三星980 PRO 1TB M.2 SSD評測:現最強PCI-E 4.0 SSD

去年AMD發佈Zen 2架構第三代鋭龍處理器的時候把PCI-E 4.0帶進了消費級平台,但當時羣聯一家可提供PCI-E 4.0的SSD方案,所以很長一段時間裏市場上的PCI-E 4.0 SSD都是使用羣聯E16主控的,現在一年多過去了,是時候有其他玩家加入了,三星980 PRO就是市場上第二個支持PCI-E 4.0的方案。

三星980 PRO與上一代的970 PRO相比有兩個重要變化,一個是接口從PCI-E 3.0x4升級到PCI-E 4.0x4,所以SSD的最大傳輸速度從3500 MB/s翻倍到7000 MB/s。第二點估計很多人就不爽了,就是閃存同MLC換成了TLC,以往三星帶PRO後綴的SSD都是使用MLC閃存的,按照以往的命名方式980 PRO應該會被叫作980 EVO,這不知道是不是代表着三星以後不在消費級市場上賣MLC閃存的產品,真的話以後想找用MLC閃存的SSD就更難了。

三星980 PRO的容量是250GB、500GB與1TB,從容量就能看得出這款SSD並沒有開放全部的容量,留了一部分來做二級緩存,此外980 PRO還有個2TB的容量,但暫時還沒發佈,關於它的參數也暫時沒公開。

上面就是1TB的970 EVO Plus、970 PRO、980 PRO的規格對比,980 PRO的NVMe標準從1.3升級到1.3c,由於接口的升級,980 PRO的讀取性能遠比970 EVO Plus、970 PRO要好,最小SLC Cache容量和970 EVO Plus一樣是6GB,但最大容量從42GB增加到114GB,增加了2.7倍,由於SLC Cache的存在,5000MB/s的寫入速度比970 PRO的2700 MB/s快得多,當然緩存用光後TLC是原始寫入速度只有2000MB/s,這時就要比970 PRO慢了。

從MLC換成TLC閃存其實變化最大的是它的耐久度,質保寫入量從970 PRO的1200 TBW折半成600 TBW,與970 EVO Plus一個級別,不過根據他們的統計,在五年的時間內,99%的用户寫入量都不超過156TB,99.7%的用户不會超過600TB,所以980 PRO作為一款消費級SSD來説,耐久度是完全足夠的。

而且TLC閃存更大的存儲密度反饋出來的就是價格上的優勢,980 PRO目前的價格其實和970 EVO Plus剛上市時是一樣的,1TB的售價是1899元,比2799元的970 PRO便宜多了。

980 PRO的包裝風格和上代差不多,不過文字排版的方向有所變化,包裝右下角寫着最大讀取速度7000MB/s,這也是PCI-E 4.0 SSD最大的優勢,比其他的的PCI-E 3.0 SSD快多了,開啟外包裝後就能看到SSD趟在一個白色的塑料盒裏面,上面還有透明的上蓋覆蓋着,這個塑料盒其實是有兩層的,底層藏着SSD的説明書。

三星980 PRO與大多數M.2 SSD一樣都是M.2 2280規格,目前250GB、500GB與1TB都是單面設計的,2TB的估計也是單面的。SSD背部的貼紙和上代產品一樣,不是單純的貼紙,從側面看很明顯有一層銅貼在SSD的PCB上面,有強化散熱的作用。

把貼紙撕開後可以四顆較大的芯片,銀色的是主控,右側兩顆是閃存,中間長方形的是緩存

三星新一代主控的名字叫Elpis,除了980 PRO之外OEM的PM9A1也在用它,支持NVMe 1.3c規範,IO隊列從上代Phoenix的32增加到128,工藝也從14nm升級到8nm,畢竟從PCI-E 3.0升級到PCI-E 4.0,主控的性能肯定也有所增強,換更先進的工藝能降低發熱量。


緩存編號是K4F8E3D4HF,是三星的LPDDR4,容量1GB,其實970 EVO/EVO Plus上面也是這顆

970 EVO 500GB使用是三星最新的第六代128層堆疊V-NAND TLC,依然是電荷捕獲型3D閃存,這代閃存與上代一樣Die Size有256Gb和512Gb兩種,根據官方數據,它的讀取延遲45us,寫入延遲450us,而第五代96層堆疊V-NAND分別是50us與500us,速度提升了10%,而功耗也降低了15%。

三星980 PRO已經把接口升級到PCI-E 4.0,所以我們必須得使用支持PCI-E 4.0的平台,所以SSD測試平台更換成AMD Ryzen 7 3700X,主板是微星PRESTIGE X570 CREATION,被測SSD會被安裝到直連CPU的M.2接口以獲取最佳性能,對比的產品是採用羣聯E16主控的1TB SSD,也就是目前市場上最為常見的PCI-E 4.0 SSD。


測試平台


三星980 PRO CrystalDiskInfo截圖,可用看到接口已經升級到PCI-E 4.0

CrystalDiskMark測試

先來看看CrystalDiskMark的峯值性能測試,在隊列深度8的時候三星980 PRO連續讀寫速度分別是6613/4932 MB/s,比羣聯的E16方案快不少,特別是在讀取性能方面,70%讀/30%寫的混合測試裏面三星980 PRO 1TB的傳輸速度是6250MB/s,而羣聯E16的方案只有4561 MB/s,可見三星980 PRO的峯值連續讀寫性能要比羣聯的E16方案更佳。

QD32的隨機性能三星980 PRO 1TB測出來只有讀取135000 IOPS,寫入121000 IOPS,混合131000 IOPS,比羣聯E16方案要慢。

再來看看CrystalDiskMark的真實性能測試,因為SSD的峯值性能都在高隊列深度下測出來的,實際上日常操作的隊列深度只有1到3左右,在隊列深度1的時候三星980 PRO連續讀寫速度分別是4139/4220 MB/s,和羣聯E16相比寫入性能差不多,讀取快了1000MB/s,70%讀/30%寫的混合測試也是980 PRO領先E16方案1000MB/s。

延遲方面,三星980 PRO的讀取延遲是47us,寫入延遲19us,混合讀寫延遲39us,而羣聯E16方案讀取延遲64us,寫入延遲15us,混合讀寫51us,明顯三星的讀取延遲要比羣聯的方案低不少,混合讀寫延遲也比羣聯的低,不過寫入延遲沒那麼好。

AS SSD Benchmark測試

使用AS SSD來測試的話三星980 PRO 1TB的連續讀寫速度為5427/3943 MB/s,4K QD1的隨機讀寫速度是79/187MB/s,除了隨機寫入性能之外,其他各方面都比羣聯的E16方案更強。

Expreview Storage Benchmark 2014測試

Expreview Storage Benchmark 2014是我們自己製作的I/O軌跡回放測試,是硬盤真實情況的重現,與PCMark的硬盤測試採用真實的磁盤I/O軌跡回放比較類似,會更為貼近實際應用情況,測試使用我們自行錄製的真實硬盤I/O軌跡腳本,整測試包括日常應用、辦公應用和遊戲應用三個部分,涉及多個軟件的操作,這些腳本使用Intel NAS Performance Toolkit進行全速回放。

其實在隨機混合讀寫的日常應用測試中三星980 PRO與羣聯E16方案的差別不大,有大量連續寫入的辦公應用測試也是,只是有輕微的領先,但在基本完全是讀取的遊戲應用測試中,三星980 PRO的領先幅度非常大,980 PRO低隊列深度連續讀取的性能優勢在這裏得到了充分發揮。

PCMark 7測試

三星980 PRO 1TB在PCMark 7磁盤測試中的原始得分是26339,而羣聯的E16方案得分是19248,可見三星這款980 PRO性能要優秀不少,目前市場主流的PCI-E 3.0 x4 NVMe SSD的平均得分大概是15000左右。

PCMark 8測試

三星980 PRO 1TB在PCMark 8磁盤測試中的測出來傳輸率是642MB/s,而羣聯的E16方案得分是624MB/s,性能略微領先。

PCMark 10測試

三星980 PRO 1TB在PCMark 10磁盤測試中的測出來傳輸率是451MB/s,平均存時間58us,而羣聯的E16方案得分是338MB/s, 平均存時間80us,可見羣聯E16的方案延遲是比980 PRO更高的的,而這也是SSD最影響體驗的一樣東西。

TxBENCH測試

TxBENCH的全盤寫入曲線,測試結果980 PRO 1TB的SLC Cache有114GB左右,符合官方給出的數據,這個SLC Cache容量還是相當之大的,相比之下970 EVO Plus其實只有42GB,在SLC Cache容量內SSD的寫入速度超過4700MB/s。而Cache用光後原始TLC的寫入性能的平均寫入速度是1764MB/s,速度非常的快,在目前的TLC SSD當中應該是最快的,全盤平均寫入速度是1842MB/s,最小寫入速度1547.3MB/s,寫入速度非常的快。

當然了和使用MLC的970 PRO相比其實還有些差距的,970 PRO並沒有Turbo Write技術,也就是SLC Cache,但憑藉着MLC強勁的性能整塊盤的寫入速度都可以維持2700MB/s,如果拿980 PRO的緩外速度和970 PRO來比的話確實要低不少,但980 PRO有着114GB的SLC Cache, 當寫入量少於162GB時980 PRO 1TB的耗時其實是少於970 PRO 1TB的

IOMeter測試

以下是使用IOMeter對SSD全盤進行兩小時的4K QD32隨機寫入後所記錄下來的IOPS離散分佈情況:

這是IOMeter對SSD全盤進行兩小時的4K QD32隨機寫入後所記錄下來的IOPS離散分佈情況,最高處是SSD的SLC Cache,IOPS很穩定的在1790000附近,當他們耗盡切換到TLC寫入模式後後曲線會變得很奇怪,居然是越來越快的,寫入17分鐘之後SSD的閃存徹底被填滿切換到另一種工作狀態,寫入IOPS逐漸緩慢下降,這離散分佈已經算好的了,整個過程的平均寫入速度是264.4MB/s,而最後10分鐘的平均寫入速度是222.7MB/s,三星980 PRO 1TB在高壓力寫入環境下表現還不錯。

Trim與GC測試

這測試會在用IOMeter對沒分區的SSD進行全盤的4K QD32寫入2小時,然後再分區格式化進行全盤TRIM,隨後再進行一次HDTune寫入測試看看寫入性能可以恢復到什麼程度。

空盤平均寫入速度1943.4MB/s,寫入2小時後平均寫入速度降到只有247.3MB/s,放置一小時後基本沒變化,只是少量的SLC Cache恢復了,也就是説這盤基本不會主動GC,全盤TRIM後 馬上測試就是上面最後那張圖那樣,性能基本大部分恢復了,但如果想要恢復到出廠狀態估計需要放一段時間。

温度表現

其實很多大廠的SSD都是沒有配備原裝散熱器的,畢竟他們還要考慮OEM的問題,三星980 PRO的OEM版本就是PM9A1,筆記本電腦上許多是沒有空間裝散熱器的,所以必須從過熱保護這裏下手。


三星980 PRO 1TB待機時的温度狀況


這是三星980 PRO 1TB在經歷半小時不間斷寫入後的温度狀況,主控與閃存温度都很高

可能有人會被上面的温度嚇怕了,不過這是三星M.2 SSD的常規操作,根據我自己的使用經驗,三星M.2 SSD如果不加散熱片的話温度確實會很高,但不會出現任何掉盤或者其他不穩定情況,而且現在支持PCI-E 4.0的其實只有X570和B550主板,他們其實都是帶M.2 SSD散熱片的,加裝散熱片後温度表現會好很多。

用了主板的散熱片之後三星980 PRO 1TB主控的最高温度從100℃降到68℃,而閃存温度從最高82℃降至61℃,散熱片的作用還是非常大的,不過説真的,X570與B550主板直連CPU的M.2接口基本都配散熱器的,不會有人真不用這散熱器吧?

記得當年給三星970 PRO的評價是除了Intel傲騰系列之外最強的性能SSD,現在我給980 PRO的評價也是一樣的,它是目前消費級市場最強的SSD,由於升級到了PCI-E 4.0接口,980 PRO有着7000/5000 MB/s的連續讀寫速度,隨機性能也非常強勁,比同是PCI-E 4.0的羣聯E16方案強多了,而且Intel的傲騰SSD雖然有着犯規一樣的隨機性能,但連續性能太拖後腿了,不知道什麼時候才會更新。

但這個最強不知道能維持多久,目前宣佈使用羣聯的E18主控產品有很多,他們很快也會上市了,慧榮的新一代主控也會支持PCI-E 4.0,三星980 PRO能在性能王座上坐多久現在沒人知道答案。

肯定有人想問:我的電腦沒PCI-E 4.0能不能用980 PRO?用當然是能用的,但連續性能會受很大影響,讀寫上限都會被PCI-E 3.0 x4限制只剩3500MB/s,不過即使這樣速度也非常的快了。

當然了三星980 PRO換了TLC閃存這點確實是讓人很不爽,不過説真的,TLC閃存的耐久度現在根本不是問題,而且980 PRO出色的性能表現也充分體現了它的價值,250GB 599元、500GB 999元、1TB 1899元的售價如果放在同容量SSD中肯定是貴的,但和其他PCI-E 4.0 SSD比起來就沒什麼了。三星980 PRO的閃存變成了TLC也留下了兩點疑問,980 EVO會變成怎麼樣?三星是否會弄個比980 PRO更高端,用MLC閃存的SSD出來?答案只有三星自己知道。

踏入2020年後半,PCI-E 4.0在加速普及,桌面平台AMD的TRX 40、X570、B550主板都支持PCI-E 4.0,Intel的Z490主板其實也支持,但得等待明年Rocket Lake處理器發佈才能解除封印,NVIDIA與AMD的新顯卡也都支持PCI-E 4.0。而筆記本市場方面就更快了,Intel最新發布的第11代Tiger Lake處理器也支持PCI-E 4.0,很快就會與大家見面,三星980 PRO的OEM版本PM9A1應該會被不少Tiger Lake筆記本採用,PCI-E 3.0即將成為過去,步入PCI-E 4.0時代。