三星9100 PRO 2TB M.2 SSD評測:觸及PCIe 5.0的帶寬上限

雖然説PCIe 5.0接口早在2021年就進入了消費級市場,但SSD廠商跟進都不是很積極,因為早期PCIe 5.0接口只存在桌面平台上,但PC市場實際上出貨量最大的是筆記本,而筆記本實際上在2022年也出現了配備PCIe 5.0接口的高端產品,但當時PCIe 5.0 SSD主控並不成熟,發熱太高並不適合裝在筆記本上,實際上直到去年才出現搭載PCIe 5.0 SSD的筆記本。三星在今年2月推出了9100 PRO PCIe 5.0 SSD,它能否延續三星此前在高端SSD市場的輝煌呢,今天我們就來測試一下這款頂級的產品。

三星9100 PRO SSD相比於990 PRO來説,接口升級至PCIe 5.0 x4,更高的接口帶寬就讓SSD有了更高的性能上限,主控也換用了最新的Presto,新一代主控芯片採用5nm工藝製造,閃存從升級到了第八代236層堆疊3D V-NAND。

三星9100 PRO所有容量均採用M.2 2280規格,容量從1TB起步,向上還有2TB、4TB和8TB共四個容量,目前1TB到4TB的均已上市,而8TB的版本可能要等到今年下半年,需要注意的是,1TB到4TB均採用單面設計,而8TB的則是雙面,此外三星其實還準備了帶散熱片的版本。1TB與2TB的連續讀取速度都是14700MB/s,而4TB與8TB的則是14800MB/s,連續寫入速度 除1TB的外都是13400MB/s,1TB的則是13300MB/s。

隨機性能方面,1TB和2TB的4K隨機讀取IOPS是1850K,而4TB和8TB的則是2200K,4K隨機寫入IOPS所有型號都是2600K,產品的質保期是五年,質保寫入量是每TB 600TBW。

三星9100 PRO的包裝風格和上代990 PRO差別還蠻大的,設計風格簡化了許多,包裝又變回了純黑色,比980 PRO時更簡約,中間位置依然放着產品的圖片,三星的Logo位於右上角,左下角是SSD的型號,右下角的貼紙上面印有SSD的容量以及讀取速度能到14700MB/s。

此外內盒的包裝材料也變了,以前三星SSD的內盒用的是可降解塑料,而9100 PRO的現在用的是再生紙,所用材料更加環保。

我們手頭上的三星9100 PRO是2TB的,SSD採用了單面PCB設計,正面的貼紙和舊產品相比明顯小了一圈,現在能清楚的看到上面的主控、閃存和緩存,貼紙上印刷的信息和之前沒啥區別,可以看到生產日期是2025年2月,才出廠沒多久。

SSD背部的貼紙和以往一樣,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。單面設計的SSD會較雙面的更薄,M.2 SSD的厚度對於台式機來説沒所謂,但對於筆記本來説問題就大了,有不少筆記本是裝不了雙面SSD的。

SSD的主控是三星新一代的Presto,生成工藝從上代的三星8nm工藝升級到5nm,同樣是八通道閃存主控,支持2400MT/s閃存總線,採用5核ARM Cortex R-8設計 ,三星表示新的主控熱量管理和電源效率比上代Pascal提升了49%。旁邊的緩存編號是K4U6E6D4AB-MGCL,是三星的LPDDR4X-4266,容量2GB,

閃存是第8代V-NAND TLC,該閃存在我們此前測試的990 EVO PLUS上就已經用過,990 PRO 4TB用的也是這款閃存,第8代V-NAND堆疊層數高達236層,比起第7代V-NAND技術的176層有了大幅度的提高。第8代V-NAND閃存基於最新NAND閃存標準Toggle DDR 5.0接口,I/O速率達到了2.4Gbps,比上一代提升了1.2倍,這使其可滿足PCIe 4.0及PCIe 5.0的要求。它的絲印是K9DYGY8J5B-CCK0。

在正式開始測試之前我們把三星9100 PRO安裝在三套不同的平台上用CDM跑了簡單的測試,這三套平台分別是鋭龍9 9950X搭配X870E主板,酷睿Ultra 9 285K搭配Z890主板和酷睿i9-14900KS搭配Z690主板,均使用主板自帶的PCIe 5.0 M.2口,當中酷睿Ultra 9 285K還會分別測試使用IO模塊以及SoC模塊提供的PCIe 5.0 M.2口時的速度,看看這兩種PCIe通道有什麼區別。

鋭龍9 9950X搭配X870E平台的PCIe 5.0 M.2口是由CPU的IO Die提供的,並且無需和顯卡共用通道,這套平台的峯值性能其實是最強的,Q32T16的4K隨機寫入IOPS達到了220萬,比Intel兩套平台高得多,但它在QD1下的性能也比兩套Intel平台低得多,聯繫讀寫速度都不到10000MB/s,而且4K隨機讀寫延遲偏高。

酷睿Ultra 9 285K搭Z890的平台就有些複雜了,因為Arrow Lake-S處理器內部有兩個模塊都能PCIe通道的,當中SoC模塊可提供16條PCIe 5.0,IO模塊則提供4條PCIe 5.0、4條PCIe 4.0,而IO模塊本身是掛在SoC模塊上的,兩者需要使用D2D接口通信。從測試結果來看使用IO模塊的PCIe 5.0 M.2口無論峯值還是QD1的連續讀取速度都是要比SoC模塊的M.2口低的,前者只能到12GB/s,後者能到14GB/s。

另外連續寫入也低一點但沒那麼明顯,延遲也稍微高些,這肯定與Arrow Lake-S處理器的結構脱不了關係,IO模塊的M.2口多了一層通信接口,延遲肯定會增大,而連續速度的區別可能與D2D接口帶寬有關,想要活得最佳性能就要使用SoC模塊的M.2口,但這個M.2口是會與顯卡搶帶寬的,而且未必所有主板都會提供這種M.2口。

酷睿i9-14900KS這老一代平台倒沒酷睿Ultra 9 285K那麼複雜,兩者的峯值性能基本差不多,QD1的性能是酷睿i9-14900KS要好一些,這平台的綜合表現在最好的,但缺點就是想用M.2 PCIe 5.0口的話顯卡就只有PCIe x8了。

測試平台CPU使用Core i9-14900KS,主板是華碩 ROG MAXIMUS Z690 EXTREME,受測SSD安裝在原生的PCIe 5.0 M.2接口上,搭配兩根DDR5-6000 16GB內存,採用Windows 11操作系統,本次除了測試三星9100 PRO 2TB外,還會放出三星990PRO 1TB的成績給大家對比,讓大家看看三星新舊兩代SSD的性能差距。

PCMark 10存儲測試

三星9100 PRO 2TB在PCMark 10存儲測試中得分高達6476,這是一個相當高的得分,平均傳輸速率是1000.08MB/s,延遲也只有25us,在各個方面都比上代990 PRO強不少,而且三星990 PRO是PCIe 4.0頂級產品之一,可見升級PCIe 5.0的三星9100 PRO 2TB對比舊產品有相當大的優勢。

3DMark存儲測試

三星9100 PRO 2TB在3DMark存儲得分為6113,平均傳輸速率為1033.66MB/s,平均存取時間為29us,表現均優於990 PRO 1TB,説明新一代的9100 PRO能帶來更快的遊戲載入速度,減少玩家的等待時間。

3DMark DirectStorage測試

DirectStorage測試是去年新增的3DMark存儲測試DLC,這測試可以看到系統存儲設備在開啓DirectStorage前後的帶寬對比,這不是純粹的SSD測試工具,性能也會受CPU、內存和顯卡影響,當然我們測試平台其他硬件是不變的 ,顯卡是支持PCIe 5.0的RTX 5090 D,減少了PCIe x16被拆分帶來的影響,所以也可以用來測試SSD性能,測試結果裏面的存儲至VRAM、存儲知RAM的性能就直接與SSD性能掛鈎。

三星9100 PRO 2TB在開啓DirectStorage後存儲至RAM以及至VRAM的帶寬幾乎是990 PRO的兩倍,不用DirectStorage也差不多領先50%,可見採用PCIe 5.0接口的三星9100 PRO在DirectStorage收益很大,以後支持DirectStorage的遊戲會逐漸增多,那就是PCIe 5.0 SSD發揮作用的時候了。

最終幻想14 7.0 基準測試

雖然説最終幻想14的Benchmark基本都是用來測試顯卡的,但它也會提供每個場景的載入時間,也可以用來測試SSD。測試在4K分辨率最高畫質下進行, 三星9100 PRO 2TB在5個場景中的總載入時間約為5.3秒,總載入時間比三上代的990 PRO低一些,但差距其實算大。

LLM大模型載入測試

測試使用Ollama搭配Chrome插件Page Assist進行,模型使用通義千問最新的QwQ 32b,模型大小是20GB,測試時模型會裝入受測盤,測試使用同一個問題進行提問,記錄模型載入時間,然後重啓系統,並對測試重複五次以取得平均值。

很明顯三星9100 PRO加載模型的時間要比990PRO更短,9100 PRO平均載入時間是5.9秒,而990 PRO的平均用時是7.8秒,新的PCIe 5.0 SSD在加載LLM大模型的時候確實能節約更多時間。

TxBENCH全盤寫入測試

該測試是在受測盤在無分區的情況下進行的全盤連續寫入測試,會填充整個盤的可用空間,很明顯,三星9100 PRO 2TB的寫入速度分了兩段,前面那段是SLC Cache的寫入,這段的平均寫入速度為12645MB/s,非常快,而SLC Cache容量則是480GB左右,大概佔全盤容量的25%。 後面那段則是TLC的原始寫入速度,速度會有小幅波動但整體還算平穩,平均速度為1416MB/s,這速度其實要比990 PRO 1TB的1335MB/s要快,但沒到980 PRO 1TB的1702MB/s水平。

IOMeter測試

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,開頭那段明顯是在SLC Cache範圍內的,IOPS在250K到300K之間,在寫入開始後的36分鐘後最大IOPS開始變小,但最低值基本高於240K的,然後寫入進行50分鐘後整體IOPS會逐漸下降,整體下降趨勢比較平緩,而且離散分佈也相對集中,不會出現無DRAM緩存SSD那種天女散花的情況,在測試結束時寫入IOPS依然在130K附近波動。

三星9100 PRO確實是一款性能強勁的PCIe 5.0 SSD,它基本上把PCIe 5.0 x4的帶寬都吃盡了,14700MB/s的連續讀取和13400MB/s的寫入速度基本上就是直接摸着接口帶寬上限了,而且三星的PRO系列SSD延遲一如既往的亮眼,它的響應速度相當迅速,9100 PRO有着不錯的低隊列深度連續與隨機讀寫性能,在實際使用時這些性能往往比峯值性能更重要。

可能有人會認為PCIe 5.0 SSD的性能提升感知不高,其實單純從遊戲載入速度來看確實不明顯,因為遊戲載入時間可能就差幾秒,很難察覺得到,但從測試就能看出PCIe 5.0 SSD在支持DirectStorage的遊戲中會有更好的表現,在AI應用逐漸普遍的今天,帶寬更高的PCIe 5.0 SSD可以更快地加載LLM模型,模型越大優勢越明顯,隨着AI應用的日益普及,像三星9100 PRO這樣的高性能SSD將在更多領域發揮重要作用。

目前三星9100 PRO 1TB的售價是1099元,2TB的售價是1799元,4TB的則是3299元,你説貴嘛,這價格肯定是要比其他PCIe 4.0要貴的,但相比於其他PCIe 5.0來説其實價格差不了多少,相對來説它的性能肯定是要比那些採用羣聯舊款主控的表現更好的,而且發熱量更低,對於追求高性能存儲設備的玩家來説三星9100 PRO確實非常有吸引力。