mSATA-SSD: Plextor M5M mit 128 GB


Erschienen: 31.10.2013, Autor: Stefan Boller, Patrick von Brunn
Plextor M5M mit 128 GB

Wie die vollwertigen SATA-Varianten der M5, setzt auch die M5M auf bewährte Controller-Technik von Marvell. Namentlich kommt ein 88SS9187 zum Einsatz, wodurch Plextor die Firmware der Laufwerke maßgeblich in Eigenregie weiterentwickeln und verbessern kann – via Firmware-Update konnte man die M5 Pro bereits schon zur Xtreme upgraden. Der Marvell-Controller selbst bietet einige der bekannten Features, wie zum Beispiel eine 256 Bit starke Verschlüsselung gemäß Advanced Encryption Standard (AES). Ein von Plextor genanntes "128 Bit ECC Security System" sorgt zudem für die Erkennung von fehlerhaften Daten und eine entsprechende Fehlerkorrektur, sofern möglich. Das schlanke PCB der Plextor M5M misst lediglich 50,8 x 29,8 x 3,6 mm und erreicht dennoch Kapazitäten von bis zu 256 GB. Bei unserer 128 GB Variante beherbergt das Board neben dem Marvell-Controller insgesamt 4 synchrone MLC-NAND-Speicher (Toshiba TH58TEG8DDJBA8C), die gleichmäßig auf die Ober- und Unterseite verteilt wurden. Auf einen separaten Block für "Over-Provisioning", der typischerweise dem Ausgleich defekter Speicherzellen dient und entsprechend die Lebensdauer von Solid State Drives erhöht, verzichtet man bei der gesamten Produktfamilie. Dadurch sind die vollen 128 GB der verbauten Speicherchips für den Kunden zugänglich (~119 GiB formatiert). Flankiert wird der Controller von einem 256 MB großen DDR3-Cache (Micron 3AK72-D9PTK). Dieser schnelle Cache-Speicher fungiert als Puffer für Schreib- und Leseoperationen.

Beide verbauten MLC-Flashes entstehen in einem 19 nm Fertigungsprozess und erlauben dadurch eine Reduktion der Herstellungskosten (verglichen mit 25 oder 32 nm). Dies wird möglich, da durch den geringeren Platzbedarf mehr Chips aus einem 300 mm Silizium-Wafer gewonnen werden können und die Produktion insgesamt (kosten)effizienter abläuft. Dadurch entstehende preisliche Vorteile kann man mehr oder weniger direkt an den Endkunden weitergeben und für eine attraktive Preisgestaltung sorgen. Doch wo Licht ist, ist bekanntlich auch Schatten: Nachteilig wirkt sich die Reduktion der Strukturbreite nämlich auf die Lebenserwartung der Speicherzellen aus, denn die maximal mögliche Anzahl von Schreib- und Löschzyklen (Program/Erase-Cycles) sinkt – genaue Zahlen hält Toshiba leider nicht parat. Ziel des 19-nm-Shrinks ist sowohl die Kosteneinsparung als auch die verbesserte Verfügbarkeit der Chips. Heutzutage sind Flash-Speicher ein fester Bestandteil in sehr vielen elektronischen Endprodukten (Smartphones, Tablets etc.) und der entsprechend steigende Bedarf lässt sich dadurch abfangen. TLC, wie er beispielsweise von Samsung eingesetzt wird, ist eine weitere Alternative.

Single-Level-Cell (SLC) Multi-Level-Cell (MLC) Triple-Level-Cell (TLC)
Bits per Cell 1 2 3
P/E-Cycles 100.000 3.000-5.000 1.000-1.500
Read Time 25 µs 50 µs 75 µs
Program Time 200-300 µs 600-900 µs ~900-1350 µs
Erase Time 1,5-2 ms 3 ms ~4,5 ms

Einer der größten Konkurrenten des 19 nm MLC heißt TLC und findet unter anderem bei aktuellen Drives von Samsung (SSD 840 Familie) Verwendung. TLC-Zellen (Triple-Level-Cell) sind in der Lage bis zu drei Bit zu speichern, die durch acht unterschiedliche Schaltzustände abgebildet werden. Dadurch kann eine deutlich höhere Speicherdichte erreicht werden, was wiederum die Kosten für entsprechende Endprodukte sinken lässt. Durch die höhere Anzahl unterschiedlicher Spannungsniveaus (TLC: 2^3 = 8 / MLC: 2^2 = 4) sind diese Zelltypen aber auch anfälliger für die Abnutzung und letztlich den Ausfall. Genaue Informationen über die Zuverlässigkeit sind aktuell nicht verfügbar, Samsung gibt jedoch drei Jahre Garantie auf entsprechende Laufwerke. Bei den maximal möglichen P/E-Cycles von TLC-Zellen spricht man zur Zeit von 1.000-1.500. Noch fehlen Langzeitstudien und Erfahrungswerte, da es sich um eine neue Technologie im SSD-Bereich handelt, die zudem nur von sehr wenigen Herstellern in Endprodukten eingesetzt wird.

Hohe Speicherkapazität auf engstem Raum: Plextor M5M mit mSATA-Interface.

Die Anzahl der IOPS richten sich je nach Modell der M5M. Unser Testsample mit 128 GB Speicherkapazität erreicht bei Random 4K Read Zugriffen laut Plextor-Datenblatt bis zu 80.000 IOPS und liegt damit rund 12.000 IOPS hinter der M5 Pro Xtreme mit gleichem Volumen. Für Random 4K Write gibt der Hersteller 76.000 IOPS an – 6.000 IOPS weniger als bei der SATA-Variante. Während die mSATA-Ausführung bei den sequentiellen Datenraten das Niveau der M5 Pro erreicht (540 MB/s), liegt der Schreibdurchsatz etwas darunter (320 statt 330 MB/s). Nähere Informationen zu den Modellen finden Sie im nächsten Kapitel.

TRIM gehört ebenso zum Repertoire der M5-Familie von Plextor. Der TRIM-Befehl ermöglicht es einem Betriebssystem der SSD mitzuteilen, dass gelöschte oder anderweitig freigewordene Blöcke nicht mehr benutzt werden. Im Normalfall vermerkt das Betriebssystem in den Verwaltungsstrukturen des Dateisystems, dass die entsprechenden Bereiche wieder für neue Daten zur Verfügung stehen; der Controller des Solid State-Laufwerks erhält diese Informationen in der Regel jedoch nicht. Durch den ATA-Befehl TRIM wird dem Laufwerk beim Löschen von Dateien mitgeteilt, dass es die davon betroffenen Blöcke als ungültig markieren kann, anstelle deren Daten weiter vorzuhalten. Die Inhalte werden nicht mehr weiter mitgeschrieben, wodurch die Schreibzugriffe auf das Laufwerk beschleunigt und zudem die Abnutzungseffekte verringert werden.

Modelle und Preise

Aktuell umfasst die Familie der M5M-Laufwerke von Plextor drei Ausführungen bzw. unterschiedliche Kapazitäten. Die verschiedenen Modelle verfügen über 64, 128 oder 256 GB Speicherkapazität und wechseln ab rund 70 Euro, 100 Euro respektive 190 Euro (Quelle: Geizhals.de, Stand: 10/2013) den Besitzer. Daraus ergeben sich Preise pro Gigabyte von 109, 78 bzw. 74 Euro-Cent. In der unten stehenden Tabelle sind alle wesentlichen technischen Eckdaten der Familie nachzulesen. Weitere Informationen zu unserem Testkandidaten erhalten Sie auf den nun folgenden Seiten des Artikels.

Modell Random 4K Read Random 4K Write Sequential Read Sequential Write
256 GB 79.000 IOPS 77.000 IOPS 540 MB/s 430 MB/s
128 GB 80.000 IOPS 76.000 IOPS 540 MB/s 320 MB/s
64 GB 73.000 IOPS 42.000 IOPS 540 MB/s 160 MB/s

Für die Tests der M5M kam ein passendes Adapter-Board zum Einsatz.


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