Drie modellen, niets leverbaar
We hebben het al een paar keer gehad over Gen5-ssd's, ofwel drives met een snellere PCI Express-interface van de vijfde generatie. Die moeten de theoretische snelheid verhogen van de pakweg 8GB/s van vier PCIe Gen4-lanes naar 16GB/s voor vier Gen5-lanes. Al rond de jaarwisseling van 2021 naar 2022 stelden we (of eigenlijk: had ik er goed vertrouwen in) dat 2022 het jaar van de Gen5-ssd zou worden. Niets was minder waar, want eigenlijk hebben we heel 2022 geen Gen5-ssd voor consumenten gezien. We zijn inmiddels halverwege 2023 en de situatie is weliswaar iets beter, maar dat is een beetje door een roze bril kijken.
Want laten we de balans opmaken; er staan op dit moment in onze Pricewatch zegge en schrijve drie Gen5-drives met een prijs. Dat zijn twee varianten van de MP700 van Corsair, en de Gigabyte Aorus Gen5 10000, die we als eerste reviewden. Geen van die drie varianten is echter leverbaar en als we de rest van het prijsloze rijtje afgaan, komen daar de Crucial T700 en de MSI Spatium M570 bij. De teller staat dus op vier modellen, met ieder een paar varianten, slechts drie uitvoeringen met een prijs en niets leverbaar. Ik zei net dat de situatie iets beter is, maar echt blij kun je hier niet van worden.
Tijdens de Computex-beurs die de afgelopen week gaande was, hebben we natuurlijk een uitgelezen kans om niet alleen te zien wat de fabrikanten aankondigen, of bijna aankondigen, maar ook om met de mensen te praten die kunnen vertellen wat er in de pijplijn zit. Marketingmensen willen natuurlijk niet altijd alles verklappen, maar engineers praten graag over hun passie en de producten die ze in ontwikkeling hebben. Tijd om eens te vragen waarom we nog niet doodgegooid zijn met Gen5-drives dus, en wat er dan wel staat te gebeuren. Voor dit verhaal sprak ik met medewerkers van onder meer Adata, Corsair, Gigabyte, Innogrit, Kioxia, Micron, MSI, Patriot, Silicon Motion, Solidigm en anderen. Google speelde uiteraard ook een rol, om data die al openbaar is te achterhalen.
Gebrek aan nand en controllers
Eerst nog een kleine recap, want er is natuurlijk wel wat bekend over de problemen om solid state drives met de twee keer zo snelle interface als onze huidige drives op de markt te brengen. Ten eerste is er op dit moment eigenlijk maar één ssd te koop, zij het van diverse fabrikanten. Dat zijn bijna allemaal varianten op het referentieontwerp van Phison, dat zijn PS-5026-controller al bijna anderhalf jaar geleden aankondigde. Sommige fabrikanten doen bijna niets aan dat referentieontwerp, terwijl bijvoorbeeld Gigabyte wel een eigen ontwerp bedacht. Ook dat eigen ontwerp was natuurlijk wel op de Phison E26 en Microns 232l-nand gebaseerd.
:strip_exif()/i/2005545086.jpeg?f=imagenormal)
Die E26-controller wordt gecombineerd met rap nand van Micron. Dat 232-laagsnand moet snelheden van 2400MT/s halen, waar de vorige generatie, met 176 laagjes, nog 1600MT/s haalde. Maar zoals vaak het geval is met nieuwe producten, was er amper Micron-nand beschikbaar dat die 2400MT/s aankon. Dat lijkt een aantal redenen te hebben. Volgens diverse berichten waren de yields aanvankelijk niet goed genoeg om uit een wafer voldoende nand te halen dat daadwerkelijk die 2400MT/s haalde. In plaats daarvan moest het meeste Micron-nand met 232 lagen op 1600MT/s gebruikt worden. Dat beperkte de snelheid van de Gen5-drives met Phison E26-controller op effectief ongeveer 10.000MB/s, of 10GB/s. Een stuk sneller dan de pakweg 7000MB/s van Gen4-drives natuurlijk, maar nog lang niet de 'beloofde' 14.000MB/s.
Ook zou Micron de productie van het nand simpelweg teruggeschroefd hebben. Dat laatste kreeg ik in ieder geval bevestigd van een Micron-medewerker die ik, of all places, in een lift tegenkwam. Hij bevestigde dat de productie van het 232-laagsnand een tijdje teruggeschroefd was, maar dat gold voor alle productie, niet alleen bij dat specifieke geheugen. Reden was volgens hem de pakweg 2 miljard verlies die het bedrijf afgelopen kwartaal noteerde, omdat het een enorme berg inventaris ram en nand moest herwaarderen. De yields zijn volgens hem echter goed en diverse fabrikanten melden dat het 2400MT/s-nand inmiddels prima geleverd kan worden.
Het tweede probleem is dat Phisons controllers over het algemeen met flashgeheugen van ongeveer alle grote fabrikanten overweg kunnen, maar de E26 nog niet. Wel in theorie, maar behalve Microns geheugen, dat als eerste beschikbaar kwam, is er nog geen ander geheugen gevalideerd voor de controller. Het 2400MT/s-nand van bijvoorbeeld SK Hynix of YMTC moet nog gevalideerd worden. Dat zou flink helpen de tekorten aan snel nand verleden tijd te laten zijn.
Nog een probleem, of eigenlijk twee problemen: vermogen en warmte. Een snellere interface verstookt in de regel meer energie en PCIe Gen5 is niet anders. Om al die enen en nullen sneller door de controller naar het nand te sturen en van het nand naar de pc, is meer energie nodig. En dat betekent dat Gen5-drives meer verstoken, ongeveer het dubbele van een beetje Gen4-drive. Die laatste zitten op zo'n 7W, terwijl Gen5-drives beperkt zijn door de specificatie op 14W. En zelfs dat is niet echt genoeg, want sommige fabrikanten willen de drives extra prik geven, omdat het M.2-slot niet genoeg levert. En omdat we in een wereld leven waarin energie meestal als warmte ontsnapt, moet zo'n Gen5-drive ook flink beter gekoeld worden. Zelfs de 'tragere' drives verstoken al zo'n 10 tot 12W, dus actieve koeling is vaak nodig. En om het vermogen van zo'n ventilator niet van het budget van de ssd af te snoepen, kiest bijna elke fabrikant voor een los kabeltje om de fan aan te sluiten. Dat scheelt al snel weer één of anderhalve watt. Een goed algoritme om de temperaturen met throttling onder controle te houden, is dan ook nodig en nog een reden om terughoudend te zijn met Gen5-drives. Fabrikanten staan nu eenmaal niet te springen om een drive te verkopen die heel even snel is en daarna zo heet is, dat ie de snelheid van een harde schijf krijgt.
Het laatste probleem: we hebben het steeds over Phison en zijn E26-controller. Voor Phison geen probleem uiteraard, maar er zijn nog geen andere Gen5-controllers en dat is voor fabrikanten en voor ons als consument wel een probleem. Er valt nu niets te kiezen en als een ssd-fabrikant om wat voor reden ook een controller van een ander bedrijf wil, is het dikke pech. Bedrijven als Silicon Motion werken natuurlijk wel aan nieuwe generaties controllers, maar er is nog niets behalve de E26. Hoe ziet de komende tijd er dan uit?
Nieuwe controllers en nieuwe drives
Silicon Motion
Silicon Motion heeft wel ervaring met Gen5-ssd's, alleen niet voor consumenten. Het bedrijf zegt er wel aan te werken, maar maakt niet direct haast. Waarom? De (consumenten)markt zit nog goeddeels op Gen4-drives en die zijn ook snel genoeg volgens hun analyses. Plus, het vermogensverhaal is best pittig en hoewel dat voor datacentra niet echt een probleem is, getuige SM's SM8366 Gen5-controller voor enterprise-ssd's, is dat voor de M.2-drives lastiger. Ergens volgend jaar zou Silicon Motion wel met een consumentencontroller komen, als de markt wat rijper is.
Even een klein zijstapje: eind februari kondigde Silicon Motion de SM2268XT-controller aan. Dat is een controller voor budgetdrives zonder dram. Op zijn booth had het bedrijf een demonstratie met de reallife prestaties van een ssd met die controller, waarbij het imposante sequentiële prestaties van 7,4GB/s en 6,5GB/s voor lezen en schrijven noteerde. Als we de 4k-iops van CrystalDiskMark even omrekenen, komen die voor singlethreaded en bij een queuedepth van 1 op 21.440 voor lezen en 57.886 voor schrijven.
Solidigm
Solidigm, een Amerikaans bedrijf dat consumentendrives met hardware van SK Hynix aan boord verkoopt, wacht ook nog even. Niet primair zoals Silicon Motion omdat het er nog niet aan wil, maar omdat het voor componenten afhankelijk is van SK Hynix. En SK Hynix heeft nog geen Gen5-controller ontwikkeld, dus zal Solidigm daar nog op moeten wachten.
Wat is er dan wel?
Innogrit
Bij Innogrit ligt een prototype van een ssd klaar. Het gaat om een referentieontwerp, mét eigen controller. De drive is echter nog lang niet klaar, dat zou pas ergens in de loop van volgend jaar worden en dan zeker niet in het eerste kwartaal. Innogrit noemt voorzichtig 'de tweede helft van 2024' als verwacht introductiemoment. De drive was nog niet eens op verbruik getest, dus wat de controller verbruikt en of dat een beetje te koelen valt, wisten de medewerkers zelf nog niet. De drive is gebaseerd op bijna dezelfde controller als die Innogrit voor de zakelijke (enterprise) markt aanbiedt. Het gaat om de Tacoma IG5669 voor de enterprise en wordt in de consumentenversie de IG5666.
:strip_exif()/i/2005808448.jpeg?f=imagenormal)
Volgens Innogrit wordt er nog aan gewerkt om de footprint van de controller kleiner te krijgen. Die is nu 21 bij 21mm, maar geprobeerd wordt om hem naar 16 bij 16mm terug te brengen. De consumentendrive kan overweg met maximaal 16TB opslag, nand van slc tot qlc en een maximale snelheid van 2400MT/s. De sequentiële snelheden liggen op 14GB/s en 11GB/s voor lezen en schrijven; voor random reads en writes moeten 3 miljoen en 2,5 miljoen iops mogelijk worden. De zakelijke Gen5-ssd heeft Micron-nand aan boord, maar kan volgens specificaties nand van 2666MT/s aanspreken. Het type nand op het prototype ssd was zorgvuldig onleesbaar gemaakt.
Patriot
Patriot zegt bijna klaar te zijn met zijn ssd. De drive is, net als veel andere drives die nu al of binnenkort verkrijgbaar zijn, gebaseerd op het standaard Phison/Micron-ontwerp. De Patriot Viper moet ergens volgende maand verkrijgbaar zijn, als gedubbelcheckt is of de kleine ventilator van het koellichaam het volhoudt. Eerder bleken daar problemen mee te zijn, omdat de hoge temperaturen van de ssd gecombineerd met de plek onder een videokaart de minifan parten zouden spelen. De Viper PV553 moet snelheden van 12,4GB/s voor lezen en 11,8GB/s voor schrijven halen.
:strip_exif()/i/2005808456.jpeg?f=imagenormal)
Opvallend bij Patriot was de aanwezigheid van een nog naamloze drive die ook een Gen5-interface krijgt. Daarbij gaat het om een dram-loze ssd, een configuratie die in de regel meer voor budgetdrives gebruikelijk is. Maxio, een Chinese fabrikant, levert de controller. Maxio kennen we onder meer van diverse Lexar-drives, zoals de NM620. Wanneer de controller en drive klaar zijn voor de verkoop, is nog niet bekend.
:strip_exif()/i/2005808454.jpeg?f=imagenormal)
Phison
Maxio is overigens niet de enige die een dram-loze controller voor Gen5-drives maakt. Ook Phison kondigde tijdens de Computex een nieuwe controller aan: de PS5031-E31T. Dat is dus een Gen5-controller die zonder dram werkt en met zijn vier kanalen een min of meer afgeslankte versie van de E26. Desondanks zou de controller nog ruim 10GB/s voor lezen en schrijven mogelijk maken. Interessanter detail is dat Phison de E31T bij TSMC op een 7nm-procedé laat maken. Zo zou de drive waarschijnlijk weinig last hebben van de warmteproblematiek die de op 12nm gebakken E26 parten speelt.
Adata / XPG
We gaan verder naar Adata, waar onder de merknaam XPG twee Gen5-ssd's klaarliggen. Het model dat al volgende maand - dat hoorden we wel vaker - moet komen, is de Legend 970. Die krijgt de bekende Phison E26-controller en het langzamere Micron-nand aan boord. In dit geval klinkt die 'volgende maand' wel geloofwaardig, want voor de lees- en schrijfsnelheden van 10GB/s is het Micron-nand van 1600MT/s voldoende en dat is prima leverbaar. Het heatsinkontwerp van de Legend 970 zou, geholpen door een kleine ventilator, effectiever zijn in het afvoeren van de hitte van de controller. Adata spreekt van een rendementswinst van 18 procent vergeleken met passief gekoelde drives.
:strip_exif()/i/2005808452.jpeg?f=imagenormal)
Toch een Silicon Motion-controller
De interessantere van de twee getoonde drives komt pas ergens volgend jaar uit. Dat model ligt op de stand als Project NeonStorm en krijgt een Silicon Motion-controller aan boord. Die krijgt de typeaanduiding SM2508 en moet 14GB/s voor lezen en 12GB/s voor schrijven mogelijk maken. De maximale capaciteit zou maar liefst 8TB bedragen en NeonStorm krijgt een geïntegreerd waterkoelsysteem. Twee ventilators, voor en achter, moeten lucht door de heatsink blazen om de ssd koel te houden. De op SM2508 gebaseerde drive zou al minder warmte produceren, want met een geschat opgenomen vermogen van 11,5W zou de drive zuiniger worden dan een model met Phison-controller.
:strip_exif()/i/2005808450.jpeg?f=imagenormal)
Vlakbij Adata trof ik de stand van Kioxia aan, die eigenlijk meer op de zakelijke markt gericht was. Een medewerker van het Japanse bedrijf was echter zo vriendelijk om te vertellen dat er wel wordt nagedacht over en gewerkt aan een PCIe Gen5-controller, maar dat er over een introductie nog niets bekendgemaakt mag worden. Wel wist hij te vertellen dat de volgende generatie BiCS-nand, generatie 8 alweer, volgend jaar in volumeproductie moet gaan. Dat nand zal ongetwijfeld ook Gen5-drives moeten faciliteren en krijgt 218 laagjes mee. Om dat elektrisch aan te sluiten, maakt Kioxia gebruik van CBA, of CMOS directly Bonded to Array. Daarbij worden de nandgeheugencellen en het netwerk met aanstuurtransistors op aparte wafers geproduceerd en pas als laatste stap met elkaar verbonden. Dat moet het mogelijk maken beide onderdelen op hun optimale productiemethode te maken. Wie zich overigens afvraagt wat er met BiCS7 gebeurd is (BiCS6 is beschikbaar met 162 laagjes): dat wordt overgeslagen.
MSI en Gigabyte
Gigabyte
Dan zijn we aangekomen bij Gigabyte en MSI. Gigabyte herinneren we ons natuurlijk nog van de Aorus Gen5 10000-drive, waarschijnlijk de eerste Gen5-ssd die voor ons consumenten beschikbaar was. Die leverde overdrachtssnelheden, afhankelijk van de benchmark, van rond de 10GB/s, maar er zit meer in de controller. Als fabrikanten van de controller het Micron-nand op de volledige 2400MT/s zouden aanspreken, om zo 14GB/s te halen, zouden de ssd's te veel vermogen vragen en boven de 11,5W uitkomen. Gigabyte wil dat voorkomen door het nand niet op 1600MT/s (voor 10GB/s) en niet op 2400MT/s (voor 14GB/s) aan te sturen, maar door ertussenin te gaan zitten.
De controller is dus nog gewoon de Phison E26, maar met nieuwe firmware. Dat moet nog wat gefinetuned worden, maar de vernieuwde Aorus Gen5 12000 zou ergens al binnenkort verschijnen. De 1TB-uitvoering van de '12000' zou dan lees- en schrijfsnelheden van 11,7 en 9,5GB/s halen, terwijl de 2TB-versie iets sneller wordt met 12,4 en 11,8GB/s. De Thermal Guard Xtreme-koeler blijft dezelfde, die grote koeltoren met twee heatpipes dus, maar Gigabyte plakt er wel een nieuwe sticker op om het onderscheid te verduidelijken. Tijdens een demo op de Computex liet de 2TB-drive inderdaad de beloofde snelheid zien en de 1TB-drive bleef daarbij binnen een tdp van ongeveer 11W, de 2TB rond de 11,5W.
MSI
MSI heeft de M570 al een tijd geleden aangekondigd, maar die laat het Micron-nand met met de Phison-controller op 1600MT/s draaien. Dat levert de bekende snelheid van om en nabij de 10GB/s op. Een speedbump naar 12GB/s met het nand, net als Gigabyte met de Aorus Gen5 12000, op 2000MT/s zat in de planning. Die versie zou al snel moeten verschijnen, maar MSI stelde dat uit, vertelde het bedrijf. Slechts drie dagen geleden leverde Phison namelijk nieuwe firmware voor de E26-controller aan MSI. Die zou het nand wél op 2400MT/s laten werken én dat stabiel doen én binnen de 'power envelope' van de M.2-interface blijven. Die nieuwe firmware moet nog wel goed gecheckt en op de drives geflasht worden, waardoor MSI nog twee of drie maanden nodig heeft om zijn snelle ssd's uit te brengen. Ook moet MSI nog verzinnen hoe het de extra kabels van de ssd, die van de koeling en de argb-leds, netjes moet routeren.
Dan zou de MSI Spatium Pro, zoals de snellere versie heet, in twee versies uitgebracht worden: een passief gekoelde Frozr-versie met drie 6mm-heatpipes in een enorme heatsink, die lijkt op een slim koeltoren voor een processor die een kwartslag is gedraaid, en een actief gekoelde variant. Die Spatium M570 Pro Frozr+ is voorzien van een Torx 5.0-ventilator, een ventilator van 5cm dus.
Het koelblok is van aluminium gemaakt met een enkele 6mm-heatpipe erin. Deze actieve koeloplossing moet de drive nog beter koelen, waar de passief gekoelde Frozr pakweg 20 graden lagere temperaturen dan de thermalthrottlinggrens van de Phison-controller haalt. Die grens moet op ongeveer 80 of 81 graden liggen. De actief gekoelde Frozr+ blijft zelfs 30 graden onder het throttlepunt. De cijfers zijn vrij conservatief, want bij tests bleken temperaturen van pakweg 54 (Frozr+) en 63 (Frozr) graden gehaald te worden met de ssd onder load. Thermalthrottling zou dus geen punt moeten zijn en MSI moet zo het onderste uit de kan van de Phison-Micron-combinatie halen. We moeten er alleen nog even op wachten en er iets meer voor betalen. MSI noemde een prijs van omstreks 300 euro voor de Spatium 570 Pro-drives van 2TB.
Tot slot
We hoopten stiekem eigenlijk al in de loop van vorig jaar de nodige Gen5-ssd's te zien verschijnen, maar met nog weinig beschikbaarheid van borden met de benodigde slots was uitstel tot 2023 begrijpelijk. Tijdens de CES werden diverse drives aangekondigd, maar de beschikbaarheid is tot dusver nog droevig. De drives die er wel zijn, worden beperkt door de beschikbaarheid van stabiel 2400MT/s-nand van Micron en de moeite die het kost om de tdp binnen de perken te houden. Niemand zit immers te wachten op een drive die alleen in theorie snel is, maar na twee seconden moet throttlen omdat hij te heet wordt.
Ook de Computex blijkt nog niet het moment waarop we een stortvloed aan Gen5-drives zien. Enerzijds door bovenstaande oorzaken (al is het Micron-nand inmiddels dus goed verkrijgbaar), want warmte blijft een flinke uitdaging. Het algemene sentiment van 'de industrie' lijkt toch vooral dat het nog een beetje te vroeg is voor Gen5, in ieder geval voor consumenten. Phison heeft zijn E26-controller natuurlijk al een tijd, maar grote concurrent Silicon Motion maakt geen grote haast. Die concentreert zich net als bijvoorbeeld Innogrit, of het afwezige Samsung liever op de zakelijke markt, waarvoor de snelheid veel meer nut heeft én koeling veel minder een probleem is.
Gen5-drives op de Computex |
Controller |
Nand-snelheid |
Lezen/schrijven |
Introductie |
Adata Project NeonStorm |
SM2508 |
2400MT/s |
14GB / 12GB/s |
2024 |
Adata XPG 970 |
Phison E26 |
1600MT/s |
10GB / 10GB/s |
Zomer 2023 |
Gigabyte Aorus Gen5 10000 |
Phison E26 |
1600MT/s |
9,5GB / 8,5GB/s |
Maart 2023 |
Gigabyte Aorus Gen5 12000 |
Phison E26 |
2000MT/s |
12GB / 12GB/s |
Zomer 2023 |
Innogrit prototype |
IG5666 |
tot 2400MT/s |
14GB / 11GB/s |
Nnb (2024) |
MSI M570 Pro Frozr |
Phison E26 |
2400MT/s |
14GB / 12GB/s |
Zomer 2023 |
MSI M570 Pro Frozr+ |
Phison E26 |
2400MT/s |
14GB / 12GB/s |
Zomer 2023 |
Patriot PV553 |
Phison E26 |
2000MT/s |
12GB / 12GB/s |
Zomer 2023 |
Patriot Maxio-prototype |
Maxio |
tot 3600MT/s |
12GB / 10,5GB/s |
Nnb |
Wel is duidelijk dat Phison niet de enige controller in het consumentenlandschap blijft. Innogrit heeft een afgeslankte versie van zijn enterprisemodel gemaakt en ook Silicon Motion zit eraan te komen. De komst van een Maxio-controller, en dan zeker voor dram-loze drives, verraste me een beetje, maar straks hebben we wel wat te kiezen. En hoewel het grote publiek misschien nog helemaal geen Gen5-drives nodig heeft, komen de grote merken natuurlijk wel met hun 'hero-producten' voor de enthousiastmarkt op de proppen. Die zullen we de komende maanden zien verschijnen en zullen we dan ook zeker op de pijnbank leggen.