[Review] Western Digital SN850 1TB – Um dos SSDs Gen 4 mais rápidos do planeta!

Hoje, testaremos um SSD NVMe da fabricante taiwanesa Western Digital, do segmento topo de linha, modelo SN850. Neste teste, constataremos o modelo de 1TB que a Western Digital nos enviou para analisarmos.

Ele vem no formato M.2 com barramento de 64Gbps, ou seja, 4 linhas PCIe 4.0, protocolo NVMe 1.4 e capacidades que variam desde 500GB até 2TB apenas. Seu preço geralmente se encontra próximo dos US$229,99, cerca de R$1.300 à R$1.400, o que é um preço elevado, mas de acordo com demais SSDs topo de linha 4.0 de 1TB. A Western Digital afirma que este SSD consegue entregar até 7.000 MB/s e 5.300 MB/s de velocidades sequenciais de leitura e escrita, respectivamente.

Eles oferecem 2 variantes deste SSD, uma com dissipador para ajudar na transferência de calor, que como observaremos no decorrer dos testes, é necessário, e uma edição tradicional sem o dissipador, que possui as mesmas especificações.

Especificações do SSD

A seguir, informações um pouco mais detalhadas sobre o SSD que será testado (unidade de 1TB):

Software SSD

A Western Digital também oferece através de uma página de download em seu website, um programa chamado “WD Dashboard” que oferece diversas opções para gerenciamento e controle de seus produtos, como veremos a seguir.

Como podemos observar acima, o Dashboard oferece uma boa gama de variedade e funções, desde leitura e testes básicos do SSD, ou até mesmo opções para atualização de firmware, o qual iremos abordar mais adiante na análise. E é claro, o que não poderia faltar, controle para o RGB do SSD.

Unboxing

O SSD vem em uma caixa toda elegante com uma imagem representativa do SSD junto de algumas breves especificações técnicas em sua parte traseira.

Construção e acabamento

Sobre sua construção interna, essa linha vem no formato M.2 2280, protocolo NVMe 1.4, vemos também que se trata de um SSD Single-sided, ou seja, possui C.I.s apenas em seu PCB Frontal.

Infelizmente, a Western Digital não nos autorizou para fazer a abertura do SSD para analisarmos sua construção interna.

Controlador
O controlador do SSD é o responsável por fazer todo o gerenciamento de dados, over provisioning e garbage collection, dentre outras funções que ocorrem em segundo plano. E, é claro, isso faz com que o SSD tenha um bom desempenho.

Este SSD usa um controlador desenvolvido pela própria Western Digital, apelidado de WD_Black G2 (20-82-10034-A1), que infelizmente não há muitos detalhes sobre ele disponíveis pelo fabricante. Fora que ele possui 8 canais de comunicação com um barramento maior que 800 MT/s, tendo em vista que cada Die BiCS4 que ele se comunica trabalham neste barramento, não havendo um possível “gargarlo”.

A Western Digital informa que se trata de um controlador com arquitetura ARM de múltiplos núcleos, podendo ser semelhante a outros controladores Gen 4 como os Phison E16 ou E18 que também utilizam núcleos ARM, porém modelos Cortex-R5. Além disto, eles decidiram implementar este controlador com o processo FinFET da TSMC de 16nm para diminuir o consumo elétrico e dissipação de calor em relação as controladoras 28nm.

DRAM Cache ou H.M.B.
Todo SSD topo de linha que visa oferecer um alto desempenho consistente necessita de um buffer para poder armazenar suas tabelas de mapeamento (Flash Translation Layer ou Look-up table). Com isso, ele consegue ter desempenho aleatório melhor e ser mais responsivo.

O SSD consta com 1GB de memória DRAM do tipo DDR4, infelizmente não foi possível abrir o SSD para vermos mais detalhes deste C.I.

NAND Flash
Em relação a seus circuitos integrados de armazenamento, o SSD de 1TB possui 2 chips Nand flashs. Tratam-se de Nands da fabricante japonesa Kioxia modelo BiCS4, conhecida antigamente como Toshiba Memory, sendo neste caso dies de 256Gb (32GiB) contendo 96-Layers de dados com arquitetura Dual-plane, onde cada die possui uma array efficiency de 88% tendo em vista que dos 109 Layers, 96 são reservados para armazenamento de dados.

No caso, ambos os modelos de 1TB e 500GB utilizam dies de 256Gb, enquanto a unidade de 2TB possui dies de 512Gb, fazendo com que a unidade testada possua um total de 32 dies em apenas 2 NANDs Flashs 16DP (16 Dies/Package) com 16 dies dentro de cada NAND Flash. E como podemos observar, cada Dies BiCS4 consegue oferecer um throughput máximo de até 57 MB/s sem mensurar o overhead.

Porém, os dies de 256Gb talvez consigam extrair um pouco mais de performance devido à menor complexidade elétrica e arquitetural do dies, por ter muitos menos blocos por cada plane. No decorrer da análise poderemos observar que o SSD consegue prover algo próximo dos 42,4 MB/s por cada die em um cenário prático com overhead já mensurado, afinal, considerando cerca de 25% de overhead que temos em média, ou seja, cada die oferecendo uns 43 MB/s, seria possível alcançar velocidades de 1.2 GB/s até 1.4 GB/s.

PMIC (Power Delivery)

Assim como qualquer componente eletrônico que exerce algum funcionamento, os SSDs também possuem um nível de consumo de energia que pode variar desde poucos miliwatts  até próximo de 10 watts, beirando o limite de alguns conectores ou slots. O circuito responsável por todo gerenciamento de energia é o PMIC, que significa “Power Management IC“, um circuito eletrônico responsável por prover alimentação para demais componentes. Neste caso, não foi possível observarmos qual o C.I. responsável por não podermos abrir o SSD.

CURIOSIDADES SOBRE O SSD WESTERN DIGITAL SN850 1TB

Da mesma forma que circuitos integrados de memória RAM em um pente de memória sofrem variação, o mesmo ocorre com SSDs, nos quais há casos de mudanças de componentes como controlador e NAND flashs.

Até o momento desta análise, não foi possível encontrar nenhuma outra variação de componentes internos neste line-up de componentes, o que é outro ponto positivo para a Western Digital, embora recentemente lançaram os SN850X que talvez traga dies diferentes, porém trata-se de uma nova SKU.

Problemas de Firmware

A algum tempo atrás diversos usuários na internet estavam reclamando dos SN850 e alguns outros SSDs, onde ao utilizarem estes drives em plataforma AMD com o SSD conectado às lanes controladas pelo PCH ao invés do processador, suas velocidades eram impactadas dramaticamente.

Logo após a Western Digital ter detectado este problema, eles decidiram lançar um novo firmware que corrigiu essa instabilidade, podendo ser atualizado direta e gratuitamente pelo Dashboard.

Mas o que é realmente este Game-mode?

Bom, após diversas horas de estudo, pude entender que o game-mode oferecido pela Western Digital é uma técnica aplicada ao firmware do controlador, aonde ele re-faz alguns ajustes em seus power states. Antes de abordarmos o que ele faz, primeiramente vamos dar uma breve verificado em alguns dos diversos power states que um controlador de SSD costuma possuir.

Como podemos constatar acima, ele possui diversos power states, em seus estados de “idle” quando o SSD está parado ou realizado tarefas preditivas de baixo demanda, ele entra nesses estados para evitar que o SSD superaqueça e gere consumo desnecessário, mas para isso, é necessário realizar essas transições que como podemos ver leva um certo tempo.

O game mode, procura remover os Idle States do SSD fazendo com que ele fique “Active” durante todo tempo, desta maneira removendo estes mili-segundos necessários para realizar tais transações. O que em alguns cenários mais específicos, como, por exemplo, mais dependentes de latência, possa gerar um leve ganho de performance, algo que iremos constatar no decorrer da análise.

METODOLOGIA DE TESTES
Nesta bateria de testes, serão utilizados softwares como Crystal Disk Mark, PCMark 10 (versão paga), IOmeter, 3DMark, ATTO Disk Benchmark, Adobe Premiere, além de utilizar o GTA V para teste de tempo de carregamento de games e tempo de carregamento de Boot do Windows 10 e 11 utilizando o Bootracer.

Importante ressaltar que, quaisquer breves mudanças no sistema operacional, plataforma utilizada seja Intel ou AMD, versão de drivers como Chipset, modelo de processador, modelo de placa mãe, versões do Sistema Operacional, podem gerar resultados com uma diferença deste apresentado, levando isto em conta, a seguir será listado todas as especificações da bancada utilizada, sendo que cada teste realizado foi aferido 3 vezes tendo utilizado a média de cada resultado.

BANCADA DE TESTES
– Sistema Operacional: Windows 10 Pro 64-bit (Build: 21H2) + Windows 11 Pro 64-bit (Build: 21H2)
– Processador: AMD Ryzen 9 5950X (16C/32T) (Frequência fixa em todos os núcleos, 4 GHz)
– Memória RAM: 2 × 16 GB DDR4-3200MHz CL-16 Netac (c/ XMP)
– Placa-mãe: Gigabyte X570s Aorus Elite AX (Bios Ver.: F5c)
– Placa de Vídeo: RTX 3050 Gigabyte Gaming OC (Drivers: 512.xx)
– Armazenamento (OS): SSD Sabrent Rocket 4 Plus 4TB (Firmware: R4PB47.3)
– SSD testado: SSD WD Black SN850 1TB
– Versão drive Chipset AMD X570: 4.03.03.431.
– Windows: Indexação desabilitada para não afetar resultados dos testes.
– Windows: Atualizações do Windows updates desabilitados para não afetar resultados dos testes.
– Windows: A maioria dos aplicativos do Windows desabilitados de rodar em segundo plano.
– Teste Boot Windows: Imagem limpa com apenas drivers e todos os updates.
– Teste de pSLC Cache: O SSD é arrefecido por fans para não gerar thermal throtling, interferindo no resultado.
– Windows: Anti-Vírus desabilitado para diminuir variação de cada Rodada.
– SSDs Testados: Utilizado como disco secundário, com 0% de espaço sendo utilizado e outros testes com 50% de espaço utilizado para representar um cenário realista.

CRYSTALDISKMARK
Realizamos testes sintéticos sequenciais e aleatórios com as seguintes configurações:

Sequencial: 2x 1 GiB (Blocos 1 MiB) 8 Queues 1 Thread

Aleatórios: 2x 1 GiB (Blocos 4 KiB) 1 Queue 1/2/4/8/16 Threads

Podemos observar que o SN850 apresenta ótimos resultados, semelhantes à outros SSDs Gen4 de 1TB e seu modo “game” não fez uma diferença notável neste teste.

Já ao testarmos sua latência podemos observar que seu game mode fez uma diferença um pouco maior, pois este é um dos cenários mais práticos em que podemos notar uma diferença, mas ainda assim foi pequena.

Ao testarmos com 4 threads alocados em 1 fila em testes aleatórios, constatamos que ele apresentou excelentes resultados e seu game mode ,neste cenário, fez uma diferença grande, principalmente na escrita.

Com apenas 1 thread alocada por cada fila, essa diferença foi um pouco mais perceptível em sua leitura, enquanto na sua escrita continuou bem acima, alcançando o primeiro lugar dentre os demais SSDs.

Neste teste, foram feitas 3 configurações de acessos entre diversas configurações de queue depth desde QD1, que representa um uso cotidiano do dia a dia, quanto QD16, que já se torna bem surreal, mais comparável com ambientes virtualizados.

Com isso podemos observar que em sua escrita, novamente, ele consegue ultrapassar com facilidade o anunciado pelo fabricante, sendo que foi testado com parâmetros “mais realísticos” até um certo ponto, pois QD16 é algo surreal para o usuário comum, porém, os fabricantes tem o mal hábito de anunciar velocidades em QD ainda mais ridículas como QD128, QD256, e até 1024, dependendo do fabricante.

ATTO Disk Benchmark QD1 e QD4

Realizamos um teste utilizando o ATTO para observar a velocidade dos SSDs em determinados tamanhos de blocos diferentes. Neste benchmark, foi configurado da seguinte forma:

Blocos: de 512 Bytes até 8 MiB

Tamanho do arquivo: 256MB

Queue Depth: 1 e 4.

O ATTO disk benchmark é um software que faz um teste de velocidade sequencial com arquivos comprimidos, ou seja, para uma simulação em uma carga de transferência de dados como no Windows, geralmente vemos algo em torno dos blocos de 128KB à 1 MiB, agora podemos observar que o Game mode gera uma certa vantagem para o SN850, pois sem ele e em blocos pequenos, o SN850 ficou para trás dos demais SSDs do comparativo. Apenas conforme o tamanho dos blocos ia aumentando que o SN850 toma a liderança até um certo ponto.

Agora com apenas 1 thread, podemos observar que com ou sem o Game mode, o SN850 teve um desempenho melhor do que em QD4. se mantendo mais próximo de alcançar o primeiro lugar.

3DMark – Storage Benchmark

Neste benchmark, são realizados diversos testes voltados a armazenamento, incluindo testes de carregamento de games como Call of Duty Black Ops 4, Overwatch, gravação e streaming com o O.B.S. de uma gameplay à 1080p 60 FPS, instalação de alguns games e transferências de arquivos de pastas de games.

Ao utilizarmos o 3DMark que é uma excelente ferramenta que possui diversos traces bem realísticos e comuns do dia a dia. Podemos observar que aqui o SN850 reina como o SSD mais rápidos que testamos até o momento. E novamente, o Game mode conseguiu fazer ele se afastar dos demais SSDs ainda mais, embora que tenha sido por pouco.

PCMARK 10 – FULL SYSTEM DRIVE BENCHMARK
Neste teste, foi utilizada a ferramenta Storage Test e o teste “Full System Drive Benchmark”, que faz testes leves e pesados no SSD.

Dentre estes traces podemos observar testes como:
– Boot Windows 10
– Adobe After Effects: Iniciar a aplicação até estar pronto para uso
– Adobe Illustrator: Iniciar a aplicação até estar pronto para uso
– Adobe Premiere Pro: Iniciar a aplicação até estar pronto para uso
– Adobe Lightroom: Iniciar a aplicação até estar pronto para uso
– Adobe Photoshop: Iniciar a aplicação até estar pronto para uso
– Battlefield V: Tempo de carregamento até o menu iniciar
– Call of Duty Black Ops 4: Tempo de carregamento até o menu iniciar
– Overwatch: Tempo de carregamento até o menu iniciar
– Usando Adobe After Effects
– Usando Microsoft Excel
– Usado Adobe Illustrator
– Usando Adobe InDesign
– Usando Microsoft PowerPoint
– Usando Adobe Photoshop (Uso intenso)
– Usando Adobe Photoshop (Uso mais leve)
– Copiando 4 arquivos ISOs, 20GB ao total de um disco secundário (Teste de Escrita)
– Realizando a cópia do arquivo ISO (Teste de leitura-escrita)
– Copiando o arquivo ISO para um disco secundário (Leitura)
– Copiando 339 arquivos JPEG (Fotos) para o disco sendo testado (Escrita)
– Criando cópias destes arquivos JPEG (Leitura-Escrita)
– Copiando 339 arquivos JPEG (Fotos) para outro disco (Leitura)

Já ao utilizarmos o mais conhecido PCMark10 com a suite de testes de Storage mais voltado ao ramo profissional com diversas traces de mundo real, podemos observar que o SN850, novamente, reina supremo na primeira colocação. E neste cenários o Game-Mode consegue alavancar o SSD ainda mais a frente dos demais competidores.

TESTE DE PROJETO – Adobe Premiere Pro 2021
A seguir, utilizamos o Adobe Premiere para medir o tempo médio de abertura de um projeto de cerca de 16.5GB com resolução 4K, 120Mbps de bitrate, cheio de efeitos até que estivesse pronto para edição. Ressaltando apenas que o SSD testado é sempre como drive secundário sem o sistema operacional instalado, pois isso poderia afetar o resultado, gerando inconsistências.

Agora, ao carregarmos este projeto dentro do SSD, podemos observar que ele apresentou o segundo melhor resultado do comparativo, tendo quase um empate técnico com o primeiro colocado, o que é um excelente ponto positivo para cenários profissionais como este.

TESTE DE TEMPO DE CARREGAMENTO DE GAMES E WINDOWS
Fizemos uma comparação entre múltiplos SSDs e um HD, utilizando uma instalação limpa do Windows 10 Build 21H1 junto do GTA 5 abrindo o modo campanha. O teste consiste no melhor resultado após três boots seguidos do sistema, considerando o tempo total até finalizar na área de trabalho com o score informado pelo aplicativo. Por isso, é mais lento do que o boot até mostrar a tela da área de trabalho. 

Ao utilizarmos o jogo GTA V, vemos que ele teve um incrível resultado, ficando entre os top 3 SSDs.

Podemos constatar acima que ele conseguiu apresentar resultados satisfatórios, mas acabou ficando para trás dos demais SSDs do comparativo, porém, alguns segundos à mais para iniciar o sistema não atrapalha ninguém. Considerando que, neste programa consta deste o tempo de boot até o carregamento dos últimos drivers do OS. O que neste caso é feito uma instalação limpa com apenas drivers de sistema operacional, como de Rede, Wire-less + Bluetooth, Áudio, Drivers Nvidia, PCH dentre outros.

TESTE DE VELOCIDADE SUSTENTADA | SLC CACHING
Boa parte de SSDs no mercado atualmente utiliza como base a tecnologia de SLC Caching, em que certo percentual de sua capacidade de armazenamento, seja ele MLC (2 bits p/ célula), TLC (3 bits p/ célula) ou QLC (4 bits p/ célula), é usado para armazenar apenas 1 bit por célula. No caso, é usada como um buffer de escrita e leitura, em que o controlador inicia a gravação e quando o Buffer se esgota ele escreve nas NAND Flash nativas (MLC / TLC / QLC).

Através do IOmeter, podemos ter uma ideia do volume de SLC cache deste SSD, já que o fabricante muita vezes não informa este valor. Pelos testes que realizamos, foi possível constatar que ele possui um volume de pSLC Cache híbrido, cerca de 300GB, que conseguiu manter velocidade média de ~ 5713 MB/s até o fim do buffer, o que foi um ótimo resultado.

Após ele ter gravado 300GB, ele começou a escrever nos blocos programados nativamente como TLC, aonde gravou de 300GB até 306GB, o que representa sua velocidade nativa cuja média foi de 2215 MB/s, logo após, começou o processo de datafolding/copyback, onde ele precisou reprogramar os blocos que estavam como pSLC de volta para TLC, o que gera um overhead maior e uma maior queda de performance, onde sua velocidade média despencou para cerca de até 1358 MB/s.

A Western Digital felizmente possui um ótimo design de pSLC Cache chamado por eles de nCache 4.0 que é bem similar ao Turbo Write da Samsung (SLC Cache), aonde este design é híbrido, pois ele possui tanto um volume estático de 12GB, junto de um volume mais massivo de 288GB que diminui conforme o SSD vai se enchendo. E como poderemos observar a seguir, isto trás inúmeras vantagens como, desempenho, e durabilidade.,

Realizamos também um teste para ver quanto tempo o SSD levaria para recuperar parte de seu Buffer e, no decorrer da nossa bateria de testes, que vai de 30 segundos até 2 horas em idle, utilizando o TRIM e gargabe collection vs TRIM/GC não utilizados. E durante este período vemos que em até menos de 30 segundos ele recupera seu volume inteiro estático de 12GB, porém, seu volume dinâmico não se recuperou, o que é um ponto negativo, mas isto representa um cenário que não ocorre no dia a dia, e sim apenas para ver o quão bem otimizado o drive se encontra.

Agora quando utilizamos o TRIM junto da garbage collection, podemos observar que ele recuperou uma imensa quantidade de seu volume de pSLC Cache, portanto, foi super eficiente em cenários mais realisticos como esse, aonde uma simples formatação ou rodar o TRIM e algum tempo em idle recupera boa parte de seu volume.

TESTE DE CÓPIA DE ARQUIVOS
Neste teste, será foi feita a cópia dos arquivos ISOs e do CSGO de uma RAM Disk para o SSD para ver como ele se sai. Foram utilizadas a ISO do Windows 10 21H1 de 6.25GB (1 arquivo) e sua versão extraída com o Winrar para uma pasta contendo 1.874 arquivos menores juntos da Pasta de instalação do CSGO de 25.2GB. 

Ao utilizarmos a imagem do windows 10 compactada para um arquivo .rar podemos observar que ele novamente apresentou ótimos resultados, mantendo outro empate técnico com o Sabrent, levando ele ao topo da tabela.

Ao utilizarmos pastas descompactadas como a do CSGO, por exemplo, de mais de 25GB, ele ainda sim teve um excelente resultado, mas acabou sendo ultrapassado por outros SSDs do comparativo.

TESTE DE TEMPERATURA
Neste trecho da análise, observaremos a temperatura do SSD durante um teste de stress, onde o SSD recebe arquivos de forma contínua, para podermos saber se houve algum thermal throtling com seus componentes internos que pudessem gerar algum gargalo ou perda de performance.

Como podemos observar no gráfico acima, mesmo com o uso do dissipador massivo que já acompanha o produto, ele ainda sim esquenta bastante, aonde ocorreu throtling no SSD devido as altas temperaturas. Pois o SSD vem configurado da seguinte forma, ao atingir 84ºC – 88ºC ele começa a fazer throtling, porém já foi possível detectar um certo nível de throtling com essas temperaturas.

Portanto minha recomendação seria que ao adquirir este SSD, certifiquem-se que a placa mãe possua ao menos um dissipador de calor, ou caso ela não possua, tentem achar o modelo que acompanha o dissipador de fábrica.

Conclusão

Levando tudo isso em conta, realmente será que vale a pena investir neste SSD?

Sem sombras de dúvidas, pois trata-se de um SSD com desempenho fantástico em diversos cenários, tanto casual como para jogadores, quanto para cenários mais profissionais que irão utilizá-lo para trabalhar. Obviamente possui algumas desvantagens, como seu preço que costuma ser meio “SALGADO” especialmente se for adquirido a unidade com o dissipador de calor pré-instalado de fábrica.

VANTAGENS

• Velocidade Sequencial excelentes comparadas a demais SSDs Gen 4.0
• Velocidades Aleatória excelentes também
• Ótimos resultados de latência
• Excelente desempenho prático e até em cenários profissionais
• Construção interna excelente, excelente controlador com dies de boa qualidade
• Pouca, ou nenhuma variação de componentes Internos
• Volume de pSLC Cache imenso
• Velocidade de gravação pós pSLC Cache (Sustentada) excelente
• Volume de pSLC Cache estático se recupera instantaneamente
• Possui Software de Gerenciamento com diversas funcionalidades
• Excelente nível de durabilidade
• Garantia de 5 Anos no Brasil

DESVANTAGENS

• Sofre de thermal throttling em cenários de cargas intensas ou longos
• Volume de pSLC Cache dinâmico demora para se recuperar
• Não possui criptografia
• Preço meio elevado em comparação à alguns outros modelos Gen 4.

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