Inleiding: de opmars van qlc
Samsung heeft zijn nieuwste serie budgetdrives uitgebracht, die het onder dezelfde 860-serie uitbrengt als de mainstream-ssd's. De 860 QVO-serie, zoals de nieuwe drives heten, maken echter geen gebruik van tlc-nand, zoals de EVO-serie doet, maar van qlc-nand. Daarmee kan meer data in dezelfde hoeveelheid flashgeheugen worden opgeslagen, waardoor de prijs per gigabyte wordt gedrukt. De 860 QVO-serie is dan ook vooral als drive met 'veel opslag voor weinig' bedoeld en is niet gemaakt om snelheidsrecords te breken.
De 860 QVO is verkrijgbaar in drie capaciteiten: als 2,5"-drive met 1TB, 2TB of 4TB opslag aan boord. De controller is de MJX-controller die Samsung ook voor de 860 EVO- en 860 Pro-drives gebruikt, wat de kosten verder drukt. De 860 QVO-drives hebben nog wel een dram-cache. Ook trucjes die we van andere series kennen, zoals TurboWrite om een slc-cache in te zetten om de burstprestaties te verhogen, zijn in de budgetserie aanwezig.
De drives moeten dus niet de concurrentie met rappe nvme-drives aangaan, maar moeten de harde schijf uit desktops verbannen. Dat probeert Samsung door de 860 QVO-serie vrij goedkoop aan te bieden. De ssd's zitten nog niet op het niveau van harde schijven wat prijs per gigabyte betreft, maar de prijzen kruipen steeds dichter naar elkaar. Voor de 1TB-versie van de 860 QVO-drive betaal je namelijk 140 euro; de 2TB-versie kost 270 euro en de 4TB-drive kost 530 euro. Omgerekend naar prijzen per gigabyte is dat afgerond respectievelijk 14, 13 en 13 cent per gigabyte. Harde schijven kosten omstreeks 3 à 4 cent per gigabyte, dus helemaal zijn we er nog niet, maar we komen in de buurt.
/i/2002340389.jpeg?f=imagenormal)
De 860 QVO-drives en de concurrentie
In de race om steeds goedkopere ssd's te produceren en zo ook voor massaopslag een solidstate-alternatief voor de traditionele harde schijf te bieden, produceren alle nandfabrikanten inmiddels qlc-flash. Zo hebben Toshiba en Western Digital qlc-nand op basis van bics4-flash gemaakt, maar moeten ze nog producten introduceren met dat geheugen aan boord. Micron heeft voor de zakelijke markt een qlc-drive uitgebracht, maar voor de consumentenmarkt heeft het bedrijf met Crucial de overstap nog niet gemaakt. In oktober dit jaar hebben we Intels eerste qlc-drive voor consumenten, de 660p, getest, die de eerste consumenten-ssd met qlc-nand vormde.
/i/2002340395.jpeg?f=imagenormal)
De 860 QVO's zijn de tweede serie qlc-drives voor de consumentenmarkt die daadwerkelijk beschikbaar zijn. Samsung maakt gebruik van zijn 3d-v-nand met 4bit per geheugencel aan boord. Even een snelle recap: slc-nand slaat 1bit per geheugencel op, dus een 1 of een 0. De daarna volgende mlc-drives hebben nand met 2bit per cel, dus die slaan een 11, 10, 01 of 00 op. Met tlc-geheugen, waarvan tegenwoordig de meeste drives gebruikmaken, wordt het aantal bits vergroot naar 3bit per cel. En qlc-nand, waar we nu zijn aangeland, slaat 4bit op in elke cel.
Dat levert wat uitdagingen met het schrijven en uitlezen van data op, want dat moet preciezer gebeuren naarmate de ladingsniveaus dichter op elkaar liggen. Mede daarom is het schrijven wat langzamer dan bij tlc-, mlc- en slc-drives, en ook de levensduur van het nand kan korter worden naarmate meer bits in een cel moeten worden opgeslagen. Samsung geeft dan ook geen vijf jaar garantie, zoals bij de 860 EVO-drives, maar beperkt dat tot drie jaar. Ook de totale hoeveelheid data die naar de drives geschreven kan worden, uitgedrukt in tbw of total bytes written, is lager dan bij de EVO-drives.
Drive |
860 QVO 1TB |
860 QVO 2TB |
860 QVO 4TB |
Capaciteit |
1TB |
2TB |
4TB |
Controller |
Samsung MJX-controller |
Dram-cache |
1GB lpddr4 |
2GB lpddr4 |
4GB lpddr4 |
Sequentieel lezen |
550MB/s |
Sequentieel schrijven |
520MB/s |
Total bytes written |
360TB |
720TB |
1440TB |
Garantie |
Drie jaar |
Adviesprijs |
160 euro |
320 euro |
630 euro |
Net als Samsungs overige drives sinds de 840 beschikt ook de 860 QVO over slc-cache, dat Samsung TurboWrite noemt. Data die naar de ssd geschreven moet worden, wordt eerst naar dit snelle slc-cache geschreven en vandaaruit naar het langzamere, in dit geval, qlc-nand. Is die cache vol, dan moet data direct naar het tragere nand worden geschreven. Samsung maakt in de 860 QVO-drives gebruik van twee typen cache: een statische hoeveelheid TurboWrite-cache die altijd beschikbaar blijft, en een Intelligent-cache, die afhankelijk van de werklast wordt ingezet en alleen beschikbaar is als er voldoende vrije ruimte op de ssd is.
Drivecapaciteit |
1TB |
2TB |
4TB |
TurboWrite (standaard) |
6GB |
TurboWrite (Intelligent) |
36GB |
72GB |
TurboWrite (totaal) |
42GB |
78GB |
Schijfsnelheid met TurboWrite |
520MB/s |
Schijfsnelheid zonder TurboWrite |
80MB/s |
160MB/s |
Zoals je in bovenstaande tabel ziet, is de slc-cache de reddende engel voor de prestaties van de 860 QVO-drives. Als je direct naar het qlc moet schrijven als de cache vol is, zakken de prestaties zeker bij de 1TB-drive dramatisch in tot 80MB/s. Gelukkig is er ook op die kleinste 1TB-drive een gezonde 42GB cache beschikbaar, dus je zult in de praktijk niet zo snel direct naar het qlc-flash hoeven schrijven.
Prestaties
We vergelijken overwegend 1TB-grote satadrives, omdat we tot op heden nog maar weinig grotere ssd's hebben getest. Wel hebben we de kleinere Intel 660p van 512GB in de tabellen opgenomen, omdat dat tot dusver de enige qlc-drive in onze database is. Die heeft uiteraard een nvme- in plaats van een sata-interface zoals de overige drives, maar de prijs per gigabyte is vergelijkbaar met die van de budgetsatadrives.
We zetten eerst even de capaciteiten op een rijtje zoals Windows die meldt na formatteren. De Crucial MX500 is op het moment van schrijven nog altijd de goedkoopste drive, gevolgd door de 860 EVO van Samsung. Het is nog even wachten op de straatprijzen van de QVO-drives, maar vooralsnog komen die op 16 cent per gigabyte voor alle modellen. Dat is een stuk meer dan de MX500 en zelfs Samsungs eigen 860 EVO-drive van 1TB. Overigens zijn de EVO-drives met grotere capaciteiten wel duurder, met prijzen van 19 en 21 cent per gigabyte.
- AS-SSD - sequentieel lezen
- AS-SSD - sequentieel schrijven
- AS-SSD - 4k-64t random lezen
- AS-SSD - 4k-64t random schrijven
Zoals gebruikelijk draaien we de zeer synthetische AS-SSD-benchmark op onze ssd's. Intel heeft een flink streepje voor dankzij de nvme-interface; de overige drives hikken tegen de sata-interface van 600MB/s. De prestaties van de satadrives zitten dan ook dicht op elkaar, hoewel opvalt dat de nvme-drive van Intel in de random-readtest slecht presteert.
We gaan verder met onze tracebenchmarks. De lichte workload haalt bij nvme-drives niet het onderste uit de kan, maar de heavy workload, met vooral Photoshop- en Lightroom-werkzaamheden, zet de ssd's flink aan de bak.
- Light desktop workload - Doorvoer
- Gaming workload - Doorvoer
- Heavy workload - Doorvoer
Samsungs 860 EVO-drive presteert lekker vlot en ook de MX500 doet het goed in de 'Light workload'-test. Als we de werklast verzwaren met gametraces, gaat de 660p van Intel aan kop dankzij de nvme-interface en datzelfde zien we in de zware werklast. De QVO-drives van Samsung zijn middenmoters en de 4TB-drive is vooral in de zware test behoorlijk traag.
We gaan verder met de traces van PCMark. We draaien eerst een afzonderlijke tracetest om een baselinescore vast te stellen.
De 660p van Intel is de snelste qlc-drive, opnieuw dankzij de snellere interface. De 860 EVO en MX500 van Crucial zijn vrij vlot, terwijl de overige ssd's lager scoren. De QVO-ssd's scoren het minst, samen met de UV500-drive van Kingston.
- Opgenomen vermogen idle
- Opgenomen vermogen, seq. schrijven
- Opgenomen vermogen, random schrijven
De qlc-drives van Samsung zijn idle zeer zuinig, maar vergelijkbaar met de overige drives, met uitzondering van de twee uv-drives van Kingston. Onder belasting van sequentieel schrijven zijn de 860 QVO-drives nog steeds vergelijkbaar met de 860 EVO-drives, hoewel de 4TB-drive logischerwijze wat meer verstookt, doordat die meer transistors aan boord heeft. Bij de random schrijfacties zijn de qlc-drives iets minder zuinig dan de tlc-ssd's. Intels nvme-drive is bij schrijven overigens een stuk minder zuinig dan de sataschijven.
Degradatie
In deze laatste en zwaarste test kijken we naar de prestaties van de ssd's bij intensief gebruik. Dit is een uitgebreide versie van de PCMark 8 Storage-test hierboven, maar in deze variant draaien we die traces achttien keer, in drie fases. Voorafgaand aan de eerste fase, de degradatiefase, wordt de hele ssd eerst twee keer volgeschreven met random data om alle caches en overprovisioningnand volledig te bezetten. Dan worden de traces acht keer uitgevoerd, met daartussen steeds langere random schrijfacties, van tien minuten oplopend tot drie kwartier. De slechtst mogelijke prestaties van de ssd worden nu bereikt en in de steady-statefase meten we die door opnieuw de traces te draaien. Dat gebeurt vijf keer, met tussendoor steeds drie kwartier random schrijfactiviteit. Daarna, in de laatste recoveryfase, draaien we de traces nogmaals vijf keer, maar dit keer zonder random schrijfactiviteit vooraf. In plaats daarvan krijgen de garbage collection- en andere huishoudelijke algoritmes steeds vijf minuten idletijd om de ssd-prestaties weer op niveau te krijgen.
De prestaties van de QVO-drives zakken behoorlijk in, maar niet zo dramatisch als je wellicht zou verwachten van het tragere nand. De 1TB-variant zakt behoorlijk, inderdaad tot ongeveer de 80MB/s die Samsung ook opgeeft als snelheid voor het qlc zonder hulp van de slc-cache, maar de prestaties herstellen zich gelukkig aardig in de recoveryfase. De 860 EVO blijft wel met kop en schouders boven de rest uitsteken.
Conclusie
De prijzen van ssd's zijn in 2018 gestaag gedaald, maar nog altijd zitten we niet op het niveau van harde schijven. De productie van nand moet efficiënter worden om de prijzen te drukken en de introductie van qlc-geheugen moet de prijs per gigabyte dichter naar die van harde schijven duwen. Bovendien maakt die techniek ssd's met meer terabytes aan capaciteit mogelijk.
Na Intel met de 660p heeft nu ook Samsung zijn eerste qlc-drive voor de consumentenmarkt uitgebracht. De 860 QVO, kort voor Quality and Value Optimized, moet met drives tot 4TB een alternatief voor harde schijven vormen. Ondanks dit uitgangspunt zijn de drives dankzij het gebruik van TurboWrite-technologie, Samsungs implementatie van slc-cache, nog aardig rap in de meeste toepassingen.
Het succes van de qlc-drives staat of valt echter met de prijs en daarmee zit het bij de grotere varianten wel goed. De 1TB-drive is helaas ongeveer even duur als de 860 EVO-variant, dus wat ons betreft kun je beter die laatste ssd kopen, aangezien je dan over het snellere tlc-nand kunt beschikken. Het prijsverschil tussen de 2TB-drives en concurrerende drives als de MX500 is gering, en tenzij de 2TB 860 QVO flink onder de adviesprijs van 320 euro daalt, zijn er snellere alternatieven.
Voor de 4TB-variant zijn er maar weinig alternatieven. Samsungs eigen 860 EVO-drive is zo'n tweehonderd euro duurder en veel andere opties zijn er niet. En juist die capaciteit is interessant als hdd-vervanger, want zeg nou zelf: wie koopt nog harde schijven van 1TB? Als je wilt overstappen op solid state voor je filmcollectie of je Steam-library, kost je dat nog wel een keer of zes zoveel als met een harde schijf. Een 4TB-hdd kost immers zo'n honderd euro en voor de 4TB 860 QVO betaal je een dikke zeshonderd euro, maar dan ben je wel van draaiende platters af.