前幾年 SSD 介面百家爭鳴,SATA、SATA Express、mSATA、M.2 到 U.2,搞的人一團混亂,不知該何去何從。 M.2、U.2、PCIe card 的速度較快,mSATA、M.2 的體積較小,最近漸漸態勢明朗,兼具兩種優勢的 M.2 在亂軍中殺出重圍,一統江湖指日可待。

 

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前幾年引領風騷的 MiniPCIe 介面,輕薄短小的體積,能使用 SSD 、又可以支援 Wifi、3G 等各種擴充裝置,推出後迅速取得巨大的成功。但 MiniPCIe 只能走 SATA III 或 PCIe x1 訊號,隨著 NVMe 規範推出, SSD 速度越來越快,無法完全發揮效能的 MiniPCIe 顯然需要改革。就一般使用者而言,CPU / DRAM 其實都效能過剩,如果覺得電腦不夠快,瓶頸多半發生在儲存裝置上。人心思變,要能完全發揮 SSD 的效能,一個方法是直接做成 PCIe 卡的形式,另一條路是再提昇 SATA 的能力,SATA Express、U.2 就是尋著這條路走。 U.2 是 Intel 力推的規格,大家應該知道,這幾年 Intel 力推的規格,通常都沒有好下場…  M.2 則是另闢蹊徑,可以說是超小型的 PCIe 卡,也可以說是 MiniPCIe 的進化版,設計概念類似,兩者都可以支援 SSD 及各種擴充裝置。對於 Wifi、Bluetooth、GPS 這些裝置來說,差別只是 M.2 的 PCB 尺寸略小一點;M.2 / Mini-PCIe 兩者主要的差別在於對 SSD 的支援,M.2 可支援到 PCIe x4 ,理論速率是 Mini-PCIe 的四倍。集結了體積、速度跟擴充性等優點,M.2 迅速搶佔訴求輕薄高效的筆電市場。市場成長之後,連成本都成為優勢,近年新推出的主機板上 M.2 已是標準配備。

 

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左上:HDD / 右上:SATA SSD /  左下:M.2 SSD

讀取速度 SATA SSD 大概是 HDD 的五倍,M.2 SSD 又大概是 SATA SSD 的五倍。

 

M.2,前身為Next Generation Form Factor (NGFF),具有靈活的物理規範,允許更多種類的模組寬度與長度,並與更高階的介面相配,使 M.2 比 mSATA 更適合日常應用。

除了支援傳統的 AHCI,M.2 還支援 NVM Express(NVMe)作為 M.2 PCI Express SSD 的邏輯裝置介面。支援 AHCI 能確保對傳統 SATA 裝置和傳統作業系統的向下相容性,而採用NVM Express 的設計則能充分利用 PCI Express 儲存裝置的高效能。

 

NVMe:高效 PCIe 儲存裝置控制介面規範,主要用於通過 PCIe 匯流排與電腦連接的非揮發性記憶體裝置。相比此前機械硬碟機時代的 AHCI,NVMe/NVMHCI 降低了 I/O 操作等待時間、提升同一時間內的操作數、更大容量的操作隊列等。

 

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M.2有A~M多種不同的接頭形式 (key),目前有在使用的只有四種:A / B / E / M。因為內部介面不同,A / E 主要用在 wifi / bluetooth,B / M 主要用在 storage ,主流的 PCIe SSD 都是走 M key。

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M.2 connector 只能有1種 key,不過 module card 可以同時支援2種 key。

 

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M.2 的 module 有各種不同的長度跟寬度,以一組 4 位數字表示,前兩碼表示寬度、後兩碼表示長度,例如 2280 意指寬 22mm、長 80mm 的 module。

這樣聽起來好像很複雜?不同 key 跟尺寸排列組合,可能的選項也太多種?還好,對消費者而言,新一代的 M.2 SSD 只有一種規格:2280M key 。下圖截自原價屋,可以看到目前 mSATA、U.2、PCI-E 介面 SSD 都快要絕跡,而 M.2 SSD 均為 2280 的尺寸。

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M.2 connector 規範定義了三種不同高度,需要省空間的話,可以把高低兩種 connector 疊在一起。下圖取自 ASRock ,一組 E key for Wifi、一組 M key for SSD,是目前主機板的標準作法。

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附錄:M.2 細項規格

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尺寸

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高度

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編碼定義

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Key B pin define

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Key E pin define

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Key M pin define

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