삼성의 불사조 cSSD.zip
970 PRO 리뷰를 진행했는데 비교군의 데이터를 올리기가 애매했기에 별도의 글로 남기게 되었습니다. 중복되는 내용들은 제외했으니 자투리인 셈이죠.
빠르게 진행해보죠.
목차
Appearance
라벨이 남아있는 것은 PM981뿐입니다. PM981a는 부팅용 SSD로 사용하기 위해 싸게싸게 구입한 것도 있고, 유사한 초록 PCB니까 그닥 비중있게 다룰 필요는 없다고 생각했습니다.
PM981의 정확한 PN은 MZVLB256HAHQ-000L7입니다. 마지막의 L7은 Lenovo에서도 Think라인업과 SED가 지원됨을 의미합니다. 이것만 가지고는 어디서 적출된 SSD인지 정확하게 알 수 있는 것은 아니지만, 크게 중요하진 않죠. 출고시 FW는 0L2QEXD7이었습니다.
PM981과 PM981a 모두 후면에는 어떤 IC도 실장되어 있지 않았습니다.
Internal Components
문외한의 입장에서 일부 IC만 찾아보았으며, 제조시기 등에 따라 변경될 가능성이 있습니다.
PM981 256GB
| Samsung PM981 (256GB, M.2 2280) | Package Date 2019. 01. 12. |
| Samsung SL4R020 PHOENIX | Texas Instruments TPS22990 |
| Samsung K4F4E3S4HF-BGCH | Texas Instruments TPS22975 |
| Samsung K9CKGY8H5A-CCK0 | Texas Instruments TPS22966 |
| S2FPS05A01 | . |
PM981a 256GB
| Samsung PM981a (256GB, M.2 2280) | Package Date ? |
| Samsung SL4R020 PHOENIX | Texas Instruments TPS22990 |
| Samsung K4F4E3S4HF-BGCH | Texas Instruments TPS22975 |
| Samsung K9CKGY8J5B-CCK0 *2 | Texas Instruments TPS22966 |
| BUSBXM | . |
기판 자체가 비슷하게 생겼을 뿐만이 아니라 IC도 상당수 공유하는 것을 확인할 수 있었습니다.
컨트롤러는 Samsung Phoenix를 사용합니다. 글의 제목에 불사조를 넣은 것의 이유이기도 합니다. ARM Cortex-R7 5코어를 사용하며, Samsung 14nm FinFET 공정을 사용한 것으로 알려져있습니다. 해당 컨트롤러는 TLC, MLC, SLC기반의 SSD에 모두 활용된 8CH 4CE 컨트롤러로, 컨슈머와 엔터프라이즈 가리지 않고 폭넓게 사용되었습니다.
DRAM 또한 공통적으로 Samsung K4F4E3S4HF-BGCH를 사용했습니다. Samsung LPDDR4 512Mb 모델로, 일반적인 L2P 테이블을 생각한다면 256GB SSD에 충분한 용량입니다.
NAND는 약간 다릅니다. PM981은 Samsung K9CKGY8H5A-CCK0를, Samsung K9CKGY8J5B-CCK0를 사용했습니다. 공통적으로 256Gb Die와 QDP를 통해 칩당 1024Gb를 구현하여 총합 256GB의 용량을 만들어냅니다. 4CE에다가 일반적으로 사용되는 Commercial Grade라는 것도 동일합니다.
차이점은 세대입니다. 잘 알려진 사실이지만 PM981은 64L의 4세대 TLC V-NAND를, PM981a는 92L의 5세대 TLC V-NAND를 사용했습니다. Toggle 3.0의 800MT/s에서 Toggle 4.0의 1200MT/s으로 IO 속도가 늘어났다는 것이 가장 큰 특징 아닐까 합니다. 그 외에도 동작 전압도 줄어든 것을 확인할 수 있었습니다.
표로 간단하게 요약해보겠습니다.
| SSD | PM981 256GB | PM981a 256GB |
| Die (Package) *Chip | 1024Gb (QDP) *2 | |
| Generation | 64L V4 | 92L V5 |
| IO Speed | Toggle 3.0 800MT/s | Toggle 4.0 1200MT/s |
| Vcc | 3.30V | 2.50V |
| VccQ | 1.80V | 1.20V |
PMIC는 Samsung SSD에서 자주보이는 S2FPS05A01이 채용되었습니다. 다만, PM981a는 BUSBXM이라는 마킹으로 되어있었습니다.
Datasheet
PM981과 PM981a는 둘 다 일반적으로 유통되는 제품이 아니기에 별도의 데이터시트는 구할 수 없었습니다. 정확히 말하자면, PM981의 경우에는 구글링으로 쉽게 찾아볼 수 있었지만 256GB와 2TB 모델은 TBD로 기입되어 있었습니다.
SW Report
PM981a는 PM981에 비해 사용량이 어느정도있네요. NVMe 1.2와 1.3의 차이점도 눈에 들어옵니다.
smartmontools와 NVMe-CLI의 id-ctrl 결과는 GitHub에 첨부하도록 하겠습니다.
DUT Summary
벤치마크를 진행한 SSD의 정보를 요약하자면 아래와 같습니다.
| SAMSUNG MZVLB256HAHQ-000L7 [PM981 256GB] | |||
| Link | PCIe 3.0 x4 | NVMe Version | NVMe 1.2 |
| Firmware | 1L2QEXD7 | LBA Size | 512B |
| Controller | Samsung Phoenix | Warning Temp | 81 °C |
| Storage Media | Samsung V4 TLC | Critical Temp | 82 °C |
| Power State | Maximum Power | Entry Latency | Exit Latency |
| PS0 | 7.02W | 0μs | 0μs |
| PS1 | 6.30W | 0μs | 0μs |
| PS2 | 3.50W | 0μs | 0μs |
| PS3 | 0.0760W | 210μs | 1200μs |
| PS4 | 0.0050W | 2000μs | 8000μs |
| SAMSUNG MZVLB256HBHQ-00000 [PM981a 256GB] | |||
| Link | PCIe 3.0 x4 | NVMe Version | NVMe 1.3 |
| Firmware | EXH7201Q | LBA Size | 512B |
| Controller | Samsung Phoenix | Warning Temp | 84 °C |
| Storage Media | Samsung V5 TLC | Critical Temp | 85 °C |
| Power State | Maximum Power | Entry Latency | Exit Latency |
| PS0 | 8.00W | 0μs | 0μs |
| PS1 | 6.30W | 0μs | 0μs |
| PS2 | 3.50W | 0μs | 0μs |
| PS3 | 0.0760W | 210μs | 1200μs |
| PS4 | 0.0050W | 2000μs | 8000μs |
cSSD Benchmarking
CrystalDiskMark 9.0.1 - PM981 256GB
RND 읽기성능에서 병목현상이 관찰되었습니다. QD32에서 600MB/s를 넘지 못하는데, 저용량 SKU의 한계라고 예상됩니다. FOB상태와 75%가 채워져있는 부분에 대해선 성능 차이가 나지 않았습니다.
첨언으로, 캡쳐시에 실수가 있어 75%가 채워진 상태에서 프로필이 구분이 가지 않을 수 있으니 캡션을 보는 것을 권장드립니다.
CrystalDiskMark 9.0.1 - PM981a 256GB
PM981에 비해 개선된 성능을 보여줍니다. NAND의 세대가 바뀌었다고는 하지만 Die의 밀도와 개수는 동일한지라 마찬가지로 병목현상이 관찰되는 것을 확인할 수 있었습니다.
Fill Drive
PM981과 PM981a의 최대, 최소 SLC캐시 크기는 약 11GiB, 2GiB로 추정되며, NAND 세대 개선 덕분에 속도와 지연시간 양쪽 다 이점을 얻은 모습을 확인할 수 있었습니다.
Low QD Performance by RW Ratio - PM981 256GB
Low QD Performance by RW Ratio - PM981a 256GB
Tail Latency
그래프는 970 PRO 리뷰에서 제시했으니 상세값만 제시하도록 하겠습니다.
| Percentile | RND Read | RND Read 70% | RND Write |
| 90% | 93.50 µs | 92.81 µs | 13.90 µs |
| 99% | 98.47 µs | 107.02 µs | 16.71 µs |
| 99.9% | 99.88 µs | 281.94 µs | 24.43 µs |
| 99.99% | 148.68 µs | 2285.65 µs | 25.86 µs |
| 99.999% | 174.15 µs | 3095.47 µs | 28.21 µs |
| Percentile | RND Read | RND Read 70% | RND Write |
| 90% | 90.51 µs | 89.96 µs | 13.77 µs |
| 99% | 95.41 µs | 101.49 µs | 16.49 µs |
| 99.9% | 98.95 µs | 242.49 µs | 24.19 µs |
| 99.99% | 159.01 µs | 2481.42 µs | 25.61 µs |
| 99.999% | 186.64 µs | 3329.26 µs | 51.92 µs |
Closing
구형 제품인 점이 커서 가볍게 작성해보았습니다. NAND자체나 적용된 기술 등에 대해 자세한 부분은 최신 드라이브를 다룰 일이 있다면 늘어나지 않나 싶네요.
PM981과 PM981a 간에는 NAND 개선으로 인한 효과가 아주 잘 드러나면서도 제가 수행한 벤치마크에서는 256GB라는 용량 때문에 발목이 잡힌 부분이 보였습니다.
이것으로 일단 마무리하겠습니다. 감사합니다.