Samsungの新NVMe M.2 SSD「960 PRO」ベンチマークレポート

960 PRO

　韓国Samsung Electronicsは、9月にNVMe M.2 SSD新モデル「960 PRO」および「960 EVO」を発表した。今回は、その中から上位モデルとなる「960 PRO」の容量2TBモデルを短時間ながら試用する機会を得たので、ベンチマークテストの結果を中心に紹介する。なお、今回の試用モデルは日本向けパッケージモデルではなく、仕様面など製品版と異なる可能性がある点は、あらかじめご了承願いたい。日本での発売は2016年12月頃を予定しており、価格は未定。

片面実装で2TBの大容量を実現

　960 PROは、2015年に発売された「950 PRO」の後継となるSSD新モデルだ。従来同様、フォームファクタはM.2で、接続インターフェイスはPCI Express 3.0 x4、プロトコルはNVM Express(NVMe)に対応する。容量は、512GB、1TB、2TBをラインナップする。

　960 PROの最大の特徴となるのが、従来モデルを大きく凌駕するアクセス性能を実現している点だ。その原動力となっているのが、新コントローラ「Polaris」コントローラの採用。Polarisコントローラはプロセッサを5コア内蔵しており、アクセス時の処理を効率化。以下の表にまとめているように、シーケンシャルアクセス性能の向上に加え、特にランダムライト性能が大幅に高速化されている。

　また、M.2 SSDで世界初となる2TBの大容量も実現した。これは、Samsungの第3世代3D NAND「V-NAND」のダイを、1つのパッケージに16枚積層し、1パッケージあたり512GBの容量を確保、M.2基板上に4パッケージ実装することにより実現している。このほか、Polarisコントローラもバッファ用のDRAMと積層するなど、小型のM.2で2TBの容量を実現するために、さまざまな手法を採用している。製品の詳細はこちらの記事参照されたい。

　実際に960 PROの2TBモデルを見ると、基板上にPolarisコントローラとキャッシュ用DRAMを積層したチップが1つと、NANDフラッシュメモリチップが4つ搭載されていることが分かる。Polarisコントローラ/DRAM積層チップを横から見ると、側面が層になっており、パッケージが積層されている。チップに見える型番「K3QF4F4 0BMFGCF」はLPDDR3 SDRAMチップの型番で、上部にDRAM、下部にPolarisコントローラが積層されていると思われる。NANDフラッシュメモリチップの型番は「K9UUGY8 S7M1CK0」であった。

960 PRO 2TBモデルの基板。右にコントローラとDRAMチップの積層パッケージ、左にNANDフラッシュメモリチップ4つが見える

Polarisコントローラとキャッシュ用DRAMの積層パッケージ。見えているパッケージの型番「K3QF4F4 0BMFGCF」はLPDDR3 SDRAMチップのもの

チップを横から見ると層になっており、コントローラとDRAMパッケージが積層されていることが分かる

こちらはNANDフラッシュメモリチップ。第3世代MLC V-NANDを採用。チップの型番は「K9UUGY8 S7M1CK0」

シーケンシャルリードで3,200MB/s超を記録

　では、ベンチマークテストの結果を見ていこう。今回は、「CrystalDiskMark 5.2.0」、「ATTO Disk Benchmark V2.47」の2種類のベンチマークソフトを利用した。また、テスト環境は以下の通りだが、利用したマザーボードのM.2ポートはPCI Express Gen3非対応のため、PCI Express変換カードを利用し、960 PROをPCI Express Gen3対応スロットに装着してテストを行なっている。また、比較用として従来モデルとなる950 PROの512GBモデルも用意し、同様のテストを行なった。

　CrystalDiskMark 5.2.0の結果を見ると、960 PROはシーケンシャルリードで3,200MB/sを超えるスコア、シーケンシャルライトで2,100MB/Sを超えるスコアを記録している。シーケンシャルリードは公称値に届いていないが、それでも十分に高速で、リード、ライトともに950 PROのスコアを大きく上回っている。

　対する4Kランダムアクセス速度だが、リードが600MB/s超、ライトが520MB/s超となっている。ライトは950 PROに比べて大きく向上しているのに対し、リードは逆にスコアがやや低くなっている。この辺りは、今回のテスト環境に起因する部分もあるかもしれないが、テストに利用した960 PRO自体が最終的な製品版とは異なっているため、性能が最大限に引き出せていない可能性も十分考えられる。ただ、この結果でも十分にランダムアクセス性能は優れており、960 PROの性能の高さが表れていると言える。

　同様に、ATTO Disk Benchmark V2.47の結果だ。こちらの結果も、CrystalDiskMarkの結果に近く、960 PROではリードが3,000MB/s超、ライトが2,100MB/s前後を記録している。もちろん、950 PROの結果を大きく引き離しており、非常に高速な性能と言える。

960 PRO 2TBのCrystalDiskMarkベンチ結果(1GiB)

950 PRO 512GBのCrystalDiskMarkベンチ結果(1GiB)

960 PRO 2TBのCrystalDiskMarkベンチ結果(32GiB)

950 PRO 512GBのCrystalDiskMarkベンチ結果(32GiB)

960 PRO 2TBのATTOベンチ結果

950 PRO 512GBのATTOベンチ結果

　ところで、950 PROではコントローラの発熱が大きく、長時間アクセスが続くと、コントローラに内蔵されている「ダイナミックサーマルガード(DTG)」機能が働き、アクセス速度が低下してしまう場合がある。このDTG機能は960 PROにも搭載されているが、コントローラの消費電力や発熱の低減によって、DTG機能が働くまでの時間が大幅に伸びている。

　具体的には、リード時にDTG機能が働くまでの時間が、950 PROで63秒だったのに対して、960 PROでは95秒に、ライト時には950 PROで65秒だったのに対して、960 PROでは147秒に伸びているという。加えて、チップに貼られている製品名ラベルに熱伝導性に優れる銅箔を積層し、熱の発散性を高めているという。

　先ほど紹介したCrystalDiskMarkとATTO Disk Benchmarkの結果は、なるべく最大の性能を引き出せるよう、風が直接当たるように空冷ファンを置いて計測したものだった。そこで、空冷ファンを外し、SSD付近にほぼエアフローがない状況でATTO Disk Benchmarkを数回連続で実行してみた。その結果が下に示しているものだ。

　この結果を見ると、950 PROではテストの途中からリード、ライトともに速度が大幅に低下しているのに対し、960 PROでもやや速度が低下してはいるものの、リードはほぼ変化がなく、ライトで10%ほど低下する程度に抑えられていた。

　実際にPCを利用していて、SSDへのアクセスが60秒以上連続することはそれほど多くない。ただ、SSD周りの熱が篭もりやすい環境では、速度低下が比較的早く発生する可能性も考えられる。そういった状況でも、960 PROなら発熱によるDTG機能による制限が抑制され、十分な性能を常に引き出せる可能性が高いだろう。

960 PROのチップに貼られているラベルは銅箔を積層しており、チップの熱を効率良く発散できるように配慮されている

ベンチマークテスト中に960 PROのコントローラ付近の温度を計測してみたところ、55度を下回る温度だった

950 PROでは、テストを繰り返すと温度が高くなり、DTG機能によって速度が大幅に低下する現象を確認

960 PROでも、950 PRO同様にテストを繰り返すと速度が低下したが、それも10%ほどで大幅な速度低下は確認されなかった

　このように960 PROは、950 PROに比べて性能向上を実現するとともに、熱に対しても対策が施され、より魅力的な製品に仕上がっている。評価機でのテストだったため、本来の性能が引き出せていない部分もあるとは思うが、テスト結果からも分かる通り、ハイエンドモデルとして申し分ない性能を備えており、エンスージアスト向けSSDとして注目すべき存在と言えるだろう。