出道即巅峰 三星980PRO PCIE4.0 固态硬盘评测

出道即巅峰 三星980PRO PCIE4.0 固态硬盘评测
木秀于林,风必摧之;行高于人,众必非之。尤其是在新兴产业中,几乎所有的竞争对手,都无时无刻想要取而代之,在固态硬盘产业依旧如此。面对着产业竞争,唯有持续不断的技术创新和产品迭代,方能破局。

三星980PRO

于是,在2015年,三星品牌存储携带着其首个消费级NVMe产品三星950PRO,开启了固态硬盘产业又一黄金时代——NVMe时代的诞生,同时也意味着三星品牌存储开始着手建立更为全面和科学的产品体系,即主流和专业两大区块,再加上此后于2018年开始深耕的三星QVO系列产品(即860QVO/870QVO,主打高容量和高性能),三星品牌存储的产品序列正式组建完毕。QVO系列,针对入门级玩家,提供更大的容量更高的性价比;EVO系列产品能够满足主流用户的产品需求,而PRO则对应着更为专业和发烧的核心用户。

NVMe时代的到来,让更多的厂商看到了固态硬盘产业的价值和未来前景,产业内的竞争也陷入了白热化,从主控到闪存,再到整体解决方案,似乎每个细分领域都有了更多的竞争对手;面对着这种情景,三星品牌存储展现了作为老牌大厂的技术沉淀和深厚底蕴,几乎是一年一脚印的,接连发布了960PRO/EVO,970PRO/EVO,以及具有时代意义的970EVO Plus等诸多产品。

三星980PRO PCIE4.0 SSD

其中,2019年正式问世的三星970EVO Plus,无疑是最为闪耀的那一个,因为它的性能,成为了PCIE3.0时代下NVMe接口的性能巅峰和评测标杆,它不仅仅是PCIE3.0时代的旗帜,更意味着PCIE3.0时代的终结,新世代的诞生。

所以,在2020年的今天,我们迎来了PCIE4.0技术时代,时代的变迁,意味着行业的剧变,而三星品牌存储依旧维系着PCIE3.0时代、乃至SATA3.0时代的光荣之路,于2020年9月22日,正式推出旗下首款PCIE4.0消费级固态硬盘——三星980PRO PCIE4.0 NVMe SSD。

三星980PRO PCIE4.0 NVMe SSD

实际上,相较于三星在2020年9月这个时间点,才堪堪推出PCIE4.0 SSD不同,众多竞争对手早已于2020年年初,乃至2019年,即推出了PCIE4.0存储产品,抢占了“PCIE4.0首发”风头;

那么,面对着众多竞品先行一步的不利战局,三星品牌存储这款980PRO PCIE4.0 SSD究竟都有哪些技术优势和突出的产品升级?

在正式评测之前,笔者先从技术和应用等多个维度,简略的总结关于新世代的三星980PRO PCIE4.0 SSD的技术和产品创新,然后再一一论述。

  1. 硬件革新,支持PCIe 4.0的Elpis新主控,第六代V-NAND闪存颗粒,向下兼容PCIE3.0

  2. 性能全面爆炸性提升,7000MB/S的连续性能、4K随机性能对比PCIE 3.0接近80%性能提升

  3. 三位一体的智能散热机制、二代智能TurboWrite机制的创新技术

  4. 5年有限保修、三星魔盘等售后体验升级

话不多说了,下面我们一起来领略PCIE4.0时代新王者的到来。

硬件升级:Elpis新主控+第六代V-NAND新闪存  向下兼容PCIE3.0

按照惯例,先来看下三星980PRO PCIE4.0 SSD的内外结构。

鉴于目前固态硬盘行业在接口和形态方面的成熟,全新的三星980PRO PCIE4.0 SSD在外观和接口方面,延续了970EVO Plus系列设计,标准的NVMe协议M.2的接口,单片PCB板设计。

三星980PRO PCIE4.0 SSD

唯有在外部贴纸上,标注的“980PRO”,方能让人意识到这是全新升级的固态硬盘产品。

相较于外观和接口的一成不变,三星980PRO PCIE4.0 SSD在内部核心组件上可谓是“推倒重来”了,从主控芯片,到闪存颗粒,实现了百分百的、完完全全大变革。

全面支持PCIE4.0协议的Elpis新主控

主控方面,采用了三星针对PCIE4.0协议设计的全新主控,Elpis主控。Elpis源于希腊语,中文读音“厄尔庇斯”,中文直译则是“(希望)女神”,从主控的命名中,可以感受到三星品牌存储对于这款980PRO PCIE4.0 SSD寄予的厚望和期待。

技术层面,Elpis主控采用三星自研的全新8nm制程工艺,全面支持PCIE4.0协议,同时能够满足下一代开发、计算等需求,新的Elpis主控支持128队列并行工作,支持128个I/O队列同步进行数据处理。

相较于上一代的Phoenix主控,队列数(32队列)提升了约400%,根据三星提供的数据,单个队列下,包含了超过64000命令集,这也就意味着三星Elpis主控内部的128个队列,可以同步处理最高超过800万个命令。这样的性能,足以满足绝大部分用户,最为严苛的数据存储需求,同时也将满足PCIE4.0时代下,对于固态硬盘主控性能需求。

自研第六代V-NAND闪存颗粒

闪存颗粒方面,作为全球闪存行业的TOP级品牌,三星品牌存储在闪存颗粒技术方面一直处于行业领先水准,正是基于闪存颗粒研发上的巨大优势,三星品牌存储的固态硬盘产品能够始终维持着行业霸主的地位。

从2013年首次推出3D堆叠即三星V-NAND技术开始,三星在3D堆叠技术上的研发和应用,便一直领跑全球,直到2018年应用在三星970EVO Plus产品上的第五代9x层V-NAND技术,三星在3D堆叠上实现了5次技术迭代,从初代的32层V-NAND,到五代9x层,三星品牌存储固态硬盘的单die容量实现了倍增,性能也实现了翻倍;

进入PCIE4.0时代,为了进一步满足用户对于性能和容量的需求,三星品牌存储再次推出了全新的第六代V-NAND闪存颗粒,根据官方介绍,第六代V-NAND颗粒在制程工艺上,充分利用三星独创的“通道孔蚀刻”技术,通过建立一个由100多个层组成的导电晶片堆栈,然后从上到下垂直穿孔,形成均匀的三维电荷阱闪存(CTF)单元,从而实现了,在9x层单堆栈结构基础上增加了大约40%的存储单元。

第六代V-NAND颗粒

众所周知的是,随着每个单元区域中的晶片堆叠高度的增加,NAND闪存芯片更容易出现错误和读取延迟。为了克服这些限制,三星采用了速度优化的电路设计,使其能够实现比第五代V-NAND更快的数据传输速度,写入操作的时间少于450微秒(μs),读取操作的时间少于45μs。与上一代产品相比,性能提高了10%以上,而功耗降低了15%以上。

单位闪存容量的提升,使得笔者手上这款1TB容量的三星980PRO PCIE4.0 SSD仅需要两颗闪存颗粒,便能为用户提供高达1TB大小的存储容量。

向下兼容PCIE3.0 适应性更为广泛

技术的诞生到完全普及落地,往往需要时间进行沉淀,鉴于市面上仍然还有大量PCIE3.0产品的留存,三星980PRO在研发之初,便考虑到了兼容性问题。

采用8nm制程工艺的Elpis主控芯片,能够完美兼容PCIE3.0,并且在性能上有着上佳的表现,甚至超过称霸PCIE3.0世代的970EVO Plus和970PRO。

根据官方提供的数据,在PCIE3.0带宽下,三星980PRO的最大连续读取性能达到3500MB/S,基本和970EVO Plus持平;在最大连续写入性能方面,达到了3450MB/S,甚至超过了三星970EVO Plus的官方测试水平。

兼容PCIE3.0

至于在4K随机性能发面,三星980PRO凭借着全新制程的主控芯片,和升级的第六代V-NAND闪存颗粒,更是以最大随机读取690K IOPS(1TB容量)的水准,远超过三星970EVO Plus的600K IOPS的成绩。

向下兼容PCIE3.0的意义,一方面能够让更多用户能够在老平台享受到新主控新颗粒带来的全新体验;另一方面,更是能够在不觉中,提升PCIE4.0产品的普及力度,让技术更好更快的服务于普通用户。

性能全面爆炸性提升:7000MB/S的连续性能逼近PCIE4.0峰值

PCIE4.0在带宽上的翻倍即从PCIE3.0的8Gb/s到16Gb/s的革新,使得固态硬盘产品性能也实现了从3XXXMB/S到7XXXMB/S的跨越,然而实际上在三星980PRO PCIE4.0 SSD问世前的其他PCIE4.0 SSD,基本都仅能维持在5000MB/S读取,远远达不到PCIE4.0带宽下的真实性能。

三星980PRO PCIE4.0 SSD的表现呢?

下面,我们将从连续性能、4K随机性能以及综合性能等三个维度进行理论性能测试,一探新主控新颗粒下的三星980PRO PCIE4.0 SSD具体表现。

连续性能:首次超过7000MB/S

在连续性能测试中,我们采用CrystalDiskMark、ATTO、Txbench等三款软件,进行对比测试,相互印证最终的测试结果。

CrystalDiskMark是一款经典的硬盘测试软件,它能够在保证了连续读写、512KB和4KB数据包随机读写性能,以及队列深度(Queue Depth)为32的情况下的4K随机性能等常规测试外,在队列设置,性能描述,以及测试数据块选择上都进行了优化,更符合当下硬盘的测试需求。

CrystalDiskMark

在CrystalDiskMark测试中,三星980PRO PCIE4.0 SSD的表现果然让人惊叹,最大连续读取性能达到7099MB/S,最大连续写入速度则达到了5154MB/S,几乎逼近了PCIE4.0带宽下的极值。

接着是ATTO测试,在ATTO测试中,我们采用全新4.0版本的ATTO进行测试,ATTO的优势在于,可以通过测试不同维度的数据块,进行模拟日常的实际工作场景,从而更符合产品的实际功能,测试成绩更有参考意义。

ATTO测试

在ATTO测试中,不同数据块下,三星980PRO PCIE4.0 SSD的性能基本维持在较高水准。其中,最大的连续读取性能也达到了7.04GB/S,最大的写入速度突破到了5.30GB/S,和此前CrystalDiskMark测试结果基本相同。

最后,我们将通过Txbench进行连续性能测试,Txbench是一款能够从不同队列,不同数据块进行存储性能测试的老牌软件。

Txbench

在Txbench测试中,我们可以看到三星980PRO PCIE4.0 SSD的最大连续读取性能达到了7078MB/S,最大连续写入性能达到了4975MB/S。

综合CrystalDiskMark、ATTO、Txbench等三个软件的连续性能测试,我们可以看到三星980PRO PCIE4.0 SSD在连续性能上表现还是让人惊叹的,基本都能维持在最大连续读取性能7000MB/S,最大连续写入性能5000MB/S的水准。

这样的连续读写性能,基本上也是时下PCIE4.0时代的最强表现,没有之一了。

4K随机性能:对比PCIE 3.0接近80%性能提升

PCIE4.0带宽上的升级,带来的不仅仅是连续性能的暴增,在更为关键的4K随机性能方面,这款980PRO PCIE4.0 SSD也没有让人失望。

在4K随机性能测试上,我们采用AS SSD进行测试。

AS SSD

在AS SSD测试中,我们可以看到980PRO PCIE4.0 SSD最大随机读取的IOPS值达到了664K iops,最大随机写入值则达到了855K iops,对比PCIE 3.0时代,接近80%的性能提升。

综合性能:PC Mark8表现让人惊叹

在综合性能方面,我们采用PC Mark8进行性能测试。PC MARK8内置的存储性能测试,可以比较精准的反映存储产品在模拟的各种日常负载情况下的真实性能表现。

PC Mark8表现

在PC Mark8测试中,后期处理、游戏载入、办公场景等细分领域的具体表现,以及最后的5072的总得分,相较于PCIE3.0时代,980PRO PCIE4.0 SSD几乎也实现了近20%的提升,综合性能的提升,对于普通用户应用体验是全方位的。

三位一体增强型散热机制、二代智能TurboWrite机制的创新技术

除了全面的硬件革新,以及随之而来的性能暴增以外,三星980PRO PCIE4.0 SSD在内部机制上也实现了诸多技术和体验创新。

三位一体增强型散热机制

先来说散热方面,熟知固态硬盘产品的朋友,可能都清楚,当闪存长久的工作后,热量的快速堆积,一方面会引发主控降频,传输性能下降明显;另一方面,大量热量的长久堆积,会加速固态硬盘核心元器件的老化。尤其是,随着PCIE4.0产品性能的暴增之后,高功耗主控带来的大量热量叠加,加剧了性能的下降和产品寿命的老化。

为了更好的发挥固态硬盘的性能表现,以及延长产品的寿命,三星品牌存储在全新980PRO PCIE4.0 SSD上,针对散热功能,设计了三位一体的增强型散热机制。

三位一体增强型散热机制

980PRO PCIE4.0 SSD增强型散热机制的核心分别是铜箔散热标签、Elpis控制器上的镍涂层,以及先进的动态散热保护(DTG)技术,从硬件到软件的全面覆盖,让980PRO PCIE4.0 SSD拥有了更好的散热表现。

根据三星官方提供的数据,Elpis控制器上的镍涂层在常规工作环境下,比对没有涂层的产品,二者平均温度差异在7℃;铜箔散热标签部分,带有铜箔散热标签能够延缓DTG散热保护触发时间接近30%左右;至于最为核心的动态散热保护(DTG)技术,则是三星自研一项能够监控固态硬盘产品温度,并为了提供过热保护的预警机制,它应用在三星品牌存储多款旗舰级产品之中,它的核心功能一言以蔽之,便是,人为的设定一个阈值,当固态硬盘工作温度达到阈值的时候,动态散热保护(DTG)技术便会被触发,减少和降低主控工作频率,直到温度降至安全区。

正是在软硬件的综合保护下,980PRO PCIE4.0 SSD能够保证在高效的读写性能下,完成较大规模的持续性读写。

二代智能TurboWrite机制的创新技术

至于智能TurboWrite机制,相信大家就更不会陌生了。所谓智能TurboWrite机制,实际上就是模拟SLC工作机制,在固态硬盘内部建立OP预留空间,提供堪比SLC颗粒的性能,以满足普通用户对于极致性能的需求。

而此次全新升级的智能TurboWrite2.0,可自动识别用户的工作负载,并指定合适的SLC缓冲区,也就是说TurboWrite2.0能够智能的识别用户当前的存储工作负载,根据负载的不同,动态调整高性能SLC写入缓冲区配比;在缓存容量方面,相较于初代的TurboWrite机制,提供了高达5倍的缓冲区容量。

具体而言,采用了固定默认空间+智能区域形成的智能缓存技术,就1TB型号980PRO PCIE4.0 SSD的而言,三星为此配备了6GB的默认缓存区,以及高达108GB的动态智能缓存区。

下面,我们就通过HD Tune Pro进行TurboWrite2.0的实际测试。

我们设置超过1TB型号980PRO PCIE4.0 SSD最高规格的、智能TurboWrite的缓存空间的写入量,观察写入性能的变化曲线。在经过了几分钟的测试,我们得到了以下的性能曲线变化图。

TurboWrite2.0测试

通过性能曲线我们可以看到,在0-114GB的TurboWrite2.0写入区间内,980PRO PCIE4.0 SSD的写入表现维系在较为高的水准;当写入量超过115GB之后,TurboWrite2.0缓冲区消耗完毕,980PRO PCIE4.0 SSD的写入速度出现了明显下架,基本维持在2000MB/S的水准。

实际上,对于大部分的普通用户而言,单次的写入量远远达不到100GB的量级,TurboWrite2.0的存在能够帮助用户始终维持着较高的写入性能,同时通过模拟SLC降低了整体闪存成本,对于厂商、用户和行业而言都是十分有益的。

600TBW/5年有限保修、三星魔盘等售后体验的创新升级

源于固态硬盘产品的闪存架构,固态硬盘的耐久度和售后保修,一直都是用户除了性能之外,又一重要关注点。

基于第六代V-NAND闪存颗粒的技术升级和耐久度保证,三星980PRO PCIE4.0 SSD 1TB容量为用户提供了高达600TBW,或是5年有限保修的售后服务,其中5年有限保修几乎是时下消费级固态硬盘行业最高标准了。

从更高规格的售后保修可以看到,三星品牌存储对于新世代的980PRO PCIE4.0 SSD的产品信心。

除了硬核的售后,为了让用户更好的体验和管理三星980PRO PCIE4.0 SSD旗舰产品,三星研发了三星Magician管理软件。通过这个软件,用户可以方便的查看固态硬盘的型号,温度、固件、接口等关键信息,同时三星Magician还内置了性能测试软件,方便用户掌握固态硬盘产品的具体性能。

三星Magician管理软件

性能测试

三星Magician管理软件的下载和使用,十分简易,仅需要进入三星电子官方网站,下载对应的三星Magician管理软件,安装即可自动识别和管理当前电脑内的固态硬盘。

俱往矣,数风流人物,还看今朝。

在体验了三星980PRO PCIE4.0 SSD将近一周后,突然想起了此前笔者和三星品牌存储产品总监刘承鑫先生,探讨关于三星PCIE4.0产品进展问题时的回答,“三星的新产品一定是出道即巅峰”。

出道即巅峰,可以说是三星980PRO PCIE4.0 SSD的最好注脚了。

硬件革新方面,支持128队列I/O处理的全新高性能主控,以及第六代V-NAND闪存颗粒,三星再次从硬件维度重新定义了PCIE4.0时代的性能走向;

性能体验上,诸多业界第一,例如首款连续读取性能超过7000MB/S等,无不彰显了三星980PRO PCIE4.0 SSD的强悍表现;

最后,在散热和TurboWrite方面的持续创新,5年有限保修的售后体系、三星Magician管理软件等方面的持续耕耘,从内到外,俱是旗舰做派。

堪堪出道,却属巅峰,俱往矣,数风流人物,还看今朝。

最后,关于价格问题,就在笔者评测文章上线的同时,三星品牌存储也正式公布了980PRO的发售价格。

说实话,笔者第一时间看到这个价格的时候,还是比较吃惊的,根据官方发售价,起步250GB售价仅为599元,500GB售价仅为999元,而主流的1TB容量售价更是仅为1899元,对比时下主流的PCIE3.0以及其他竞品PCIE4.0的价格,笔者只能说这一次,三星980PRO简直是价格屠夫了。

性能翻倍,发售价格却基本和上一代旗舰产品发售价持平,可以预计的是980PRO的上架,必然引发新的抢购潮,近期有攒机需求的朋友,极力建议购买。

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