Обзор PCIe 4.0-накопителя Samsung 990 Pro: это не тот SSD, который ждали

Казалось бы, в начале 2023 года мы должны вовсю тестировать флагманские твердотельные накопители для интерфейса PCIe 5.0. Платформы для них давно готовы, а разработчики обещали обеспечить вал таких SSD ещё в конце прошлого года. Однако этим планам не суждено было воплотиться в жизнь. Компания Phison, которая отвечала за переход потребительских SSD на использование нового интерфейса, со своей задачей в оговоренные сроки не справилась. Её новый контроллер Phison E26 в серию пока не пошёл, и выход обещанных PCIe 5.0 SSD отложился на несколько недель, а может быть, даже и месяцев. Альтернатив этому чипу на горизонте тоже пока не видно — остальные инженерные команды, ведущие работу над контроллерами для потребительских SSD, от выпуска PCIe 5.0-решений находятся ещё дальше.

Однако это вовсе не значит, что на рынке потребительских SSD нет никаких интересных новинок. Не так давно свой флагманский твердотельный накопитель обновила компания Samsung. Вопреки ожиданиям, новый 990 Pro пока не переехал на шину PCIe 5.0, но это всё равно очень интересная модель. Дело в том, что в ней южнокорейские разработчики впервые для потребительских SSD пообещали рост мелкоблочной производительности до 1,5 млн IOPS, что превышает показатель предшественника, да и других PCIe 4.0 SSD, по меньшей мере в полтора раза. И это значит, что Samsung 990 Pro как минимум не должен повторить судьбу 980 Pro, который так и не смог стать непререкаемым лидером среди потребительских SSD. А как максимум новинка имеет шансы заметно оторваться по быстродействию от всех прочих современных PCIe 4.0 SSD и на какое-то время стать лучшим вариантом на рынке.

Иными словами, Samsung явно намекает на то, что у неё наконец-то получился достойный продолжатель традиций 970 Pro — со старым интерфейсом, TLC-памятью, но всё равно недосягаемый для конкурентов. В этом обзоре мы проверим, насколько верны эти утверждения, и попробуем понять, нашлось ли в 990 Pro место для фирменной магии Samsung.

⇡#Внешний вид и внутреннее устройство

К тому, как выглядят NVMe-накопители Samsung, все уже давно привыкли. Они неизменно собраны на текстолите чёрного цвета и с обеих сторон закрыты наклейками, причём одна из них (с тыльной стороны накопителя) имеет в своей основе слой медной фольги, помогающий охлаждению.

Однако у Samsung 990 Pro теперь есть и другая версия — с радиатором, который обхватывает накопитель с обеих сторон. Она на $20 дороже, но зато лучше подойдёт для установки в PlayStation 5 или в материнскую плату, лишённую собственной системы охлаждения M.2-слотов. Кстати, в последнем случае уместным может оказаться и то, что на этот раз Samsung добавила в радиатор управляемую RGB-подсветку.

Впрочем, продажи версии с радиатором пока не начались, поэтому у нас на тестировании побывал обычный Samsung 990 Pro, без радиаторов. Подробно рассказывать про его фольгированную наклейку нет никакой нужды — подобные решения применяются повсеместно, поэтому сразу рассмотрим компоновку и начинку.

Samsung 990 Pro основывается на новом проприетарном контроллере Pascal. Как и предыдущий чип Elpis, он производится по 8-нм техпроцессу и построен на ядрах с архитектурой Arm. Разработчики Samsung не считают нужным делиться подробностями того, как им удалось увеличить мощность своего контроллера на этот раз, но известно, что оптимизации в Pascal затронули механизм работы с массивом флеш-памяти, который стал допускать параллелизм на большем числе этапов, а внутреннее кеширование теперь распространяется в том числе и на операции чтения.

Второе изменение в 990 Pro — память. Микросхемы, установленные на накопителе, имеют маркировку K9DVGY8JRD-DCK0, что указывает на фирменную TLC 3D V-NAND седьмого поколения — с 176 слоями. Стоит заметить, что в конце прошлого года Samsung анонсировала более плотную память с 236 слоями, но она в 990 Pro не попала, в том числе и потому, что её кристаллы обладают ёмкостью 1 Тбит, что не очень хорошо для производительного SSD. В 990 Pro используются 512-Гбит чипы, и за счёт этого даже накопитель объёмом 1 Тбайт, который был выбран для этого обзора, имеет восьмиканальный массив памяти, где контроллер может пользоваться двукратным чередованием устройств.

При этом 176-слойная память обладает целым рядом преимуществ по сравнению со старой 128-слойной TLC 3D V-NAND, которую Samsung устанавливает в 980 Pro. Она имеет увеличенную скорость интерфейса 2,0 ГГц против 1,2 ГГц, обеспечивает на 11 % более низкую задержку при чтении и более чем вдвое быстрее программируется. Всё это достигается за счёт серьёзных изменений в архитектуре: кристаллы флеш-памяти седьмого поколения поделены на четыре, а не на два банка, плюс в них Samsung впервые расположила логику под ячейками NAND. В результате 176-слойная TLC 3D V-NAND получила плотность записи данных на уровне 8,5 Гбит/мм², что в теории означает её более низкую себестоимость.

Так как 990 Pro относится к накопителям флагманского уровня, на его плате нашлось место и для собственного DRAM-буфера. В данном случае используется LPDDR4-1866-память, её объём выбран по стандартной формуле «1 Мбайт буфера на 1 Гбайт ёмкости накопителя». Поэтому в накопителе ёмкостью 1 Тбайт установлена одна микросхема LPDDR4 объёмом 1 Гбайт.

⇡#Технические характеристики

По сути, Samsung 990 Pro представляет собой дальнейшее развитие 980 Pro, но без перехода на более скоростной интерфейс. При этом Samsung заменила в новом накопителе все ключевые компоненты, поэтому речь идёт о принципиально новом продукте, который, судя по спецификациям, стал значительно быстрее и без поддержки PCIe 5.0.

В таблице приведены подробные характеристики лишь двух вариантов Samsung 990 Pro ёмкостью 1 и 2 Тбайт, хотя Samsung обещала выпустить и 4-Тбайт модификацию. Однако на данный момент она не готова, поскольку для неё требуются кристаллы TLC 3D NAND объёмом 1 Тбит, которых у Samsung пока нет. Поэтому самая ёмкая версия новинки выйдет позднее, когда-то в течение этого года.

Но и без неё модельный ряд Samsung 990 Pro претерпел большие изменения. Младшая версия теперь имеет объём 1 Тбайт, в то время как 980 Pro существует в модификациях 250 и 500 Гбайт. Отчасти это связано с ростом ёмкости чипов TLC 3D V-NAND седьмого поколения — их применение в небольших по объёму SSD привело бы к ограничению параллелизма массива флеш-памяти и падению производительности до неподобающего флагманскому продукту уровня.

Зато, упразднив небольшие ёмкости, Samsung смогла добиться того, что числа в таблице характеристик выглядят очень красиво. Даже несмотря на интерфейс PCIe 4.0, 990 Pro убедительно превосходит 980 Pro. Скорость последовательного чтения составляет 7,45 вместо 7 Гбайт/с, а записи — 6,9 вместо 5,1 Гбайт/с. Более того, указанная Samsung скорость линейного чтения как минимум на 50 Мбайт/с превышает показатели любых других PCIe 4.0-накопителей. Не существует пока и таких SSD, которые бы обещали более высокую, нежели Samsung 990 Pro, скорость линейной записи.

Не менее впечатляюще выглядят и характеристики производительности 990 Pro на мелкоблочных операциях. Превосходство над 980 Pro достигает 40 и 55 % при чтении и записи, и заявленные показатели — 1,4 и 1,55 млн IOPS соответственно — тоже максимальны для рынка потребительских SSD. Не обещают их превысить даже перспективные PCIe 5.0-продукты на контроллере Phison E26. Поэтому совсем не удивляет, что на сайте Samsung про 990 Pro гордо написано: «Он предлагает самую высокую скорость, доступную через интерфейс PCIe 4.0». Если судить по паспортным показателям, то это действительно так.

Но все заявления производителей о пиковых характеристиках надо проверять, и вот как выглядит скорость Samsung 990 Pro 1 Тбайт в CrystalDiskMark.

Сравнение полученных чисел с представленными в спецификации выглядит явно не в пользу Samsung. Реальная скорость линейного чтения оказывается на уровне 7,1, а не 7,45 Гбайт/с, аналогичная картина и при записи — 6,8 реальных вместо 6,9 обещанных Гбайт/с. Ещё хуже соотношение реальных и паспортных показателей при мелкоблочной записи — в этом случае измеренная производительность равна 1,1 млн вместо обещанных 1,5 млн IOPS. Совпадает со спецификациями лишь максимальная скорость мелкоблочного чтения.

Очевидно, недовольны таким положением дел были и в самой Samsung, поэтому через некоторое время после выхода 990 Pro на рынок у него появился режим повышенной производительности — Full Performance Mode. Он активируется через фирменную утилиту Magician (нужна версия 7.2 или выше), и его суть заключается в отключении всех энергосберегающих возможностей контроллера. Поддержка режима Full Performance Mode существовала и в прошлых накопителях Samsung. Однако в Samsung 990 Pro его активация даёт заметно более серьёзный прирост. Вот как меняются показатели CrystalDiskMark у 990 Pro.

Нельзя сказать, что включение Full Performance Mode приводит пиковую производительность Samsung 990 Pro к обещанному в спецификациях уровню, но ряд показателей поднимается довольно существенно. Во-первых, становится выше скорость линейных смешанных операций. Во-вторых, серьёзно возрастают скорости мелкоблочных операций при отсутствии очереди запросов. И здесь даже имеет место важный качественный результат — Samsung 990 Pro оказывается первым SSD на базе TLC 3D NAND, способным при неконвейеризуемом случайном чтении блоками по 4 Кбайт выдать быстродействие ощутимо выше 100 Мбайт/с.

⇡#Программное обеспечение

Для своих твердотельных накопителей Samsung предлагает специальную сервисную утилиту Magician, которая непрерывно развивается и пополняется новыми возможностями. Например, в её последних версиях появился переключатель профилей производительности с возможностью выбора между экономией энергии и повышенной производительностью в режиме Full Performance Mode. Он вынесен на отдельную страницу утилиты.

Остальные возможности остались неизменными: утилита предоставляет пользователю полный набор диагностической информации, а также позволяет проверять производительность и состояние флеш-памяти накопителя.

Недавно в Magician добавилась ещё одна дополнительная страница, предназначенная для управления RGB-подсветкой. Она потребуется пользователям, которые приобретут Samsung 990 Pro с фирменным радиатором в комплекте.

Естественно, в Magician никуда не делись и функции для всестороннего обслуживания накопителя. Утилита позволяет увеличивать размер резервной области, включать и выключать поддержку TRIM, выполнять операцию Secure Erase, включать на SSD аппаратное шифрование информации по алгоритму AES-256 и при необходимости обновлять микропрограмму.