Samsung SSD 850 Pro (128GB, 256GB & 1TB) recension: Gå in i 3D-eran

Under de senaste tre åren har Samsung blivit en av de mest dominerande aktörerna inom SSD-branschen. Samsungs strategi har varit en snäv vertikal integration ända sedan starten, vilket ger Samsung möjligheten att ligga i framkant av ny teknik. Det är en enorm fördel eftersom alla delar i slutändan måste designas och optimeras för att fungera korrekt tillsammans. Den första frukten av Samsungs vertikala integration var SSD 840, som var den första massproducerade SSD:n som använde TLC NAND och gav Samsung en betydande kostnadsfördel. Än idag är SSD 840 och dess efterföljare, 840 EVO, fortfarande de enda TLC NAND-baserade SSD:erna som levereras i hög volym. Nu, två år senare, gör Samsung det igen med introduktionen av SSD 850 Pro, världens första konsument-SSD med 3D NAND.

I åratal har det varit känt att skalbarheten hos traditionella NAND håller på att ta slut. Varje tärningskrympning har varit svårare än den tidigare eftersom uthålligheten och prestandan har minskat med varje nod, vilket gör det mindre och mindre effektivt att skala ner storleken. Skalning under 20nm verkade vara ett stort hinder men industrin kunde korsa det med några smarta innovationer i NAND-designen. Den magiska hatten är dock slut på tricks och en mer betydande förändring av NAND-designen krävs för att fortsätta att skala kostnaderna.

Den nuvarande lösningen på skalbarhetsproblemet är 3D NAND, eller V-NAND som Samsung kallar det. Traditionellt skalas NAND och andra halvledare horisontellt längs X- och Y-axlarna men på grund av fysikens lagar finns det en gräns för hur små transistorerna kan göras. För att lösa problemet introducerar 3D NAND en Z-axel dvs en vertikal dimension. Istället för att proppa transistorer horisontellt närmare och närmare varandra, staplar 3D NAND lager av transistorer ovanpå varandra. Jag kommer att gå igenom strukturen och egenskaperna hos 3D NAND i detalj under de kommande sidorna.

Genom att stapla transistorer (dvs. celler när man talar om NAND) vertikalt kan Samsung slappna av processnoden tillbaka till en mycket bekvämare 40nm. När det finns 32 celler ovanpå varandra är det uppenbart att det inte finns något behov av en 10nm-klass nod eftersom staplingen ökar densiteten, vilket gör att produktionskostnaderna kan skalas lägre. Som vi har sett med historien om NAND-matrisen krymper, ger en högre processnod mer uthållighet och högre prestanda, vilket är vad 850 Pro och V-NAND handlar om.

I grund och botten är den enda förändringen i 850 Pro bytet till V-NAND. Gränssnittet är fortfarande SATA 6Gbps och kontrollern är samma trippelkärniga MEX från 840 EVO, även om jag fortfarande väntar på att höra tillbaka från Samsung om klockhastigheten är samma 400MHz. Firmware, å andra sidan, har genomgått en massiv översyn för att anta egenskaperna hos V-NAND. Med kortare läs-, programmerings- och raderingsfördröjningar och högre uthållighet måste den fasta programvaran optimeras på rätt sätt, annars kan de fulla fördelarna med V-NAND inte utnyttjas.

Jag slår vad om att många av er skulle ha velat se 850 Pro flytta till PCIe-gränssnittet, men jag förstår Samsungs beslut att vänta med PCIe ett tag till. Marknaden för eftermarknads-PCIe SSD:er är fortfarande relativt liten eftersom PC-industrin håller på att ta reda på hur man ska använda det nya gränssnittet, så för närvarande klarar Samsung bra av att titta från sidan. XP941 är och kommer att fortsätta att vara tillgänglig för PC-OEM, men för närvarande kommer Samsung att behålla det så. Vad jag har hört kunde Samsung ta med XP941 till detaljhandelsmarknaden ganska snabbt om det skulle behövas, men Samsung har alltid varit mer intresserade av den stora volymmarknaden istället för att spela i nischerna.

Prestandasiffrorna i tabellen ovan ger oss den första glimten av vad V-NAND kan. Vanligtvis är moderna 128GB SSD-enheter bara bra för cirka 300MB/s men 850 Pro är mycket nära att mätta SATA 6Gbps-bussen även vid den minsta kapaciteten. Detta beror på de mycket lägre programtiderna för V-NAND eftersom skrivprestanda har varit bundet av NAND-prestanda under ganska lång tid nu.

Den andra stora förbättringen från V-NAND är uthålligheten. All kapacitet, inklusive de minsta 128 GB, är rankade till 150 TB, vilket är märkbart högre än vad någon annan konsumentklassad SSD erbjuder. Dessutom berättade Samsung för mig att uthållighetssiffran huvudsakligen är avsedd att separera 850 Pro från företagsdiskarna för att vägleda företagskunder till de mer lämpliga (och dyra) hårddiskarna eftersom 850 Pro inte har skydd för strömavbrott eller från slut till ände dataskydd till exempel. Jag fick dock veta att garantin inte automatiskt nekas om 150TB uppnås under en klients arbetsbelastning. Faktum är att Samsung sa att de har en 128 GB 850 Pro i sina interna tester med över åtta petabyte (det vill säga 8 000 TB) av skrivningar och att enheten fortsätter att gå, så jag vänder på hatten till personen som kan slita ut en 850 Pro i en klientmiljö under min livstid.

En annan intressant aspekt av V-NAND är dess udda kapacitet per tärning. Traditionellt har NAND-kapaciteter kommit i två styrkor, som 64Gbit och 128Gbit, men med V-NAND sätter Samsung stopp för den trenden. Andra generationens 32-lagers V-NAND kommer in på 86Gbit eller 10,75GB om du föredrar gigabyteformen. Jag kommer att täcka orsaken bakom det mer i detalj när vi tittar på V-NAND närmare på de kommande sidorna, men så vitt jag vet har det aldrig funnits en strikt regel om varför kapaciteten har skalats i två potenser. Jag tror att det bara är en kvarleva från gamla dagar som har stannat kvar i minnesindustrin eftersom binärt innerst inne är baserat på tvåstyrkor men den onormala formkapaciteten borde inte ha någon effekt på driften av NAND eller SSD så länge allting är optimerad för det.

På grund av den udda formkapaciteten är formkonfigurationerna också ganska ovanliga. Jag hittade två olika kapacitetspaket i mina granskningsprover och med Samsungs NAND-delavkodare kunde jag ta reda på formkonfigurationerna för varje kapacitet. Tyvärr skickade Samsung inte 512GB-modellen till oss och jag kunde inte få upp 128GB-modellen eftersom Samsung använder pentalobe Torx-skruvar och jag lyckades slita ut skruven när jag försökte öppna den med en olämplig skruvmejsel (det fungerade för de andra modellerna) , dock), så därför finns det frågetecken vid dessa kapaciteter i tabellen. Detta bör dock inte påverka den obearbetade NAND-kapaciteten så länge som alla kapaciteter följer samma 7,6 % överprovisioneringstrend men paketkonfigurationerna kan vara annorlunda. Jag kommer att ge en uppdatering när jag får en bekräftelse från Samsung angående de exakta konfigurationerna för varje kapacitet.

850 Pro växlar också till mindre PCB-designer. PCB i 1TB-modellen befolkar cirka två tredjedelar av chassits yta, medan 256GB PCB kommer in i ännu mindre storlek. Anledningen till de olika PCB-storlekarna är mängden NAND-paket eftersom 256GB bara har fyra, medan det krävs åtta NAND-paket för att uppnå kapaciteten på 1TB.