흔해빠진 조합으로 사타최강 [870 EVO]

 빈둥댔음 청년입니다. 미루고 미루다가 결국 오늘 리뷰 작성을 끝냈네요.

 제목은 거창합니다만, 현재와서는 틀린 말도 아니죠. Samsung을 제외한 대부분의 제조사들은 일반 소비자용 SATA SSD에 DRAMless 아키텍처를 적용했습니다. 출시된지는 꽤 지났지만, 870 EVO는 여전히 SATA SSD에서 최상위의 성능을 가졌다고 해도 무방하겠죠. 심지어 최근에는 용량 확장까지 진행했으니까요.

 이는 엔터프라이즈 시장에서도 유사한데, Solidigm은 올해 9월을 마지막으로 SATA SSD의 판매를 종료합니다. 정확히는 SATA SSD에 해당하는 D3라인업의 S4520과 S4620의 단종인데, 후속제품이 없다는 것은 SATA SSD의 단종이라고 봐야겠죠.

 이전에는 부팅용 SSD로 일부 판매되었지만, 최근에는 M.2 폼팩터를 넘어 E1.S 폼팩터를 사용하는 경우도 많으며, 심지어 U.2 SSD도 부팅용으로 채용됩니다. Xeon 6 (LGA 4710) 서버용 보드들은 별도의 PCH가 없으며, SATA와 USB 인터페이스는 CPU와 PCIe로 직결된 별도의 칩을 통해 구현하는 것을 확인할 수 있습니다. 시대의 흐름이란 것이겠죠.

 하지만, 워크스테이션에 적용되는 W890 칩셋은 아직 8개의 SATA 포트를 지원합니다. 그럼에도 불구하고 시대의 흐름은 NVMe겠죠. 성능, 가격 등 여러 측면에서 보았을 때 NVMe를 두고 SATA를 구매할 이유는 거의 없거든요.

 이러니저러니, 일반 소비자는 아직 SATA SSD를 더 볼 수 있을 것이라고 봅니다. 870 EVO의 성능을 한 번 살펴봅시다.

Appearance

 일반적인 Samsung SATA SSD의 모습입니다. MLC가 적용되는 PRO 제품군은 아래쪽 사각형이 회색이 아니라 빨간색이더라고요. 다만, MLC의 개발이 중단됨에 따라 870 시리즈에는 TLC가 적용된 870 EVO와 QLC가 적용된 870 QVO만이 존재합니다.

 뭐, 870 QVO는 진작에 단종되었지만요.

 후면엔 제조일과 시리얼 번호 등을 확인할 수 있습니다.

 분해하면 이런 느낌입니다.

 4TB 제품인데도 많이 비어있죠? 이런 이유로 870 EVO가 출시되고 얼마되지 않아 8TB 제품이 출시될 것이라 생각했는데, 5년이 지나서야 출시하더라고요.

Internal Components

문외한의 입장에서 일부 IC만 찾아보았으며, 제조시기 등에 따라 변경될 가능성이 있습니다.
맞지 않을 확률이 상당히 높으니 재미로만 읽어주세요. 

 컨트롤러는 Samsung METIS를 사용했습니다. ARM Cortex-R4 3코어가 내장되었으며, Samsung 14nm FinFET 공정을 이용한 8채널 컨트롤러입니다. 2026년 현재에도 가장 최신의 SATA SSD 컨트롤러로 파악하고 있습니다.

 DRAM은 Samsung K4FBE6D4HM-BGCH입니다. LPDDR4 32Gb = 4GB 모델입니다. 일반적인 1:1000 비율에 맞는 용량을 채용했습니다.

 NAND는 Samsung K9DVGB8J1B-DCK0이며, 칩 하나가 V6 128L TLC 512Gb Die를 16개 패키징하여 8192Gb = 1TB의 용량을 구현합니다. 앞뒤로 2개씩 장착되어 4TB의 용량을 구현하죠.

 PMIC는 Samsung S2FPS05A01인데, 자주 보던 그 친구입니다. 970 PRO 리뷰에서도 다뤘죠.

Datasheet

 데이터시트는 상세한 스펙이 기재되어 있습니다. MKX Controller(METIS), V-NAND 3bit MLC(TLC NAND), DRAM으로 채용된 LPDDR4의 용량도 명시되었습니다.

 성능에 대해서도 SEQ RW뿐만 아니라 RND RW도 기재했는데, QD32만이 아닌, QD1의 성능도 기재해놓은 것이 특징입니다.

 Sequential Write는 모든 SKU가 530MB/s로 기재되었지만, 아래쪽을 보면 Intelligent TurboWrite(SLC Cache) 이후, 1TB 미만의 제품은 300MB/s의 성능을 보인다고 표기되어 있습니다.

 아래에서 한 번 더 다루겠지만, 870 EVO는 최근에 8TB 모델이 추가되었습니다. 이때, 데이터시트의 작업도 이루어졌는데, 한 번 보시죠.

 8TB 모델이 추가된 최신 데이터시트입니다. 추가된 모델을 포함해 성능에 대해서는 크게 변경사항이 없습니다. 다만, MKX Controller의 표기가 In-house Controller로 변경되었는데, 혹시 METIS 이후의 신규 SATA 컨트롤러가 존재하는걸까요? 전 아니라고 생각하지만, 만일 그렇다면 재미있어보입니다.

 NAND는 소비자에게 혼동을 줄만한 3bit MLC 표기 대신, TLC라는 표기를 채택했습니다. 

 그외에는 Sequential 성능을 측정하는 소프트웨어인 CrystalDiskMark의 버전이 갱신되었으며, 전력 소비를 측정하는 시스템이 i7-7700k 기반에서 Ryzen으로 변경되었습니다. 여담으로, Ryzen 9 7000이 기입되어 있는데, 9100 PRO 데이터시트를 생각한다면, 7950X 또는 Ryzen 5 7600의 오타라고 예상합니다.

 크게 중요한 부분은 아니죠.

Notable Points

870 EVO 8TB!

 앞서 데이터시트로 보았던 870 EVO 8TB는 올해 2월 말에 등록되고, 3월부터 판매를 시작했습니다. 출시 가격은 200만원이 넘었고, 현재는 400만원이 넘는 가격에 등록되어 있습니다.

 사실, 870 EVO 8TB의 출시는 전파인증을 통해 작년부터 예고되어 있었습니다. 당시에 이걸 해외 커뮤니티에 공유한 적이 있었는데, 오류로 잘못 등록되었다고 출시될 일은 없다는 반박을 들었죠. 하하 출시된 지금은 누가 옳았는지 알겠느냐?

 아무튼, 국내 커뮤니티들은 해외에 등록된 것을 보고 퍼나르더라고요. 국내 판매처에 먼저 등록되었는데, 여러모로 아쉬웠습니다.

 서러웠던 건 여기까지 풀고, 당시엔 좀 흥분했었는데, 최근 DRAM과 NAND의 가격이 급격히 상승함에 따라 출시되지 않을 가능성도 있다고 생각했었거든요. 결국 출시되었지만, 구매 후기는 물론이고, 리뷰를 찾아볼 수 없었습니다. 딱히 성능이 궁금하진 않지만, 내부가 조금 궁금했거든요.

 아쉬운대로, 제가 가지고 있는 SATA 8TB급 SSD의 내부라도 보여드리겠습니다.

 제가 뜯어볼 제품은 PM883 7.68TB 제품입니다. 분해 사진을 보면 아시겠지만, PM883은 870 EVO보다는 860 EVO에 가까운 친구입니다. 현재 판매 중인 PM893이나 PM893a이 870 EVO에 가깝다고 볼 수 있죠. 

 분해하면 이렇게 생겼습니다. 항상 하던대로 표로 보여드릴게요.

 컨트롤러는 Samsung MARU를 사용합니다. ARM Cortex-R4 3코어가 내장되었으며, Samsung 14nm FinFET 공정을 이용한 8채널 컨트롤러입니다. 앞서 소개드린 870 EVO의 METIS의 직전 세대 컨트롤러인데, 언뜻보기엔 동일하다고도 말할 수 있는 스펙입니다.

 DRAM은 Samsung K4FCE6Q4HM-BGCG입니다. 역시 LPDDR4이며, 64Gb = 8GB 모델입니다. 2133MT/s의 속도를 가집니다.

 NAND는 Samsung K9DVGB8J1M-DCK0로, 칩 하나에 V4 64L TLC인 512Gb Die를 16개 패키징하여 8192Gb = 1TB를 구현합니다. 이 칩이 앞뒤로 4개씩 장착되어 8TB의 Raw Capacity를 구현하는데, eSSD답게 추가적인 Over Provisioning이 적용되어 실사용이 가능한 용량은 7.68TB입니다.

 PMIC는 BIUCLT로 마킹되어 있는데, 870 EVO는 물론이고, 이 시즌에 여러 삼성의 SSD에서 사용된 Samsung S2FPS05A01가 아닐까 추측해봅니다.

 PLP를 위한 Capacitor는 Panasonic 35TQS47MEU이 사용되었습니다. 35V 47µF의 스펙으로 6개가 실장되었습니다.

 Renesas AT25DL161는 PM983이나 SZ983, 983 ZET에서도 확인되었죠. 2MB의 SPI NOR Flash로, 펌웨어가 저장될 것으로 예상됩니다.

 PM883 리뷰가 올라올 것이라고 생각하셨다면 죄송합니다. 이 친구는 이전부터 NAS에서 사용 중이라 벤치마크를 진행하긴 힘들어요 ㅎㅎ;;

Revision NAND

 많은 SSD들은 구성 요소를 소비자 모르게 교체하거나, 개선된 것으로 대체합니다. Samsung eSSD를 예시로 들자면, 동일한 플랫폼에서 NAND가 후속 버전으로 대체될 시, 접미사 a, b가 차례로 붙습니다. 이해하기 쉽게 예시를 들자면, PM981과 PM981a이라고 할 수 있겠습니다. (PM981이 eSSD는 아니지만요.)

 하지만, cSSD에서는 이를 한 눈에 확인하기 어렵습니다. 당장 970 EVO Plus도 NAND 뿐만 아니라 컨트롤러도 이후 버전으로 대체된 사례가 있었죠.

 이는 870 EVO도 예외가 아닌데, 870 EVO는 크게 세 종류로 나뉩니다.

1. 초창기의 V6 128L TLC NAND가 적용된 사례 (FW: SVT01B6Q, SVT02B6Q)
2. 2022년 11월부터 제조된 revised V6 133L TLC NAND가 적용된 사례 (FW: SVT03B6Q) - V6'이라고도 불림
3. 가장 최근의 V8 236L TLC NAND가 적용된 사례 (FW: SVT04B6Q)

 다만, 3번의 SVT04B6Q는 기존 버전들을 전부 통합하는 펌웨어이기에, 이것만 가지고 V8 NAND라고 하긴 어렵습니다. 제가 가지고 있는 V6가 적용된 870 EVO들도 올해 4월부터 배포된 SVT04B6Q로 펌웨어 업데이트가 가능하거든요.

 사견을 좀 추가하자면, 870 EVO 8TB 모델은 전부 V8 NAND가 적용되었다고 추측하고 있습니다. 870 EVO 4TB의 기판은 앞뒤로 2개의 NAND 칩이 존재하며, 각 칩은 512Gb Die 16개가 패키징된 것인데, V8에서 딱 2배의 용량을 가지는 1Tb Die를 16개 패키징해서 870 EVO 4TB와 동일한 PCB로 8TB를 구현할 수 있거든요.

 제가 가지고 있는 4TB 버전에서 사용된 칩이 BGA316라는 것을 감안하면, V8에서도 동일하게 BGA316인 K9DYGY8J5B-CCK0를 사용할 것이라고 추측됩니다.

SW Report

 smartmontools와 hdparm의 조회 데이터는 GitHub에 첨부하도록 하겠습니다. PM883도 등록되어있습니다.

DUT Summary

벤치마크를 진행할 SSD에 관한 요약입니다.

 이번에는 동일한 870 EVO 이지만, 1TB와 4TB 모델의 성능을 측정했는데, 주(主)가 되는 DUT는 4TB 모델입니다.

 또한, 1TB 모델은 SVT02B6Q, 4TB 모델은 SVT01B6Q 펌웨어가 적용된 채로 벤치마크가 진행됐습니다. 양쪽 다 최신 펌웨어(SVT04B6Q)가 아니라는 점에 주의해주세요.

Comparison Device

 비교군은 아래와 같습니다.

 이 정도면 정당한 비교겠죠? 비교할만한 SATA SSD가 없기도 하고, DUT가 2개라 비교군은 하나만 선정했습니다.

Test Platform

 테스트 환경은 위와 같습니다. Windows 25H2(26200.6899)에 종속되는 도구들을 제외하고는 모두 FIO 3.41을 통해 Rocky Linux 10(6.12.0-55.12.1.el10_0)에서 실행되며, io_uring과 Polling을 적극적으로 활용합니다.(SATA SSD에서는 Polling을 사용하지 않습니다.) 또한, 양쪽 다 기본 Inbox Driver를 사용합니다.

 HW 사양에 대해서는 상단 우측의 fastfetch를 통해서 확인할 수 있지만, 다시 언급하자면, AMD의 9600X를 사용하고 있습니다. DUT는 B850이 지원하는 SATA 포트에 장착됩니다.

 자세한 벤치마크 방법론에 대해서는 이전에 작성한 Refresh Benchmark를 참고해 주시길 바랍니다.

cSSD Benchmarking

start /wait Rundll32.exe advapi32.dll/ProcessIdleTasks

 Windows에서는 위의 명령어를 실행하고 15분 뒤를 IDLE 상태로 정의해 벤치마크를 진행합니다. 각 벤치마크 사이에는 5분의 휴식 시간이 부여되며, Purge는 Linux에서 hdparm --user-master @ --security-erase @ 명령어를 통해 수행했습니다. 

CrystalDiskMark 9.0.1

 CDM에서는 1TB와 4TB 용량 간 큰 차이가 벌어지지 않습니다. 거의 오차 이내로 봐도 괜찮겠죠.

 1300 1TB와 비교한다면 870 EVO 쪽의 성능이 대체로 살짝 우수한 편입니다.

3DMark Storage Benchmark

 3DMark에서는 4TB 모델이 75%가 채워져도 큰 점수 변동이 없었던 반면, 1TB 모델은 약 6.5%의 차이가 발생했습니다.

 그럼에도 불구하고 1300 1TB보다는 확실하게 우수한 모습을 보여줍니다.

SPECworkstation 4.0

 조금 더 고부하 환경이라고 할 수 있는 SPECworkstation에서는 3DMark와 다르게 4TB 모델의 성능이 가장 뛰어났습니다. 최대 0.05점 차이로 말이죠.

 워크로드를 상세하게 보면, 확실하게 870 EVO가 1300에 비해 우수한 모습을 보이고 있습니다.

 3dsmax나 MayaVenice, icePack 등의 워크로드는 870 EVO에서 용량과 비례하는 성능을 보여주지 않지만, ccx 워크로드에선 1TB와 4TB 간에 성능 차이가 꽤 명백했습니다.

Fill Drive

 나래온 더티테스트와 비슷한 벤치마크입니다. FOB상태로 시작하여, SEQ 128k QD256으로 드라이브 전체를 2회 채우며, 0.1s 단위로 값을 측정합니다. 1회차와 2회차 사이의 휴식은 충분히 부여됩니다.

 굉장히 평탄한 모습이죠? SATA 대역폭을 한계까지 활용하는 모습입니다.

  조금 더 자세히 들여보겠습니다. 1TB는 약 40GB, 4TB는 약 100GB의 최대 SLC Cache 용량을 가지고 있습니다. 다만, 지속적인 쓰기 작업에서 SLC Cache를 벗어나 지속적으로 Flush되는 상황이라도 속도 하락은 그렇게 크지 않습니다. 

 2회차에서도 1회차와 Throughput 측면에서 크게 다르지 않은 모습입니다. 

 첫 번째와 두 번째의 Fill Drive에 대한 전체 평균값은 위와 같습니다. 솔직히 다들 비슷하죠? SATA SSD의 한계라고 볼 수 있겠습니다.

 첫 번째 Fill Drive에 대한 하위 1% 속도입니다. 여기서는 1300 1TB의 비교적 낮은 성능을 확인할 수 있습니다. 그래프에서도 확인할 수 있지만, 2회차에서는 속도가 더 낮아집니다.

Sync Performance

 자체적인 Pre-Conditioning 이후, 해당 영역에 한해서 측정됩니다. 쓰기량은 총 500MiB이며, 최대 소모 시간은 2분으로 제한합니다. sync=1 옵션을 활용했습니다.

 약 6.5MB/s라는 속도를 보여주었습니다. 비교군으로는 등장하지 않았지만, 3MB/s 이하의 속도를 보여주는 Samsung NVMe cSSD보다 우수한 모습이라는 것도 재밌는 점입니다.

Low QD Performance by RW Ratio 

 이전과 마찬가지로 Pre-Conditioning 이후에 측정하며, Burst 성능을 측정하기 위해서 각 단계에서 가해지는 I/O의 양은 GB 단위가 되지 않습니다. 다시 말해, 매우 가벼운 부하입니다. 전체 용량의 75%는 이미 채워져 있지만요.

 당연할 수도 있겠지만, Low QD에서는 1TB와 4TB의 성능 차이가 거의 발생하지 않았습니다. 

Weighted Graph 

 QD1 80%, QD2 15%, QD4 5%로 가중치를 부여해 보기 쉽게 나타냅니다.

 쓰기 쪽이 우수한 것은 CDM과 비슷한 결과이나, 읽기 쪽은 되려 1300 1TB가 우수한 모습을 보였습니다. 

 완전한 읽쓰기를 제외하고 산출한 평균값입니다. 근소한 차이로 870 EVO 4TB가 가장 우수하나, 솔직히 오차 범위 이내라고도 할 수 있습니다.

eSSD Benchmarking

 Purge 직후를 제외한 모든 단계 사이에는 휴식 시간이 부여되지 않습니다. Pre-Conditioning은 User Capacity의 2배를 쓰고나서도 Steady State에 진입할 때까지 이를 계속 진행합니다. 
 Steady State는 SEQ의 경우엔 대역폭의 기울기가 ±10%인 상태를 30초간 유지하는 것을 기준으로 하며, RND의 경우에는 IOPS의 기울기가 ±10%인 상태를 30초간 유지하는 것을 기준으로 합니다. 이를 달성할 수 없을 땐 User Capacity의 23배까지 쓰기를 진행합니다.

 모든 워크로드는 User Capacity의 전체 영역에 대해서 진행하며, 각각 30초의 적응 시간을 가진 후에 5분 동안 성능측정을 진행합니다. 다시 말해, 128k Read 성능을 측정한다면 QD1 ~ QD256까지 총 9개의 작업이 있으며, 모든 작업이 30초의 적응 시간과 5분의 측정시간이 부여됩니다.

 역시 자세한 벤치마크 방법론에 대해서는 이전에 작성한 Refresh Benchmark를 참고해주시길 바랍니다.

4-Corners Performance

SEQ Pre-Conditioning

 SEQ Pre-Conditioning에는 1TB가 1시간, 4TB가 4시간 정도 소모되었고, 각각 527 MB/s와 529 MB/s의 속도로 Steady State에 진입했습니다.

 Fill Drive에서는 보여드리지 못했지만, 지연시간 그래프를 적당하게 확대하면 초반에 SLC 캐시가 명백하게 드러나는 것도 확인할 수 있습니다. 

 이런식으로 말이죠. 다만, 이는 SATA SSD에 맞지 않는 QD256 환경이라는 것을 숙지해주세요.

 새로운 테스트 시스템에서 진행하는 벤치마크들은 NVMe SSD와 SATA SSD 스크립트를 완전히 분리할 계획입니다. 밀린 데이터를 처리하는게 우선이지만요 ㅎㅎ;;

SEQ 128k Performance

RND Pre-Conditioning

 RND Pre-Conditioning은 1TB 모델이 9910k IOPS, 4TB 모델이 19.4k IOPS로 Steady State에 진입했는데, 2배 넘게 차이가 나는 모습입니다.

RND 4k Performance

4-Corners Consistency

 QD에 따른 4-Corners Performance의 안정적인 정도를 제시합니다. 상위 99.9%값과 평균을 이용하는데, SEQ 128k에서는 Bandwidth를 기준으로, RND 4k에서는 IOPS를 기준으로 계산합니다. 참고로, RND 4k에서 QD1에 대한 값은 이후 Tail Latency에서 자세히 살펴보기에 제외됩니다.

 Consistency는 유효한 QD32 이하를 보면, 읽기는 4TB 제품이 우수했으나, 쓰기에서는 살짝 다른 모습을 보였습니다.

Specific Workload Performance

 4-Corners Performance가 아닌 워크로드를 분리했습니다. 단, 워크로드 이름은 편의상 붙인 것뿐이며, 실제 환경에서는 다양한 Block Size와 RW 비율이 나타난다는 것을 명심해야 합니다. Block Size들의 정확한 비율과 RW 비율을 결정하기 힘들어 대략 분류한, 가상의 워크로드입니다.

Boot Workload (OCP BootBench)

 Hyperscale에서의 Boot Drive로 사용될 때의 성능을 측정하는 벤치마크입니다. SEQ Write로 User Capacity가 2번 채워지면, 동기 쓰기, TRIM, 읽기가 동시에 가해지며, 결과의 지표는 읽기 IOPS입니다. 60k IOPS를 통과하면 합격입니다.

 용량과 무관하게 870 EVO는 1300 1TB보다 좋은 모습을 보였습니다.

Read Intensive Workload (SEQ 128k R95:W05)

Mainstream Workload (RND 4k R70:W30)

Write Intensive Workload (RND 4k R50:W50)

RND 512B Read

 의외로 4k RND 읽기에 비해 유의미하게 성능이 좋았습니다. 보통 4kB IOPS와 512B IOPS의 값이 유사하다는 것을 생각하면 살짝 흥미롭죠?

 참고로, 4TB 제품에 한해 64bit Tausworthe Generator가 사용되었습니다. 자세한 것은 역시 이전에 작성한 Refresh Benchmark를 참고해주시길 바랍니다.

Random 4k QD1 Tail Latency

 Latency에서 가장 느린 구간을 의미합니다. 그렇기 때문에 QoS(Quality of Service)에 큰 영향을 미치고, 실제로 eSSD의 데이터시트에서는 QoS를 명시하고 있습니다. 

 여기에선 100ms나 10ms 단위가 아닌, 모든 개별 I/O에 대한 지연시간을 카운트하여 그래프를 그립니다. 그렇기 때문에 데이터가 상당히 방대해, 이 항목은 RND 4k QD1에 대해서만 진행합니다.

 쓰기 작업이 섞이면 99.9% 지연시간에서 10ms를 넘는 1300 1TB와 다르게, 870 EVO는 10ms이내의 지연시간을 보여주었습니다. 

 Steady State의 값이라는 점에 유의해주세요.

 초기, 90% 이내의 지연시간은 1TB와 4TB 간에 큰 차이가 없었지만, 그 이후로 갈수록 4TB 제품이 조금 더 우수한 모습을 보였습니다.

Closing

 약 두 달 만에 올리는 글입니다. 이렇게 보니 두 달 사이에 많은 일이 있었네요. 870 EVO의 리뷰는 이정도로 끝내고, 곧바로 다음 리뷰를 준비하도록 하겠습니다.

 이번 달은 예비군도 예정되어 있어서 공부보다는 조금 쉬어가는 달이 될 것 같네요. 졸업과제의 주제도 생각해볼 필요가 있기도하고 말이죠.

 많은 부품들을 팔고 새로 샀는데, 리뷰가 밀려있으니 블로그에 올리지 못하고 있습니다. 다음 리뷰는 다음주 중에 업로드하는 것을 목표로 두고 있습니다.

1TB는 서랍장에, 4TB는 NAS에서 일하고 있습니다.