習慣了三星黑色調包裝盒,第一次看到980PRO散熱片版後感覺眼前一亮:這個配色跟索尼PS5外包裝簡直太像了。在某種意義上來說,980PRO散熱片版就是因PS5的M.2 SSD擴充套件而生,當然它也同樣適用於臺式電腦以及一些高階遊戲本。
紅色方塊曾是SATA時代PRO系列高階產品的標誌性元素,再次出現在了三星980PRO散熱片上。
配備散熱器的三星980PRO尺寸為80 x 24 x 8.6毫米,符合索尼PS5對M.2 SSD總厚度不超過11.25毫米的限制,同時也滿足PCI-SIG D8規格中厚度不超過8.8毫米的要求。
拆解散熱片需要使用1.5mm規格的五角星螺絲刀。需要注意的是拆卸散熱片會令SSD失去保修,不建議玩家嘗試。
拆卸散熱片後可以看到,三星在主控、快閃記憶體、DRAM快取以及電源管理晶片上方都佈置了獨立的導熱墊。在靠近M.2介面的位置還有平衡墊高處理,確保了所有導熱墊都能和晶片緊密接觸。ELPIS主控依然使用鍍鎳處理,能夠增強散熱能力。
PCB背面的銅箔複合標籤被取消,取而代之的是更加高效的一體式導熱墊。對於主控後方的位置則使用絕熱材料墊平。在NVMe固態硬碟當中,主控是主要發熱源,而快閃記憶體是耐溫相對較低的元件,儘量隔絕二者之間的熱量傳輸通道,對於延長SSD全速工作時間可以起到積極的作用。
下圖是普通版980PRO背面的照片,可以看到複合散熱標籤同樣主動避開了主控後方位置。這是一種科學而有效的特殊設計。
測試平臺及資訊識別
測試平臺:
CPU:AMD Ryzen 7 5800X(開啟PBO)
主機板:AMD X570
記憶體:DDR4 3000 8GB*2
硬碟:浦科特M6Pro 128GB(系統盤)
三星980PRO with Heatsink
系統:Windows 11
驅動:系統預設stornvme
CrystalDiskInfo能夠識別NVMe固態硬碟的傳輸模式和標準SMART健康資訊,但對於APST節能、Maximum Payload Size這類資訊則需要使用smartmontools和HWiNFO64進行識別。
我們測試的這款980PRO散熱片版2021年11月出廠,搭載3B2QGXA7韌體,近期三星為980PRO提供了4B2QGXA7更新,可以透過三星魔術師管理軟體進行升級。我們將在下面的測試中對比兩版韌體之間的變化。
基準測試:
基準測試1:理論頻寬測試
理論頻寬測試的目的是為了快速驗證固態硬碟是否能達到它標稱的效能指標,這裡使用CrystalDiskMark 6.0.2,將順序讀寫測試改為佇列深度128,隨機讀寫測試改為16個測試執行緒,佇列深度32。三星980PRO with Heatsink 2TB的實測順序讀寫效能為7000.2/5232.4 MB/s,4K隨機讀寫4339.8/4428.8 MB/s,可換算為1084950/1107200 IOPS,均達到並超過標稱值。
對比3B2QGXA7和4B2QGXA7兩版韌體可以發現,新韌體的順序讀取速度略有下滑,但4K隨機讀寫IOPS得到顯著增強。
基準測試2:PCMark10完整系統盤基準測試
PCMark 10完整系統盤基準針對當代最新固態硬碟的廣泛測試,涵蓋了系統開機啟動、Adobe設計套件應用、Office辦公套件應用、圖片/ISO檔案複製複製、多個遊戲載入過程等測試內容。測試需要至少80GB的硬碟空間,單次測試產生的寫入量達到204GB,複雜度超過了PCMark 8儲存測試。
透過對比來看,4B2QGXA7的綜合性能更強。匯出並分析PCMark 10完整系統盤基準測試成績,新韌體在開啟軟體時響應速度更快:
基準測試3:節能和待機溫度測試
這個測試將分為預設有散熱片和拆卸散熱片後兩種情況進行,並加入APST自動電源管理和ASPM節能影響測試。
以下測試均在在室溫25度條件下進行。三星980PRO散熱片板可以提供兩個溫度讀數,預設顯示的綜合溫度比較接近快閃記憶體溫度,需要透過HWiNFO64或其他測試軟體檢測的溫度2則是主控溫度。
在帶有散熱片的情況下,三星980PRO散熱片板無論是否開啟節能特性,待機溫度都很低,說明主控發熱量控制出色。在關閉節能特性的情況下,散熱片可以為SSD主控降溫11度左右。
在開啟節能的條件下,PCMark 10完整系統盤基準測試成績未有明顯變化,說明主控在進出各種電源狀態時的效率很高,開啟節能後對使用效能影響較小。
進階測試:
進階測試專案1:溫度壓力測試
溫度壓力測試是在關閉所有節能特性、25度室溫的條件下進行,同樣是分為有/無散熱片進行測試。首先來看拆除散熱片後的三星980PRO with Heatsink:滿載測試開始僅6秒,主控溫度達到70度,隨即開始出現限速動作。整個測試過程中主控溫度最高達到94度,而快閃記憶體溫度僅有62度。主控溫度限制了效能的進一步發揮。
接下來是預設帶有散熱片的三星980PRO with Heatsink:依然是主控過熱誘發限速,不過這一次速度控制更加平滑,一直到140秒之後主控溫度達到70度,方才有比較明顯的限速動作。滿載測試持續進行了20分鐘,讀取速度依然保持在5200MB/s左右,相比無散熱片的情況,效能得到了更多地釋放。
進階測試專案2:SLC快取測試
三星980PRO使用了全新的TurboWrite 2.0智慧SLC快取演算法,可用寫入快取容量相比過去提升5倍。HDTune檔案基準提供了一個SLC快取容量的簡易測定方法,確認了空盤狀態下980PRO 2TB散熱片版擁有大約225GB的寫入快取。由於測試方法的原因,HDTune檔案基準測得的讀寫速度可能與理論最大頻寬有一定差距(佇列深度不夠)。
利用IOMeter向盤內填充932GB的不可壓縮資料後,HDTune檔案基準測試顯示,三星980PRO 2TB散熱片版依然具備大約225GB的寫入快取。
CrystalDiskMark半盤測試結果同空盤時相比基本不變:
PCMark 10完整系統盤基準測試的成績有小幅下滑,這和動態SLC快取演算法有關。SLC快取能夠快速吸納新寫入的資料,但需要在合適的時機再將釋放為TLC形態。出於磨損均衡和寫入放大率等方面的考慮,SSD通常不會在空閒時立刻釋放全部SLC快取,這就使得在3DMark 10完整系統盤測試這類單次寫入資料量較大的測試當中,有可能會出現需要半途強制釋放快取的情況,從而影響到最終的測試成績。
我們透過YK003C USB測試儀和雷電3行動硬碟盒測量三星980PRO散熱片版的實時功耗,以便分析不同狀態下SSD的內部工作情況。
首先是向雷電3硬碟盒當中的三星980PRO散熱片版 2TB複製了一個30GB大小的檔案,YK003C的監測表明,三星980PRO散熱片版在處理完SLC寫入之後並沒有釋放快取的動作(若干次小幅功耗波動是Windows寫入快取【基於DRAM】的小量寫入造成)。功耗很快就恢復至空閒狀態的1.88瓦左右。於是我們又進行了一次300GB範圍的HDTune檔案基準測試:結果顯示當前可用SLC容量相比空盤時減少了30GB,證實了快取未在空閒時自動釋放。
分析不同測試階段的功耗資訊:HDTune寫入測試過程,在SLC快取內時功耗約為5.56瓦。
HDTune檔案寫入過程,超出SLC快取外的TLC直寫階段,功耗提升至6.89瓦:
HDTune檔案讀取過程,在SLC快取內功耗約為5.17瓦:
HDTune檔案讀取過程,在TLC範圍內功耗約為5.59瓦
在持續時間較短的4K隨機測試結束後,三星980PRO散熱片版 2TB的功耗並沒有立刻恢復到空閒待機水平,而是在5.21瓦左右維持了大約110秒。這個時候主控正在悄悄執行SLC快取釋放等後臺任務。
在三星980PRO散熱片版的功耗讀數再次恢復至1.89瓦空閒水平之後,重複執行HDTune檔案基準,可以看到SLC快取的容量已經恢復滿了:
簡單總結一下,三星TurboWrite 2.0的智慧快取技術不會無條件地執行空閒快取釋放,而是選擇在條件允許的情況下繼續讓新近寫入的資料依舊保持在SLC狀態。這樣如果程式再次讀取這部分資料,就能夠獲得性能加成。延緩釋放並不是懶惰消極,而是由主控根據盤內快閃記憶體空間使用情況擇機進行快取釋放,或者在快取一次性用滿之後,一遇空閒即刻釋放。對於家用電腦系統盤讀多寫少的使用環境,延緩釋放策略有利於降低寫入放率,減少快閃記憶體磨損,總體來看利大於弊。
進階測試專案3:PCMARK 10盤效能一致性測試(穩定態家用環境效能)
盤效能一致性測試是PCMark 10中一個僅針對專業使用者的極苛刻測試,相當於PCMark 8中的擴充套件儲存測試,只是不需要刪除分割槽進行。該測試會對固態硬碟產生大量寫入,最小23TB,最大可達到SSD容量的三倍,所以只有耐久度指標較高的高階固態硬碟才會進行這項測試。
從測試來看,最近的4B2QGXA7韌體還改進了重負載使用條件下的效能。
總結:
普通版本的三星980PRO本身就具備非常優秀的發熱控制能力,擁有鍍鎳主控、包含銅箔層的複合散熱標籤等高效散熱設計。三星980PRO散熱片版則進一步增強了在重負載使用條件下的效能表現,適用於桌上型電腦、PS5主機以及有充足安裝空間的個別膝上型電腦使用。