Mainboards mit M.2 und PCIe 5.0 x4-Anbindung gibt es schon eine Weile, doch die passenden SSDs ließen einstweilen noch auf sich warten.
Die PCIe 5.0-Einführung begann bereits mit den Intel-CPUs der 12. Generation (Alder Lake), deren Launch Ende 2021 erfolgte. Die 13. Generation (Raptor Lake) bietet ebenfalls PCIe 5.0.
Und die AM5-Plattform von AMD verfügt nun neben einer PCIe 5.0 x16-Anbindung für die Grafikkarte auch über genügend PCIe-Lanes für bis zu zwei zusätzliche PCIe 5.0 x4-SSDs.
Damit könnte es losgehen. Mangelware sind derzeit jedoch passende PCIe 5.0-SSDs.
Entsprechender SSD-Speicher ist interessant für High-End-PCs.
Bei einer PCIe 4.0-SSD ist jedenfalls bei ca. 7.500 MB/s (lesend) bzw. 7.000 MB/s (schreibend) die Anbindung ausgereizt. Mit einer PCIe 5.0-SSD sind hingegen 10.000 MB/s und mehr möglich.
Inhaltsverzeichnis
Erste PCIe 5.0-SSD – diese M.2-NVMe-SSDs sind verfügbar
SSDs mit PCI Express 5.0-Schnittstelle
Gigabyte AORUS Gen5 10000 SSD 2TB
Die erste, die es auf den deutschen Markt geschafft hat, ist die Gigabyte AORUS Gen5 10000 SSD 2TB.
Mittlerweile ist die erste PCIe 5.0-SSD auch ab Lager verfügbar, nachdem es zuvor nur Angebote in der Form einer Vorbestellung gab.
Die Lesegeschwindigkeit verrät bereits der Name – max. 10.000 MB/s verspricht Gigabyte. Schreibend sind es bis zu 9.500 MB/s.
Ein Phison E26-Controller verrichtet die Arbeit und als Speichermodule kommen 3D TLC NAND Flash-Chips zum Einsatz. Der Cache ist 4 GB groß (LPDDR4).
Neben der hier erwähnten 2 TB-Variante soll es bald auch 1 TB geben:
1000 GB – AORUS Gen5 10000 SSD 1TB (AG510K1TB) – 9.500 (lesend) bzw. 8.500 MB/s (schreibend)
Quelle: Gigabyte-Webseite
2000 GB – AORUS Gen5 10000 SSD 2TB(AG510K2TB) – 10.000 (lesend) bzw. 9500 MB/s (schreibend)
Bislang ist mir die 1 TB-Variante jedoch noch nicht untergekommen.
Die SSD kommt im gängigen M.2 2280-Formfaktor daher (22 mm breit, 80 mm hoch), verfügt jedoch über einen wuchtigen Kühlkörper (optional, nicht vormontiert), für den Gigabyte eine Liste kompatibler Mainboards veröffentlicht – denn Platz braucht es dafür.
Warum überhaupt ein Kühlkörper? Die Leistungsaufnahme fällt mit 10-11 Watt (Lesen / Schreiben) recht hoch aus. Bei einer Mittelklasse-SSD werden für gewöhnlich 5 Watt im Peak nicht überschritten.
Im alltäglichen Einsatz wird der Kühlkörper jedoch vermutlich eher nicht erforderlich sein – zumindest nicht solch ein wuchtiger wie bei der Gigabyte AORUS Gen5 10000 SSD 2TB.
Das Hitzeproblem lässt sich vornehmlich durch synthetische SSD-Benchmarks provozieren, wo die Transferrate dann irgendwann gedrosselt wird.
Gaming-SSD mit PCIe 5.0 (M.2) - die Gigabyte AORUS Gen5 10000 SSD 2TB knackt als erste verfügbare NVMe die 10 GByte/s-Marke.
Corsair MP700 2 TB
Die nächste PCIe 5.0-SSD ist eigentlich verfügbar – und zwar die Corsair MP700 2 TB.
Eigentlich sage ich, denn Corsair scheint es sich mit Kühlerdesign noch einmal anders überlegt zu haben. Ursprünglich sollte die NVMe-SSD mit einem Kühlkörper nebst Mini-Lüfter erscheinen.
Nun sind alle Hinweise darauf von der Hersteller-Webseite verschwunden und die PCIe 5.0-SSD wird „nackt“ (also nur das M.2.-Modul) dargeboten.
ComputerBase berichtet jedenfalls, dass das bisherige Kühlungskonzept (Kühlkörper inkl. Mini-Lüfter) bei Corsair durchgefallen ist und erstmal nur das M.2-Modul mit Hinweis auf die Notwendigkeit einer zusätzlichen Kühlung erscheinen soll.
Auf Amazon ist bisweilen noch das alte Produktdesign (M.2-Modul + Kühlkörper mit Mini-Lüfter) der MP700 zu sehen – allerdings ohne Verfügbarkeit.
Aber zurück zur eigentlichen SSD.
Die technischen Daten sind ganz ähnlich wie bei der Gigabyte AORUS Gen5 10000 SSD 2TB – und auch hier verrichtet ein Phison E26-Controller die Arbeit.
Die Transfergeschwindigkeiten kommen einem sodann bekannt vor: Jeweils max. 10.000 MB/s lesend bzw. 9.500 MB/s schreibend verspricht auch Corsair.
Zuerst kam mir nur die 2 TB-Variante unter, mittlerweile ist auch das 1 TB-Modul verfügbar:
- Corsair MP700 R2 mit 1 TB Kapazität (gelistet bei Amazon)
- Corsair MP700 R2 mit 2 TB Kapazität (gelistet bei Amazon)
Was fällt auf? Die nun im Handel verfügbaren SSD-Varianten tragen ein R2 in der Modellnummer. Das dürfte für das zweite Release stehen und der besagten Änderung (ohne Kühlkörper) Rechnung tragen.
Wer die SSD und das volle PCI 5.0-Potenzial ausreizen will, muss sich sodann um eine alternative Kühlung kümmern. Demnächst verfügbar soll z.B. der Thermalright HR-10 2280 Pro sein.
Ebenfalls noch erwähnenswert – die Corsair MP700 2 TB kommt mit fünf Jahren Herstellergarantie daher.
Auch Corsair schickt eine PCIe 5.0-SSD ins Rennen - die Corsair Force Series MP700 kratzt ebenfalls an der 10.000 MB/s-Transferrate.
Weitere M.2-SSDs mit PCIe 5.0 (Release-Liste 2023, 2024 ff.)
Aktuell noch Mangelware sind weitere SSD-Modelle.
Zwar haben diverse Hersteller bereits entsprechende Speicherlösungen angekündigt. Mit der Markeinführung herrscht aber noch Zurückhaltung.
Technisch scheint alles bereitzustehen.
Für neue Intel-CPUs gibt es Sockel 1700-Mainboards (Alder Lake und Raptor Lake), die allerdings hinsichtlich der PCIe 5.0-Lanes noch limitiert sind (nur 16 – die sind eigentlich für die Grafikkarte).
Für AMD stehen aber AM5-Mainboards bereit, die über eine passende PCIe-Anbindung für den M.2 M-Key-Slot verfügen (nämlich PCIe 5.0 x4), ohne sich bei der Grafikkarte etwas abzwacken zu müssen.
Den Speicherherstellern stehen auch passende Controller zur Verfügung (Phison E26, demnächst auch Silicon Motion SM2508 / SM2504XT, siehe hier).
Flotte 3D-NAND-Speicherbausteine gibt es ebenfalls.
In den nächsten Monaten dürfte es jedoch endlich losgehen. Folgende Release-Liste stellt sich derzeit dar (Release 2023 / 2024):
Crucial T700
Quelle: eigene Recherche
Geschwindigkeit: 12,4 GByte/s Lesen bzw. 11,8 GByte/s Schreiben
Controller: Phison E26
Kühlung: großer Kühlkörper mit Mini-Lüfter
Kapazität: tba
Verfügbarkeit: tba
Hersteller-Link: Crucial-Webseite
Galax HOF Extreme 50 PCIe 5.0 SSD
Geschwindigkeit: 10 GByte/s Lesen bzw. 9,5 GByte/s Schreiben
Controller: Phison E26
Kühlung: passiver Kühlkörper
Kapazität: 1 / 2 TB
Verfügbarkeit: bisher nur für Asien / USA angekündigt
Hersteller-Link: tba
MSI Spatium M570 Pro
Geschwindigkeit: jeweils 12 GByte/s lesend und schreibend
Controller: Phison E26
Kühlung: passiver Kühlkörper
Kapazität: 1 / 2 / 4 TB
Verfügbarkeit: Q2/2023
Hersteller-Link: tba
MSI Spatium M570
Geschwindigkeit: jeweils 10 GByte/s lesend und schreibend
Controller: Phison E26
Kühlung: passiver Kühlkörper
Kapazität: 1 / 2 TB, später ggf. auch 4 TB
Verfügbarkeit: Q2/2023
Hersteller-Link: MSI-Webseite
Nextorage NE5N
Geschwindigkeit: jeweils 10 GByte/s lesend und schreibend
Controller: Phison E26
Kühlung: passiver Kühlkörper
Kapazität: 1 / 2 TB
Verfügbarkeit: tba
Hersteller-Link: Nextorage-Webseite
Patriot Viper PV553
Geschwindigkeit: 12.4 GByte/s (lesend) / 11.8 GByte/s (schreibend)
Controller: tba
Kühlung: großer Kühlkörper mit Mini-Lüfter
Kapazität: tba
Verfügbarkeit: tba
Hersteller-Link: Patriot-Webseite
Sabrent Rocket X5
Geschwindigkeit: vermutlich > 12 GByte/s
Controller: Phison E26
Kühlung: tba
Kapazität: tba
Verfügbarkeit: tba
Hersteller-Link: tba
T-Force Cardea Z540 2TB
Geschwindigkeit: 12 GByte/s Lesen bzw. 10 GByte/s Schreiben
Controller: Phison E26
Kühlung: sehr kompakter Kühlkörper aus Peta-Blättchen
Kapazität: 2TB
Verfügbarkeit: Q2/2023
Hersteller-Link: tba
XPG PCIe Gen5 SSD (von Adata)
Geschwindigkeit: 14 GByte/s Lesen bzw. 12 GByte/s Schreiben
Controller: Silicon Motion SM2508
Kühlung: großer Kühlkörper mit Mini-Lüfter
Kapazität: tba
Verfügbarkeit: tba
Hersteller-Link: tba
Ich gehe davon aus, dass die PCIe 5.0-Welle nun so langsam anrollt. Weitere Solid State Drives (SSDs) dürften also bald hinzukommen.
Wenn sich diesbezüglich interessante Neuerungen ergeben, berichte ich auch im Newsletter.
Wieso lassen die PCIe 5.0-SSDs auf sich warten?
PCIe 5.0-Mainboards sind verfügbar, passende SSD-Controller und 3D-NAND-Speicherchips auch.
Worauf warten die Hersteller also?
Ich vermute, es hat auch mit der SSD-Preisentwicklung zu tun.
Die folgenden Charts zeigen die Preisentwicklung einiger gängiger SSD-Festplatten – jedoch noch für das PCIe Gen 4-Interface.
Fangen wir an mit High-End-Modellen – also solchen, die die 7.000 MB/s-Schallmauer einer PCIe 4.0-SSDs ausreizen.
Was ist zu erkennen?
Die Preise sind unter Druck. Gerade bei Solid State Drives mit hoher Kapazität haben sich die Preise in den letzten beiden Jahren mehr als halbiert.
Auch bei Low-End-Modellen (gemeint sind Transferraten von ca. 3.500 MB/s, was für viele Anwendungsfälle immer noch mehr als ausreichend ist) zeigt sich ein ähnliches Bild.
Die Crucial P3 Plus SSD 4 TB (gelistet bei Amazon) ist übrigens eher eine Mid-Range-SSD (schafft 4.800 MB/s lesend bzw. 4.300 MB/s) – also flotter als die beiden anderen Festplatten im Chart.
Die Preise kennen nur eine Richtung – nach unten. Und das schon seit Monaten.
Was hat das jetzt mit PCIe 5.0-SSDs zu tun?
Naja, die Hersteller hegen natürlich betriebswirtschaftliche Überlegungen. Mit der Einführung einer neuen Festplatten-Generation soll auch eine brauchbare Marge her.
Und da denke ich, dass das Marktumfeld derzeit nicht ideal ist.
Das dürfte erklären, weshalb es erst jetzt und behutsam mit PCI Express 5.0 los geht.
Potenzial von PCIe 5.0 für M.2-SSDs
PCIe 5.0 vs. 4.0 vs. 3.1 / 3.0 – Geschwindigkeit jeweils verdoppelt
PCIe 3.0 bzw. PCIe 3.1 – 8 GT/s je Lane
Geschwindigkeit je PCIe-Lane in Gigatransfers je Sekunde (GT/s)
PCIe 4.0 – 16 GT/s je Lane
PCIe 5.0 – 32 GT/s je Lane
Das bedeutet dann in der gängigen x4-Anbindung:
PCIe 3.0 x4 bzw. PCIe 3.1 x4 – 32 GT/s
Geschwindigkeit einer x4-Anbindung in GT/s, sowie GByte/s (theoretisch / tatsächlich erreichbar)
entspricht 4 GByte/s bzw. tatsächlich ca. 3,5 GByte/s
PCIe 4.0 x4 – 64 GT/s
entspricht 8 GByte/s bzw. tatsächlich ca. 7,5 GByte/s
PCIe 5.0 x4 – 128 GT/s
entspricht 16 GByte/s
Zumindest in der Theorie haben sich die erzielbaren Transferraten mit den letzten PCIe-Versionen also jeweils verdoppelt.
M.2 (PCIe 5.0 x4-Anbindung) bei Mainboards für AMD (AM5) und Intel (LGA 1700)
Intel ist der erste Wurf mit PCIe 5.0 gelungen.
Und zwar mittlerweile bereits zwei CPU-Generationen: Der 12. Generation (Alder Lake) und der 13. Generation (Raptor Lake).
Einen Haken hat die Sache jedoch.
Bei der aktuellen Intel-Plattform (LGA 1700) stehen 16 PCIe 5.0-Lanes zur CPU zur Verfügung. Der Chipsatz ist per PCI 4.0 angebunden.
Heißt im Umkehrschluss: Nutzt man einen per PCIe 5.0 x4 angebundenen M.2-Slot, so zwackt sich die SSD von der Grafikkarte die benötigten Lanes ab.
So heißt es z.B. im Handbuch des Gigabyte Z790 AORUS Master (gelistet bei Amazon):
The PCIEX16 slot shares bandwidth with the M2C_CPU connector. The PCIEX16 slot operates at up to x8 mode when a device is installed in the M2C_CPU connector.
Quelle: Handbuch für Gigabyte Z790 AORUS Master
Erst mit der künftigen 14. Generation (Meteor Lake) soll sich das ändern. Diese wird wohl 20 PCIe 5.0-Lanes zur CPU aufweisen – ausreichend für 1 x PCIe 5.0 x16 (Grafikkarte) und 1 x PCIe 5.0 x4 (M.2 NVMe SSD).
Anders sieht es bei AMD Ryzen 7000 und der AM5-Plattform aus.
Hier ist die CPU mit 28 PCIe 5.0-Lanes angebunden. Das reicht für 1 x PCIe 5.0 x16 (Grafikkarte) und 2 x PCIe 5.0 x4 (M.2 NVMe SSD).
Verbleibt ein Rest von vier Lanes – die als Chipsatz-Downlink für die Southbridge weiterverwendet werden (SATA, USB, Ethernet…).
NVMe
NVMe steht für nonvolatile memory express – also nichtflüchtigen Speicher mit schneller Anbindung. Gemeint ist damit Softwareprotokoll, dass dafür verwendet wird, um eine SSD über das PCIe-Interface zu verbinden.
Aktuell ist die NVMe 2.0-Spezifikation.
M.2, M.2 M-Key, M.2 2280
M.2 ist die Spezifikation für die physische Karte und die Steckverbindung. Diese gibt es mit verschiedenen Kontaktkonfigurationen – M-Key, B-Key oder B-M-Key.
Für eine PCIe-SSD ist der M-Key relevant, der mit bis zu vier PCIe-Lanes angebunden ist.
Grundsätzlich kann M.2. auch per SATA oder USB angebunden werden. Langsamere M.2-SSDs nutzen SATA – da ist es dann der B-M-Key.
Neben SSDs gibt es auch weitere Erweiterungskarten für den M.2-Steckplatz wie z.B. WLAN-Adapter.
In der Beschreibung einer SSD-Festplatte findet sich dann noch eine weitere Angabe – bei quasi allen erhältlichen SSD-Modulen ist das M.2 2280. Das beschreibt die Abmessungen (nämlich 22 mm Breite, 80 mm Höhe).
PCIe 5.0 bzw. PCIe Gen5 und PCIe 5.0 x4
Während NVMe das Softwareprotokoll und M.2 Format und Anschluss der Speicherkarte beschreibt, fehlt noch PCIe, nämlich das Bussystem zur Datenübertragung.
Aktuell ist PCIe 5.0, welches alternativ auch PCIe Gen5 geschrieben wird.
PCIe ist grundsätzlich abwärtskompatibel. Damit die volle Geschwindigkeit erreicht wird, müssen SSD und Mainboard jedoch die gleiche PCIe-Version unterstützen.
Relevant ist dann noch PCIe 5.0 x4 – hier werden vier PCIe-Lanes genutzt. Das ist die übliche Konfiguration für eine M.2-SSD.
SSD bzw. Solid State Drive
Eine SSD hat im Vergleich zu einer konventionellen Festplatte keine mechanischen Bauteile, ist energieeffizient und bietet schnelle Zugriffszeiten bzw. Transferraten. Weiterhin verrichtet eine SSD ihre Arbeit geräuschlos.
Als Speichertechnologie kommen Flash-Speicherchips, die von einem Controller gesteuert werden, zum Einsatz. Diese Speicherchips haben im Vergleich zu einer konventionellen HDD eine beschränkte Lebensdauer, was jedoch durch den Controller und die Software gut im Griff gehalten werden kann.
Lohnt sich eine PCIe 5.0-SSD überhaupt?
Das ist eine berechtigte Frage.
Grundsätzlich bieten die neuen SSDs bis zu 50% höhere Transferraten im Vergleich zu M.2-SSDs mit PCIe 4.0 x4-Anbindung (nämlich 10-12 GByte/s, künftig wahrscheinlich bis zu 15 GByte/s statt 6,5 – 7,5 GByte/s).
Bleibt die Frage, bei welchen Anwendungsgebieten die flotteren Transferraten abgerufen werden können (außer natürlich in synthetischen Benchmarks).
Ich sehe im Consumer-Bereich vielleicht zwei Anwendungsfälle:
- Gaming (AAA-Games mit aufwendiger Spieleengine, künftig ggf. Direct Storage)
- Videoschnitt
Es mag noch einige weitere sinnvolle Einsatzgebiete geben, aber das sind die beiden „Klassiker“, die mir in den Sinn kommen. Hier werden nämlich große Datenmengen auf die Festplatte geschrieben bzw. von der Festplatte gelesen.
Höhere Transferraten machen den entsprechenden Anwendungen Beine.
In den meisten anderen Fällen schadet eine PCIe 5.0-SSD sicher nicht (höchstens dem Geldbeutel), macht im Alltag jedoch auch keinen merkbaren Performance-Unterschied.
Da die neuen SSDs zu Einführung teuer sind, kann es also Sinn machen, bei einer PCIe 4.0-SSD zu bleiben – selbst wenn jetzt ein neuer Gaming-PC-Eigenbau ansteht.
Schafft eine günstige PCIe 4.0-SSD z.B. 3.500 MB/s (lesend) bzw. 2.800 MB/s (schreibend), so sind die flotten PCIe 4.0-Modelle mit großzügig bemessenem Cache teils mehr als doppelt so schnell.
Gerade die flotteren SSDs dürften noch eine gute Weile zukunftssicher zu betreiben sein – und sind deutlich günstiger als der Einbau einer der ersten PCIe Gen 5-Modelle.
Danke für deine Mühe, PCIe5 wurde als 4 geschrieben 🙂
PCIe 3.0 bzw. PCIe 3.1 – 8 GT/s je Lane
PCIe 4.0 – 16 GT/s je Lane
PCIe 4.0 – 32 GT/s je Lane
Danke für den Hinweis; Tippfehler behoben 🙂
Viele Grüße,
Patrick