SSD-Guide + Einkaufsratgeber: Alles, was man über SSDs wissen muss auf einen Blick

Ein Solid State Drive, oder auch Solid State Disk (SSD), verwendet nichtflüchtigen Flashspeicher für die Datenspeicherung. Nichtflüchtig bedeutet, dass die hinterlegten Daten auch ohne aktive Stromzufuhr dauerhaft gespeichert werden. Arbeitsspeicher zum Beispiel verwendet ebenfalls Flashspeicher, allerdings ist dieser flüchtig und bei unterbrochener Stromzufuhr gehen die gespeicherten Daten verloren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Festplatten (HDDs), verwenden SSDs keine beweglichen Bauteile und erzeugen dadurch keine Betriebsgeräusche oder Vibrationen. Auch in Punkto Wärmeentwicklung, Geschwindigkeit und Stromverbrauch sind die nichtflüchtigen Flashspeicher den Datenträgern mit Magnetscheiben deutlich überlegen.

Bei den klassischen SSDs hat sich der 2,5-Zoll-Formfaktor als physikalische Größeneinheit durchgesetzt. Diese weisen stets eine Größe von 70 mal 100 Millimetern auf. Diese Maße sind durch den Standard vorgegeben. Nicht standardisiert ist die Höhe, daher kann diese je nach Hersteller, Modell und Kapazität des Datenträgers teils unterschiedlich ausfallen. Am gängigsten sind SSDs mit sieben oder neun Millimetern Bauhöhe. 2,5-Zoll-SSDs können in den meisten Gehäusen in einem Laufwerkskäfig oder an speziellen, für 2,5-Zoll-Datenträger vorgesehenen Plätzen, verbaut werden. 2,5″-SSDs werden über ein separates Kabel vom Netzteil mit Strom versorgt, während ein weiteres SATA-Kabel die Datenverbindung zum Mainboard herstellt.

M.2 wurde anfangs auch als Next Generation Form Factor (NGFF) bezeichnet und ist der physische Steckplatz auf dem Mainboard. Dieser kann intern über SATA oder PCIe (oder beides) angebunden sein. M.2-SSDs sind immer 22 Millimeter breit. In der Länge haben sich vier Standards etabliert: 42 mm, 60 mm, 80 mm und 110 mm. Der Formfaktor einer M.2-SSD setzt sich aus ihrer Breite und ihrer Länge zusammen: 2242, 2260, 2280 und 22110. Im Mainstream-Segment haben sich M.2-SSDs im 2280-Format durchgesetzt und sind am weitesten verbreitet. Die Montage erfolgt in einen kompatiblem M.2-Steckplatz direkt auf dem Mainboard, zusätzliche Kabel zur Datenverbindung oder Stromversorgung werden nicht benötigt.

PCIe-SSDs werden direkt in einem PCI-Express-Slot des Mainboards verwendet. Je nach Hersteller und Kapazität fallen Länge und Breite dieser SSDs unterschiedlich aus. Durch den PCIe-Standard ist jedoch die Bauhöhe auf zwei Varianten begrenzt: Full-Size und Low-Profile. Die meisten PCIe-SSDs werden in Low-Profile-Bauweise angeboten und oftmals mit einer zusätzlichen Full-Size-Slotblende ausgeliefert. Eine zusätzliche Verbindung zum Mainboard oder Netzteil ist nicht nötig, da die Stromversorgung und Datenübertragung über den PCIe-Steckplatz erfolgen. PCIe-SSDs werden in der Regel in Workstations oder Servern verwendet und kommen in Gaming-PCs eher selten zum Einsatz.

SATA ist die gängige Abkürzung für Serial ATA (Serial AT Attachment) und eine Schnittstelle für den Datenaustausch mit Datenspeichergeräten. Der Serial ATA-Standard wurde aus dem älteren ATA-Standard entwickelt und im Jahre 2000 veröffentlicht. Die dritte und aktuelle Revision Serial ATA 6,0 Gbit/s (auch SATA6G, SATA III, SATA3, SATA-600) ermöglicht eine Datenübertragung mit bis zu 4,8 Gbit/s (600 Mbyte/s). Für HDDs heute wie damals ein utopischer Wert. Auch heute erreichen Festplatten keine Transferraten die den SATA-Standard ins Schwitzen bringen könnten. Für moderne SSDs ist dies jedoch kein Problem. SATA war nie für Nutzung mit schnellem Flashspeicher konzipiert und stößt, bedingt durch das Alter bzw. die technischen Limitierungen, längst an seine Grenzen.

NVMe oder auch NVM Express steht für Non Volatile Memory Express und ist ein Protokoll, das der Datenübertragung über die PCI-Express-Schnittstelle dient. Die Verbindung der SSD erfolgt über einen M.2- oder PCIe-Steckplatz. Speziell für Flashspeicher entwickelt, ermöglicht das NVMe-Protokoll deutlich höhere Geschwindigkeiten als das AHCI-Protokoll des SATA-Standards. Anfänglich nur für Server- und High-End-Systeme konzipiert, wird NVMe jedoch auch im Mainstream- bzw. Heimanwenderbereich zunehmend beliebter.

Datenübertragungs-Protokolle

Die Datenübertragungsrate einer SSD besteht aus zwei Werten: der Schreib- und der Lesegeschwindigkeit. In Megabytes pro Sekunde wird angegeben, wie schnell Daten auf dem Flash-Speicher abgelegt oder von ihm abgerufen werden können.

Einer SATA-SSD wird hier durch das AHCI-Protokoll eine klare Grenze gesetzt: 600 MB/s. Diesen Wert erreichen moderne SSDs mit SATA-Anbindung nicht ganz. Die Leistung liegt hier durchschnittlich bei circa 550 MB/s beim Lesen und 500 MB/s beim Schreiben.

Mit einer NVMe-SSD werden deutlich höhere Werte erreicht, abhängig von der Anbindung. Während sich beim AHCI-Protokoll nur eine Verbindung (Lane) gleichzeitg nutzen lässt, ermöglicht das NVMe-Protokoll die simultane Nutzung mehrerer Lanes. PCIe- und M.2-SSDs, angebunden mit 4 Lanes, können einen theoretischen Maximalwert von 4.000 MB/s (PCIe 3.0) erreichen. NVMe-SSDs für Endverbraucher bewegen sich durchschnittlich in einem Bereich von ca. 2.000 MB/s bei der Leserate und 1.500 MB/s bei der Schreibgeschwindigkeit. Spitzenmodelle erreichen hier auch Werte von 3.500 MB/s lesend und 3.300 MB/s schreibend. Serverorientierte High-End-SSDs setzen noch einen oben drauf und liefern Leseraten von bis zu 6.800 MB/s und Schreibgeschwindigkeiten von 6.000 MB/s. Für diese Werte wird jedoch auf eine Anbindung mit 8 Lanes und einen PCIe-x8-Steckplatz vorausgesetzt.

Mit PCIe 4.0 verdoppelt sich die Datentransferrate von 8 GT/s auf 16 GT/s. Das erlaubt eine maximale Nettodatenrate von rund 2 GByte/s pro Lane. Eine kompatible M.2-SSD angebunden über vier PCIe-4.0-Lanes kann so theoretisch doppelt so schnell Lesen und Schreiben wie an einem M.2-Steckplatz mit PCIe-3.0-Anbindung. Erste Benchmarks zeigen einen Geschwindigkeitsschub beim Transfer von großen Datenpaketen. Sequentielle Vorgänge erhalten einen spürbaren Geshwindigkeitsschub, während zufällige Zugriffe wenig bis kaum profitieren.

Weitere Kennzahlen von SSDs

Neben der Schnittstelle, dem übertragungsprotokoll und der daraus bedingten Datenübertragungsrate gibt es weitere Werte, die die Leistung einer SSD definieren. Bei SATA-SSDs liegen die Leistungswerte meist relativ eng beieinander. Bei NVMe-SSDs kann es hier aber zu großen Unterschieden zwischen einzelnen Modellen kommen, je nach Art der Anbindung und des verwendeten Protokolls (siehe SATA6G vs NVMe).

Kapazität

Die Kapazität einer SSD gibt an, wie viele Daten gespeichert werden können. Die gängigsten Kapazitäten sind 120 GB, 240 GB, 500 GB, 1 TB, 2 TB und 4 TB. Je nach Hersteller und Modell kann es auch Zwischengrößen geben. Manche Hersteller bieten zudem Modelle mit bis zu 30 TB Kapazität an, welche jedoch hauptsächlich an den Server-Bereich gerichtet sind. Bei einigen SSD-Serien kann die Kapazität einen Einfluss auf die Lese- und Schreibgeschwindigkeiten haben. Diese fallen bei höherkapazitiven SSDs einer Serie oft besser aus als bei Modellen mit kleineren Speichergrößen. Die Unterschiede sind jedoch meistens nur marginal.

TBW

Die Speicherchips einer SSD fallen einem gewissen Verschleiß zum Opfer. Der Flashspeicher hält nur einer bestimmten Anzahl an Speicherzyklen stand, bis er versagt und nicht mehr beschrieben werden kann. Die Hersteller geben für ihre SSD-Datenträger daher eine Belastbarkeitsgrenze bzw. Schreiblast in TBW – Terabytes Written oder Total Bytes to be written – an. Diese Angabe garantiert eine Mindestbeschreibbarkeit der SSD mit der angegebenen Datenmenge.
Zur Orientierung: Eine SSD mit einer TBW von 150 kann über einen Zeitraum von 10 Jahren täglich mit 40 GB an Daten beschrieben werden, bevor die ersten Zellen ihren Dienst einstellen. Für den normalen Endverbraucher sind das sehr unwahrscheinliche Werte, zumal es sich stets um eine Mindestangabe mit Spielraum nach oben handelt.

Datenleitungen/Lanes

Bei PCIe-SSDs gilt es zusätzlich auch auf die vom Mainboard verwendete Anzahl der Lanes zu achten: Manche Boards nutzen zur Anbindung von PCIe-Datenträgern zum Beispiel nur zwei statt vier PCIe-3.0-Lanes oder gar den langsameren PCIe-2.0-Standard.
Was vielleicht nicht jeder weiß: Ein Mainboard hat nur eine bestimmte Anzahl an Datenleitungen, die genutzt werden können. Diese sind vom Prozessor und dem Chipsatz des Mainboards abhängig. Meist haben Mainboards mehr Anschlüsse, als gleichzeitig genutzt werden können. Hierzu findet man auf den Produktseiten der Hersteller oder im Handbuch des Mainboards alle Angaben und Einschränkungen. Zum Beispiel kann das Verwenden einer M.2-PCIe-SSD dazu führen, dass mehrere SATA-Ports nicht genutzt werden können oder sich die PCIe-Lane-Anbindung eines PCIe-Slots ändert.

IOPS

Mit IOPS – Input/Output Operations Per Second – wird angegeben, wie viele Ein- und Ausgabe-Operationen eine SSD pro Sekunde ausführen kann. Hier unterscheidet man grundsätzlich in zwei Arten: sequentiell und zufällig. Bei einem sequentiellen Zugriff werden große Daten am Stück über einen längeren Zeitraum transferiert. Dies stellt für moderne SSDs kein Problem dar und alle SSDs liefern hier meist gute Werte ab. Bei einem zufälligen Zugriff hingegen, werden viele kleine Daten abgerufen. Dies ist weitaus fordernder für die Datenträger. Hierbei können sich große Unterschiede zwischen SSDs verschiedener Hersteller und Modelle auftun.

Generell lässt sich sagen: Je höher die Werte, desto besser die SSD. Im normalen Alltag dürften sich exorbitante Werte jedoch kaum bemerkbar machen. Diese spielen nur bei extremen Belastungen eine Rolle, wie sie im Business- und Server-Bereich auftreten.

Gleiches gilt für die M.2-Slots auf dem Mainboard. Einige M.2-Steckplätze können nur mit Key B+M SSDs bestückt werden, da sie zwei Trennstege im Steckkontakt haben und so zwei Einkerbungen in der SSD-Steckleiste voraussetzen. M.2-Steckplätze mit nur einem Trennsteg können jeweils nur die kompatible Key B oder Key M M.2-SSD aufnehmen.

Ein weiterer Hinweis zur Unterscheidung können die vom Hersteller angegebenen Lese- und Schreibgeschwindigkeiten sein. Diese sollten auf der Produktwebseite sowie der Verpackung der SSD präsent sein. Ein SATA-SSD-Datenträger kann die durch die Anbindung limitierte Datentransferrate von 600 MB/s nicht überschreiten. Liegen die Herstellerangaben über diesem Wert, muss es sich um eine SSD mit NVMe-Protokoll und PCIe-Anbindung handeln.

Besondere Lösungen

Adapterkarten

Auch bei älteren Mainboards ohne M.2-Steckplatz muss man nicht auf schnelle NVMe-SSDs verzichten. Diese können problemlos über verschiedene Adapterkarten nachgerüstet werden, sofern ein PCIe-Slot frei ist. Zu den Adapterkarten für M.2-SSDs in unserem Shop geht es hier: M.2-Adapterkarten.

SSD-Kühllösungen

Aufgrund der hohen Leistung können M.2- und PCIe-SSDs bei hoher Belastung sehr warm werden. In solchen Fällen reduziert die SSD automatisch die eigene Leistung, damit die empfindliche Elektronik nicht beschädigt wird. Um diese Leistungseinbußen zu vermeiden, werden PCIe-SSDs meist bereits mit einer vorinstallierten Kühllösung ausgestattet. Bei M.2-SSDs ist dies relativ selten, weshalb einige Hersteller optionale Kühlkörper zur Nachrüstung anbieten.

Die einfachste Variante die eigene M.2-SSD mit einer Kühlung auszustatten sind passive Luft-Kühler. Diese gibt es von verschiedenen Herstellern in unterschiedlichen Größen und Ausführungen. Selbst Kühlkörper zur Einbindung in einen Wasserkühlkreislauf gibt es. Den Bedarf an zusätzlicher Kühlung von NVMe-SSDs haben auch einige Mainboard-Hersteller erkannt. So integrieren immer mehr Board-Designs eigene Kühllösungen für M.2-SSDs um die hitzigen Datenspeicher auf Temperaturen zu halten.

In unserem Caseking-Shop gibt es selbstverständlich die besten SSD-Kühlungen für herausragende Leistungen: Hier geht es zu den Wasserkühlungen für SSDs und hier zu den Luftkühlungen für SSDs.

RGB-Komponenten

Der RGB-Trend macht auch vor SSDs nicht halt. Hier gibt es mittlerweile verschiedenste Lösungen rund um das beliebte Modding-Thema. LEDs findet sich in nachrüstbaren Kühlkörpern, optionalen Adapterkarten oder sind bereits ab Werk in die Datenspeicher integriert. Trendgerecht lassen sich die LEDs meist über die Software des Mainboards steuern und mit dem Rest des Setups synchronisieren.