C’est peut-être un peu plus tard que prévu, mais le premier SSD grand public de Samsung à prendre en charge PCIe 4.0 est là. Le Samsung 980 PRO a été présenté pour la première fois au CES en janvier, mais nous n’avons rien entendu de plus jusqu’à ce que des fuites commencent à apparaître vers la fin de l’été. Le 980 PRO est maintenant sur le point de lancer une nouvelle vague de versions SSD PCIe 4.0. Ces nouveaux changements sont les changements les plus importants apportés à la gamme de disques SSD PRO de Samsung depuis le lancement de son premier disque NVMe.

Le SSD Samsung 980 PRO PCIe 4.0

Alors que nous entrons dans un monde où PCIe 4.0 va commencer à être proposé à la grande majorité des consommateurs dans tous les segments de l’informatique, le mouvement est en cours afin de permettre la prise en charge de ces nouvelles normes. Des avantages tels qu’une vitesse de pointe accrue ou une consommation d’énergie réduite sont des spécifications essentielles évidentes que PCIe 4.0 apporte à la table, et donc avoir des produits optimisés pour l’accompagner a toujours été le cas alors que les nouvelles générations l’emportent sur ce qui est dit. La première offre PCIe 4.0 x4 de Samsung pour les consommateurs est le 980 PRO, une série de disques M.2 avec des capacités allant jusqu’à 2,0 To.

Ces nouveaux lecteurs présentent la dernière conception de contrôleur de Samsung, mais marquent également le passage des cellules 2 bits aux cellules 3 bits pour la gamme de lecteurs Pro. Cela crée des changements pour une capacité accrue et une diminution des coûts, et en raison de la technologie de contrôleur de Samsung, la durée théorique inférieure à laquelle nous pourrions nous attendre avec TLC est toujours couverte par la garantie. La gamme de lecteurs de stockage Pro de Samsung a toujours été conçue pour impressionner, étant toujours dans les échelons supérieurs des performances pour le marché. C’est ce que nous sommes ici pour tester dans cette revue.

Spécifications du SSD Samsung 980 PRO
Capacité 250 Go 500 Go 1 To 2 To
Interface PCIe 4 x4, NVMe 1.3c
Facteur de forme M.2 2280 simple face
Manette Samsung Elpis
NAND Samsung 128L 3D TLC
DRAM LPDDR4 512 Mo 1 Go 2 Go
SLC
Taille du cache d’écriture
Min 4 GO 4 GO 6 Go À déterminer
Max 49 Go 94 Go 114 Go
Lecture séquentielle 6400 Mo / s 6900 Mo / s 7 000 Mo / s
Écriture séquentielle SLC 2700 Mo / s 5000 Mo / s 5000 Mo / s
TLC 500 Mo / s 1 000 Mo / s 2000 Mo / s
Lecture aléatoire
IOPS (4 Ko)
QD1 22k 22k 22k
Max 500 000 800 000 1 000 000
Écriture aléatoire
IOPS (4 Ko)
QD1 60 000 60 000 60 000
Max 600 000 1 000 000 1 000 000
Puissance active Lis 5,0 W 5,9 W 6,2 W
Écrire 3,9 W 5,4 W 5,7 W
Puissance au ralenti APST 35 mW
L1.2 5 mW
Écrire Endurance 150 To
0,3 DWPD
300 To
0,3 DWPD
600 To
0,3 DWPD
1 200 To
0,3 DWPD
garantie 5 années
Lancer MSRP 89,99 $
(36 ¢ / Go)
149,99 $
(30 ¢ / Go)
229,99 $
(23 ¢ / Go)
À déterminer

Aujourd’hui, nous testons les modèles 250 Go et 1 To, représentant le minimum et le maximum actuels de l’offre. Le modèle 2 To devrait être commercialisé ultérieurement, avec ses spécifications respectives.

Deux vagues de stockage PCIe 4.0: Wave One

AMD a lancé la transition vers PCIe 4.0 l’année dernière avec la sortie de sa famille de processeurs Zen 2. Cela a commencé la première phase des SSD PCIe 4.0, en commençant par Phison.

Phison était le seul fournisseur de contrôleurs SSD prêt avec une solution PCIe 4.0 à l’époque; son contrôleur E16 est sur le marché depuis plus d’un an comme la seule option pour les SSD PCIe 4.0 grand public. Nous en avons également beaucoup parlé. Mais le Phison E16 était un peu une conception précipitée, avec un minimum de changements à leur contrôleur E12 très réussi pour permettre la prise en charge de PCIe 4.0. Cela a laissé le E16 avec quelques lacunes notables: il n’offre que légèrement plus de bande passante de pointe fournie par la mise à niveau vers PCIe 4.0, et les performances supplémentaires s’accompagnent d’une consommation d’énergie supplémentaire. Le reste de l’industrie des disques SSD a décidé de prendre la transition PCIe 4.0 un peu plus lentement, en préparant des conceptions de contrôleurs plus matures à fabriquer sur des nœuds de processus plus petits qui peuvent fournir l’efficacité nécessaire pour utiliser la pleine vitesse d’une liaison PCIe 4.0 x4 tout en restant à l’intérieur. les contraintes thermiques et de puissance d’un variateur M.2.

Tous les principaux acteurs du marché des contrôleurs SSD se sont préparés à cette deuxième vague de disques Gen4, mais Samsung fait le premier pas dans ce cycle. Le 980 PRO présente le nouveau contrôleur Samsung Elpis, basé sur leur processus 8 nm et conçu pour doubler les performances de pointe offertes par les SSD PCIe Gen3.

Wave Two démarre avec Samsung

En plus du nouveau contrôleur Elpis, le 980 PRO présente une nouvelle génération de mémoire flash 3D NAND de Samsung. Officiellement, Samsung ne divulgue pas le nombre de couches, mais ils ont affirmé que c’était 40% de plus que leur génération précédente qui était de 92L, donc cela devrait être 128L 3D NAND. Samsung n’est pas le premier à commercialiser avec 128L NAND (SK hynix de moins d’un mois), mais cela montre que le nombre de couches augmente et que la capacité devrait l’être également.

Historiquement, la gamme PRO de SSD utilise certaines des NAND les plus rapides et les plus durables de Samsung – c’est ce qui donne aux produits le nom PRO. Cette fois-ci, Samsung change les choses pour aider à élargir sa clientèle de la gamme Pro – Samsung abandonne l’utilisation de la mémoire à deux bits par cellule (MLC) qui a été la marque de fabrique des gammes de produits PRO, et avec le 980 PRO, Samsung passe enfin à la mémoire flash NAND à trois bits par cellule (TLC). Ce changement n’est pas sans précédent: Samsung a été presque complètement seul dans leur utilisation continue du MLC NAND 2 bits. En comparaison, le reste de l’industrie des SSD (grand public et entreprise) est passé du MLC au TLC, même sur les conceptions de pointe.

Le raisonnement historique pour choisir MLC NAND plutôt que TLC NAND s’est toujours réduit à deux facteurs principaux: MLC a tendance à être plus rapide et à plus d’endurance en écriture. TLC NAND peut être plus lent que MLC NAND en général, mais cela ne signifie pas que les SSD TLC doivent être plus lents que les SSD MLC. Les avantages en termes de performances de MLC NAND pour une utilisation grand public ont été considérablement réduits par l’adoption universelle de la mise en cache d’écriture SLC sur les disques SSD TLC et la tendance vers des caches SLC plus grands. À moins qu’un utilisateur n’aille bien au-delà du cache SLC, un lecteur TLC avec un cache SLC est nettement plus préférable du point de vue de la capacité qu’un lecteur MLC.

L’endurance en écriture a toujours été un problème important à surveiller, mais l’industrie des disques SSD a réussi à l’empêcher de devenir un problème sérieux pour les consommateurs. L’amélioration de la correction des erreurs et les avantages fondamentaux de la 3D NAND par rapport aux NAND planaires plus anciens ont aidé, mais le facteur le plus important a été la croissance des capacités du lecteur. L’endurance totale en écriture d’un SSD évolue à peu près linéairement avec sa capacité: un disque de 2 To peut gérer environ deux fois plus de To d’écritures au cours de sa durée de vie qu’un disque de 1 To. Cependant, les besoins de stockage des consommateurs n’augmentent pas de la même manière que les besoins de stockage des entreprises. Lorsqu’un consommateur passe d’un disque de 512 Go à 1 To ou 2 To, la plus grande partie de la capacité supplémentaire utilisée est pour des données relativement statiques: des photos, des vidéos et des jeux qui ne sont pas modifiés si souvent, et certainement pas plusieurs fois par jour.

L’utilisation de TLC par le 980 PRO au lieu de MLC peut être la fin d’une ère pour les SSD, mais cela ne signifie pas nécessairement que le disque n’est pas digne du nom « PRO »; le 980 PRO est toujours très clairement dans le haut de gamme du marché grand public.

À bien des égards, ce lecteur aurait pu facilement être étiqueté 980 EVO en remplacement du 970 EVO Plus. Parallèlement au passage à TLC NAND, Samsung a réduit de moitié les notes d’endurance en écriture à 0,3 DWPD et a ramené les capacités utilisables aux niveaux TLC / EVO typiques de 250/500/1000 Go au lieu de 256/512/1024 Go. TLC signifie que le 980 PRO s’appuie désormais sur la mise en cache SLC pour ses vitesses d’écriture maximales, et les performances d’écriture chuteront considérablement si le cache SLC est un jour rempli. Cependant, Samsung a compensé cela en configurant le 980 PRO pour utiliser des tailles de cache SLC nettement plus grandes que leurs précédents lecteurs EVO, et c’est ce qui lui donnera le nom Pro plus que toute autre chose. Les PDSF sont également maintenant beaucoup plus bas et comparables à autres SSD PCIe 4 basés sur TLC.

La disposition et l’apparence de base des SSD M.2 NVMe de Samsung ont peu changé au fil des ans, même si les composants ont été mis à niveau. Le contrôleur Elpis est le deuxième à intégrer un dissipateur thermique en métal sur le boîtier du contrôleur. Il s’agit de la troisième génération de disques à utiliser une feuille de cuivre sur l’étiquette à l’arrière du disque comme dissipateur thermique supplémentaire.

Après la prise en charge de PCIe 4 et le processus fab 8 nm, la prochaine caractéristique la plus importante du nouveau Samsung Elpis est sa prise en charge de 128 files d’attente d’E / S, contre 32 dans le contrôleur Phoenix précédent. Le cas d’utilisation le plus courant pour plusieurs files d’attente d’E / S sur un SSD NVMe est que le système d’exploitation attribue une file d’attente par cœur de processeur, de sorte qu’aucune synchronisation cœur à cœur n’est requise pour que le logiciel soumette de nouvelles commandes d’E / S au SSD. Maintenant que le nombre de cœurs de processeur a bien dépassé les 32, il est logique que Samsung prenne en charge davantage de files d’attente, d’autant plus que ces contrôleurs NVMe sont également utilisés dans les SSD NVMe d’entreprise et de centre de données d’entrée de gamme de Samsung.

Historique du contrôleur SSD PCIe client / consommateur Samsung
Nom de code Elpis Phénix Polaris UBX Inconnue
Numéro d’article S4LV003 S4LR020 S4LP077 S4LN058 S4LN053
Interface hôte PCIe 4.0 x4 PCIe 3.0 x4 PCIe 3.0 x4 PCIe 3.0 x4 PCIe 2.0 x4
Prise en charge du protocole NVMe 1.3c NVMe 1.3 NVMe 1.2 NVMe 1.1
(ou AHCI)
AHCI
Nombre de files d’attente d’E / S 128 32 7 8 1
Taille maximale de la file d’attente 16384 (par file d’attente) 32
Processus de fabrication 8 nm 14 nm ? ? ?
Prise en charge de la DRAM LPDDR4 LPDDR4 LPDDR3 LPDDR3 LPDDR2
Consommateur au détail
Des produits
980 PRO 970 PRO
970 EVO
970 EVO Plus
960 PRO
960 EVO
950 PRO (Aucun)
Client OEM
Des produits
PM9A1 SM981
PM981
SM961
PM961
SM951
PM951
XP941

Le protocole NVMe n’a ajouté aucune fonctionnalité incontournable majeure depuis la version 1.1 utilisée par le 950 PRO, mais Samsung a maintenu la conformité avec les versions ultérieures et implémenté certaines des nouvelles fonctionnalités optionnelles. Le 980 PRO n’annonce pas la conformité avec la dernière spécification NVMe 1.4 et revendique à la place la conformité avec la version 1.3c, mais cela n’a fondamentalement aucun impact pratique.

Cet avis

Pour l’examen d’aujourd’hui, nous nous concentrons spécifiquement sur les SSD grand public haut de gamme. Les lecteurs auxquels il faut prêter attention sont:

  • Samsung 970 Pro (64 L MLC)
  • Samsung 970 Evo (64 L TLC)
  • Samsung 970 Evo Plus (92 L TLC)
  • Tout lecteur Phison E16 à PCIe 4.0, tel que Seagate FireCuda 520 (96L TLC)
  • Tout lecteur Phison E12 à PCIe 3.0, tel que Seagate FireCuda 510 (64L TLC)
  • Tout lecteur Silicon Motion SM2262 PCIe 3.0, tel que Kingston KC2500
  • Autres produits phares: WD Black SN750, Intel Optane 905P, SK hynix Gold P31

Nous allons également ajouter un lecteur d’entreprise PCIe 3.0 x8, le Samsung PM1725a. Le PM1725a est un choix intéressant car il s’agit d’un SSD d’entreprise haut de gamme de 6,4 To vieux de quelques années. Il a autant de bande passante PCIe que les nouveaux SSD PCIe 4.0 x4, mais le PM1725a est adapté aux cas d’utilisation en entreprise: son manque de mise en cache SLC nuit aux performances d’écriture de pointe, mais son débit de lecture est toujours impressionnant à plus de 6 Go / s pour séquentiel et supérieur à 1M IOPS pour les lectures aléatoires. L’inconvénient est qu’il peut nécessiter plus de 20 watts pour offrir ce type de performances. Nous verrons si le passage de PCIe 3.0×8 à PCIe4.0x4 en vaut la peine.

Comme toujours, des comparaisons avec d’autres lecteurs peuvent être effectuées à l’aide de notre outil Bench.