三星980PRO with Heatsink固態硬盤評測 溫控魔術師

 我有一雙魔術手,上可九天攬月極速超越,下可見微知著穩定控溫。術者,技藝也,固態存儲行業,在過去的數年內,幾乎全都圍繞著“PCIe4.0”這項技藝,進行全面普及的優化。

01PCIe4.0曲折的普及之路

性能端,從初代GEN4 SSD堪堪不到5000MB/s,逐步在主控工藝、接口帶寬以及閃存性能上進行快速迭代,僅僅1年時間內,7000MB/s成為GEN4 SSD的入門標準,整個固態存儲行業就此進入7GB時代。

三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)

體驗端,卻沒有伴隨著性能端的超前佈局,出現顯著改善。究其緣由,主要有二,其一是系統性產品配套缺失,GEN4固態硬盤作為新興的技術協議,需要與之配套的新硬件新平臺,鑒於現階段整個硬件行業受困於行業缺貨,價格走高的因素疊加,很難有更新換代的沖動,繼而導致GEN4固態硬盤無法形成規模效應;

其二是GEN4帶來的高溫效應,無法徹底發揮全部潛能,缺少科學合理的散熱設計,使得GEN4主控極易降頻掉速,導致實際體驗和理論測試出現顯著性能差異。

三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)

性能提升卻實現不瞭體驗升級,在我們回首過去的數年GEN4的發展和普及之路,業界也註意到瞭“性能和體驗”的不匹配,於是給GEN4固態硬盤提供各路散熱方案,被提上瞭日程,甚至是產品設計的初步規劃之中。

此外,隨著intel 12代酷睿芯片組的全面普及,以及供應鏈端逐步系統性梳理和打通瞭芯片供給通道,在可預見的2022年,囤貨居奇的硬件行業將迎來新一輪的更新浪潮。

02三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)問世的初衷

於是,在時隔一年,在硬件更新浪潮來臨之際,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版) PCIe 4.0 NVMe M.2固態硬盤正式問世,為瞭更好描述和解析產品,以下將簡稱為三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)。

三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)

實際上,在三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)問世之前,整個存儲行業對於GEN4固態硬盤的散熱方案上,大都趨向於在不影響固態硬盤內部核心器件高效工作的基礎上,以物理的散熱馬甲方式,進行被動式散熱。至於具體實操方面,各傢品牌根據產品特性差異,衍生出瞭單片散熱馬甲,半包式散熱馬甲,以及全貼合散熱馬甲等多種形式。

那麼,剛剛問世的三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)又采用瞭哪種散熱形式?其散熱效果又是如何?除瞭散熱片部分,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)在其他方面又有哪些進步和強化呢?

在這裡不再賣關子,快速總結一下三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的技術特點,而後再一一解析。

全貼合散熱片設計,兼具高效散熱和嬌小尺寸,能廣泛應用於PC和PS5等設備中

頂級基準性能,最大連續7000MB/s;強悍的高階穩定表現,重度負載下依舊表現出眾

三星原廠主控和顆粒穩定高效,值得信賴

遊戲加載,實際應用皆全能

03三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的散熱秘密

先來看外觀部分,和其他附帶散熱馬甲的GEN4固態硬盤不一樣的是,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)並沒有采用分離式設計,而是在出廠前,將散熱器模組直接裝備到固態硬盤本體之上,用戶收到產品之後,可以毋庸擔心散熱器安裝問題,直接上機點亮,從用戶體驗的角度來看,筆者還是十分認同這樣的設計的;

一體成型

一體成型

實際上,除開用戶體驗角度,三星這樣的設計,還源於該散熱器模組的本身。根據官方提供的數據,以及筆者的反復觀察發現,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)自帶的散熱器模組,采用的是點對點、端到端的,一環扣一環的精準貼合式散熱,該機制是將能夠散熱的導熱膠,一一精準、點對點的覆蓋到固態硬盤主要核心控件,諸如主控芯片、閃存顆粒以及緩存等,而非其他廠商采用的單片手動式全面覆蓋,這樣的好處在於導熱膠體能夠精準覆蓋到所有的核心控件,最大限度將導熱膠和主要發熱器件進行粘合,從而發揮更高的散熱效能。

圖源於官網

除瞭更精準的導熱膠定位,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)本體內置的三位一體設計,也是這款SSD能夠實現精準控溫的關鍵,在去年發佈的三星980 PRO首測中,筆者就三位一體的散熱設計進行瞭解讀,在此引述一下舊文。

三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)內置瞭銅箔散熱標簽、鍍鎳的主控芯片,以及先進的動態散熱保護(DTG)技術,從硬件到軟件的全面覆蓋,三位一體進一步強化瞭該SSD的散熱能力。

根據三星官方提供的數據,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)主控制器上的鎳塗層在常規工作環境下,比對沒有塗層的產品,二者平均溫度差異在7℃;銅箔散熱標簽部分,帶有銅箔散熱標簽能夠延緩DTG散熱保護觸發時間接近30%左右;至於最為核心的動態散熱保護(DTG)技術,則是三星自研一項能夠監控固態硬盤產品溫度,並為瞭提供過熱保護的預警機制,它應用在三星品牌存儲多款旗艦級產品之中,它的核心功能一言以蔽之,便是,人為的設定一個閾值,當固態硬盤工作溫度達到閾值的時候,動態散熱保護(DTG)技術便會被觸發,減少和降低主控工作頻率,直到溫度降至安全區。

外置一體化散熱器具,內置三位一體的軟硬件散熱工藝,使得三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)能夠可靠地管理NAND芯片等主要空間的發熱水平,並通過外置散熱器具實現快速散熱,維持固態硬盤高速運轉不掉頻不掉速。

值得一提的是,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)采用的散熱技術,已經在三星數據中心級別的SSD上進行瞭充分驗證,能夠滿足消費級用戶持續高性能的存儲需求。至於具體的散熱效果如何,筆者將在後續的測試部分進行詳解。

04三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的核心構件

當然瞭,除瞭散熱性能的提升之外,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的散熱器具在尺寸設計上,也進行創新,在保證固態硬盤散熱能力的同時,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的整體機身僅為8.6毫米,對比常規帶有散熱馬甲動輒10毫米的寬體設計,更加纖薄緊湊的三星980 PRO With Heatsink (散熱片版),能夠直插PS5,以及標準規格下的筆記本、臺式機等設備,而毋庸擔心因散熱器尺寸問題導致無法兼容或安裝的尷尬。

三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)纖薄尺寸

看完外觀部分,再來看看內部核心控件部分,基於三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)采用一體式散熱器具,我們無法直接瞭解其內部的核心控件。但通過後續的性能測試和筆者瞭解到的相關信息,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)依舊采用的是三星自研8nm制程工藝的Elpis主控,關於主控的相關參數,相信大傢都耳熟能詳瞭,據悉該主控能夠全面支持PCIE4.0協議,同時能夠滿足下一代開發、計算等需求,新的Elpis主控支持128隊列並行工作,支持128個I/O隊列同步進行數據處理。

相較於上一代的主控,隊列數(32隊列)提升瞭約400%,根據三星提供的數據,單個隊列下,包含瞭超過64000命令集,這也就意味著三星Elpis主控內部的128個隊列,可以同步處理最高超過800萬個命令。根據測試該主控的最大連續讀取速度達到7000MB/s,而最大連續寫入速度也達到瞭5000MB/s,是上一代主控的2倍。

纖薄尺寸

顆粒部分,自然是采用三星品牌存儲第六代V-NAND閃存顆粒,該顆粒在制程工藝上,充分利用三星獨創的“通道孔蝕刻”技術,實現瞭存儲容量的跨越式提升,在上一代9x層單堆棧結構基礎上增加瞭大約40%的存儲單元;此外,還進行瞭針對閃存速度的電路優化設計,降低瞭寫入和讀取的操作時間,還降低瞭閃存功耗。

至於緩存方面,毋庸置疑的采用三星原廠DDR4緩存顆粒。

依舊是全自研核心控件,依舊是端到端的精準優化和校正,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)在優化散熱的同時,依舊保持著巔峰的性能。

05三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的基準測試

進入測試環節,在三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)測試中,除瞭常規的基準測試、高階測試以及應用測試之外,我們還針對散熱模組進行瞭對比溫控測試,以探究三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)在散熱方面的實際建樹。

基準測試方面,重點考察三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的連續性能和4k隨機性能。

連續性能上,將采用CrystalDiskMark最新8.0版本以及老牌的Txbench進行對比論證。

CrystalDiskMark是一款經典的硬盤測試軟件,它能夠在保證瞭連續讀寫、512KB和4KB數據包隨機讀寫性能,以及隊列深度(QueueDepth)為32的情況下的4K隨機性能等常規測試外,在隊列設置,性能描述,以及測試數據塊選擇上都進行瞭優化,更符合當下硬盤的測試需求。

CrystalDiskMark測試

Txbench測試

在連續測試中,可以看到三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的最大連續讀取速度基本維持在7100MB/s,而最大連續寫入速度也保持在5100MB/s,基本符合標稱水準,甚至略有超出,也從側面展示出瞭三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的性能潛能。

4K隨機性能方面,我們采用CrystalDiskMark進行換算測試,測量Q32T16下,IOPS的實際表現。

4K IOPS

在4K測試中,可以看到三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的最大4K隨機讀取達到瞭996K IOPS,幾乎逼近1000K IOPS,這樣的4k性能能夠極大的提升日常碎片任務的處理效率。

06三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的高階測試

高階測試部分,鑒於當下主流旗艦固態硬盤幾乎全都采用GEN4協議,在基準測試上無法判別出性能差異,於是我們將通過常應用於企業級SSD測試上的IO Meter軟件,進行更大負載的專業高階測試,以探尋在極度嚴苛的存儲負載下,固態硬盤的真實性能表現。

測試的主要流程分為兩步,第一步是在無文件模式下,進行長達45min的128KBQD32的連續寫入測試,記錄每秒的速度表現,形成趨勢圖;第二步是在連續寫入後等待三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)內部主控自我Trim 15min後,進行5000秒的4KBQD32的隨機寫入測試,同樣記錄每秒速度表現。

128KBQD32連續寫入測試

某GEN4 SSD 128KB QD32順序寫入

在128KB QD32順序寫入測試中,可以看到三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)在0-100秒左右,其寫入速度出現顯著下降,並穩定在1800MB/s左右,而後經過主控自我修正,在大約800秒附近開始爬升,穩定在2000MB/s,從整體的寫入曲線可以看到三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)自我調整能力十分優秀,性能始終保持在較為穩定的區間中,沒有顯著的、凌亂的速度偏差;和同級別GEN4 SSD相比,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)在穩定性和絕對性能方面優勢不言而喻。

4KBQD32隨機寫入測試

某GEN4 SSD 4KB QD32隨機寫入

在靜置15分鐘後,進行的4KB QD32隨機寫入測試中,和順序寫入類似,在維系瞭一段時間較高的IOPS後,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)開始進入穩定態,並持續穩定在60000 IOPS左右,從曲線表現來看,進入穩定態後三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的性能穩定的不可思議,這反映瞭該固態硬盤在經歷較大負荷存儲任務後的穩定;同樣的作為對比樣本,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)無論是在穩定態之前的巔峰數值方面,還是在經過自我校正後穩定態數值方面,都呈現出穩定高效的特性。

綜合128KB QD32順序寫入和4KB QD32隨機寫入高階測試,可以看出得益於三星自研主控和顆粒的絕對性能,以及散熱馬甲的高效率散熱,在接近2小時的高負載測試中,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)在多項數值和性能走向方面,保持著高度的性能一致性,這對於發燒友和專業用戶而言,有著極為重要的參考意義,持續穩定的高一致性,能夠支持他們高效的持續工作,這可能才是旗艦和普通SSD的最大差異。

即面對更高的存儲負載,能否繼續保持極致的高效和穩定。三星980 PRO With Heatsink (散熱片版),做到瞭。

07三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的應用測試

從基準和高階兩個維度的理論測試,可以看出三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)在數值上的強悍,那麼在實際應用中呢?三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)是否還能保持性能的高一致性?在應用測試部分,我們將通過PC Mark10模擬日常主流應用場景,包括遊戲、後期或是文檔等工作,並得出相應的分數表現;此外,我們還將借助專業FFXIV Benchmark遊戲測試軟件,進行實際遊戲載入比對測試。

先來看PC mark10應用測試,在新版的PC Mark10專業版中,內置瞭完整系統盤應用測試,該測試能夠模擬正常系統的運行場景,通過程序的內部計算,將磁盤在真實系統環境下的表現以數值的形式展現出來,有著相當的參考價值。

完整系統盤應用測試

在該測試下,有三個數值值得參考,總得分上,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)得到瞭2426分,而主流的GEN4固態大都保持在2000分附近徘徊,這展現瞭在綜合的系統環境下三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的性能優勢,至於在硬盤帶寬和平均存取時間維度上,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)同樣憑借著自研主控和顆粒在制程工藝和IO隊列上的優勢,取得瞭相當不錯的成績。

再來看FFXIV Benchmark遊戲載入測試,這是一款針對遊戲載入時長和顯卡適配評級的demo測試軟件,它開啟後能夠自動模擬遊戲載入、畫面光效等實際遊戲場景,並記錄遊戲載入時間,畫面渲染效果,最終進行評級和打分。

我們將三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)、某品牌PCIe4.0 SSD、某品牌PCIe3.0 SSD進行橫向對比,以展示三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)在實際應用場景上的具體優勢。

三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)載入表現

某旗艦GEN4 SSD載入表現

某旗艦PCIe3.0 SSD載入表現

遊戲載入對比示意圖

在實際遊戲載入測試中,在絕對載入時間,產品總得分兩項測試上,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)無論是橫向對比同級別的GEN4產品,還是縱向對比上一代的GEN3產品,都有著相當的優勢,這也印證瞭三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)在遊戲性能上的巨大領先。

08三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的溫控測試

散熱性能,是三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的核心功能,為瞭更加科學的進行溫控性能測試,筆者采用瞭對比測試的辦法,即在室溫狀態下,在同一套測試平臺之上,將三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)和三星980 PRO本體,進行為期半小時左右的PC mark10完整系統盤測試,並借助專業溫度監控軟件Hard Disk Sentinel進行溫度變化的監控,以判別散熱馬甲給三星980 PRO帶來的散熱差異。

三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)測試

三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)溫度變化曲線

三星980 PRO測試

三星980 PRO溫度變化曲線

利用控制變量法的對比測試,可以看到在相同的半小時全盤測試中,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的溫度曲線始終穩定,並保持在37度到41度的區間,沒有出現較大的范圍波動,即使出現溫度變化,也是較為緩和的升溫或降溫;而沒有散熱片的三星980 PRO的溫度曲線較為波折,從37度到46度的區間變化,以高低起伏的溫度曲線,都一一證明瞭散熱馬甲給三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)帶來的溫控上的飛躍。

09三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)的綜述

性能在前,溫控在後,在時隔一年的產品迭代上,三星存儲依舊延續著其一貫的產品邏輯,“出道即巔峰”,無論是去年首創7000MB/s的強悍性能,還是今年匠心獨運的溫控方案,三星存儲始終不盲從,按照技術的節奏,市場的需求,走好自己的每一步。

三星980PRO的誕生是如此,三星980 PRO With Heatsink (散熱片版)亦如此。

總結:本篇文章就到這裡瞭,希望能夠給你帶來幫助,也希望您能夠多多關註GuideAH的更多內容!        

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