiCS6 BiCS5
Chip 1 Terabit TLC (4 Planes) 512 Gbit TLC (4 Planes)
Layer >170 128
Die 98 mm² 66 mm²
Dichte 10,4 Gb/mm² 7,8 Gb/mm²
Read (tR) 50 µs 56 µs
Program 160 MB/s 132 MB/s
I/O 2,0 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
Daten vom ISSCC 2021

Leistung laut Hersteller

Die maximale Leistung gibt Kioxia mit 7.300 MB/s und 6.400 MB/s beim sequenziellen Lesen und Schreiben an. Beim wahlfreien Lesen und Schreiben sollen beim 2-TB-Modell 800.000 IOPS und 1,3 Millionen IOPS möglich sein. Während letztgenannter Wert sehr hoch erscheint, fällt die sequenzielle Schreibrate für eine SSD mit diesem Controller und dieser Speichermenge relativ niedrig aus. Die Corsair MP600 Pro mit 2 TB kam bereits auf 6.550 MB/s und mit neuem Micron-NAND schaffen Modelle wie die Corsair MP600 Pro XT oder die Seagate FireCuda 530 sogar 6.800 MB/s respektive 6.900 MB/s.

Kioxia Exceria Pro SSD
Kioxia Exceria Pro SSD

Die angegebene Schreibleistung gilt wie immer als Maximum im SLC-Modus für eine begrenzte Transfergröße, die je nach freiem Speicherplatz variiert. Die nachfolgenden Messungen zum SLC-Modus werden zeigen, wie schnell die SSD jenseits des SLC-Turbos arbeitet.

TBW verhältnismäßig niedrig

Vergleichsweise gering ist auch das Schreibvolumen bis zum Erlöschen der sonst fünfjährigen Garantie, das vom Hersteller als „Total Bytes Written“ oder „TBW“ festgelegt wird. Lediglich 400 TB sind bei der Exceria Pro mit 1 TB erlaubt. Beim 2-TB-Modell sind es 800 TB.

Die High-End-Modelle der Konkurrenz sind wiederum meist mit 600/700 TB (für 1 TB) und 1.200/1.400 TB TBW spezifiziert. Bei diesen dürfen also weitaus mehr Daten geschrieben werden, bevor es zu einem vorzeitigen Garantieverlust kommt. Noch deutlich mehr TBW bietet Seagate bei der FireCuda 530.

TBW-Vergleich aktueller High-End-SSDs
Modell 1 TB 2 TB
Kioxia Exceria Pro 400 TB 800 TB
Samsung 980 Pro 600 TB 1200 TB
WD Black SN850 600 TB 1200 TB
Corsair MP600 Pro XT/LPX 700 TB 1400 TB
Seagate FireCuda 530 1275 TB 2.550 TB

Die Angaben haben mit der eigentlichen Haltbarkeit des NAND-Flashs zwar nichts zu tun. Dennoch wirkt es angesichts des Wettbewerbs, als würde Kioxia seinem BiCS5-NAND weniger Schreibzyklen zutrauen. Es wäre aber auch möglich, dass der Hersteller damit nur eine deutliche Abgrenzung zum eigenen Enterprise-Portfolio schaffen will. Wer mehr TBW möchte, soll dann direkt die teurere Server-SSD wählen.

Preise und Eckdaten im Überblick

Mit Preisen von derzeit rund 175 Euro für 1 TB und 295 Euro für 2 TB liegt die Kioxia Exceria Pro auf typischem Niveau der SSDs mit Phison E18, wobei es die Variante mit 1 TB bei anderen Herstellern etwas günstiger gibt.

Kioxia Exceria Pro Corsair MP600 Pro LPX Seagate FireCuda 530 Kingston KC3000
Controller: Phison PS5018-E18, 8 NAND-Channel
DRAM-Cache:
1.024 MB DDR4
Variante
2.048 MB DDR4
1.024 MB
Variante
2.048 MB
? DDR4
Variante
2.048 MB DDR4
512 MB DDR4
Variante
1.024 MB DDR4
Variante
2.048 MB DDR4
Variante
4.096 MB DDR4
Speicherkapazität: 1.000 / 2.000 GB 500 / 1.000 / 2.000 / 4.000 GB 512 / 1.024 / 2.048 / 4.096 GB
Speicherchips: Kioxia ? ? TLC (3D, 112 Lagen) NAND, 512 Gbit Micron ? ? TLC (3D, 176 Lagen) NAND, 512 Gbit ? ? ? TLC (3D) NAND, ?
Formfaktor: M.2 (80 mm)
Interface: PCIe 4.0 x4
seq. Lesen: 7.300 MB/s 7.100 MB/s
7.000 MB/s
Variante
7.300 MB/s
7.000 MB/s
seq. Schreiben: 6.400 MB/s
3.700 MB/s
Variante
5.800 MB/s
Variante
6.800 MB/s
3.000 MB/s
Variante
6.000 MB/s
Variante
6.900 MB/s
3.900 MB/s
Variante
6.000 MB/s
Variante
7.000 MB/s
4K Random Read:
1.000.000 IOPS
Variante
800.000 IOPS
435.000 IOPS
Variante
900.000 IOPS
Variante
1.000.000 IOPS
400.000 IOPS
Variante
800.000 IOPS
Variante
1.000.000 IOPS
450.000 IOPS
Variante
900.000 IOPS
Variante
1.000.000 IOPS
4K Random Write:
1.100.000 IOPS
Variante
1.300.000 IOPS
615.000 IOPS
Variante
1.200.000 IOPS
700.000 IOPS
Variante
1.000.000 IOPS
900.000 IOPS
Variante
1.000.000 IOPS
Leistungsaufnahme Aktivität (typ.): ?
Leistungsaufnahme Aktivität (max.): ?
4,1 W
Variante
6,3 W
Variante
9,9 W
Variante
10,2 W
Leistungsaufnahme Leerlauf: ?
Leistungsaufnahme DevSleep: ?
Leistungsaufnahme L1.2: ? 5 mW
Funktionen: NVMe, NCQ, TRIM, SMART, Garbage Collection
Verschlüsselung: keine AES 256 keine
Total Bytes Written (TBW):
400 Terabyte
Variante
800 Terabyte
350 Terabyte
Variante
700 Terabyte
Variante
1.400 Terabyte
Variante
3.000 Terabyte
640 Terabyte
Variante
1.275 Terabyte
Variante
2.550 Terabyte
Variante
5.100 Terabyte
400 Terabyte
Variante
800 Terabyte
Variante
1.600 Terabyte
Variante
3.200 Terabyte
Garantie: 5 Jahre
Preis: ab 87 € / ab 141 € ab 72 € / ab 96 € / ab 160 € / ab 375 € ab 70 € / ab 92 € / ab 218 € / ab 504 € ab 67 € / ab 93 € / ab 160 € / ab 350 €
Preis je GB: € 0,09 / € 0,07 € 0,14 / € 0,10 / € 0,08 / € 0,09 € 0,14 / € 0,09 / € 0,11 / € 0,13 € 0,13 / € 0,09 / € 0,08 / € 0,09