Все про SSD M.2

Твердотельные накопители — это разновидность носителей, которые сохраняют постоянные данные на твердотельной флэш-памяти. В отличие от жесткого диска (HDD), SSD не имеет движущихся частей, которые могут сломаться или раскрутиться вверх или вниз. Спецификация интерфейса M.2 SSD изначально была известна как форм-фактор следующего поколения, но название было изменено на M.2 (произносится как M-dot-2). Твердотельные накопители M.2 полезны для тех, кто собирает или модернизирует персональный компьютер (ПК) или ноутбук для таких случаев использования, как игры, 3D-анимация, редактирование видео или передача больших файлов. M.2 поддерживает несколько протоколов и приложений, таких как Peripheral Component Interconnect Express (PCIe) и SATA. Продукты, совместимые с M.2, также не ограничиваются твердотельными накопителями. Спецификация также поддерживает такие протоколы, как универсальные последовательные шины (USB) и Wi-Fi, и может использоваться в графических картах и картах-ускорителях искусственного интеллекта, использующих спецификацию M.2. Спецификация форм-фактора M.2 была определена Международной организацией SATA, а также PCI Special Interest Group — консорциумом поставщиков технологической отрасли.


Как работает твердотельный накопитель M.2?

Модули M.2 могут интегрироваться с такими классами устройств, как Wi-Fi, Bluetooth, связь ближнего радиуса действия и беспроводные глобальные сети. Но форм-факторы M.2 чаще всего ассоциируются с твердотельными накопителями для хранения данных. Дискам M.2 не нужен кабель для подключения к материнской плате. Вместо этого они подключаются непосредственно к материнской плате через специальный разъем M.2. Твердотельный накопитель M.2 можно использовать как с протоколами SATA, так и с PCIe. SATA — это стандарт для подключения и передачи данных с жестких дисков на компьютерные системы. PCIe, стандарт шины последовательного расширения, используется для подключения компьютера к одному или нескольким периферийным устройствам. Твердотельные накопители M.2 также поддерживают накопители с энергонезависимой памятью PCIe Express (NVMe). NVMe может увеличить скорость передачи данных между клиентскими системами и твердотельными накопителями по шине PCIe. Поддержка NVMe была разработана для уменьшения узких мест и повышения производительности. Это также позволяет увеличить параллельную обработку запросов на чтение и запись. Благодаря своей конструкции поддержка NVMe может увеличить пропускную способность до пяти раз по сравнению с моделями SATA M.2 и может позволить компьютеру обеспечить более высокую производительность для таких задач, как передача файлов.

    Твердотельные накопители M.2 также могут быть односторонними или двусторонними. Односторонние платы M.2 используются там, где пространство ограничено, например, в ультратонких ноутбуках. Двусторонние чипы, однако, занимают больше физического места, но имеют большую емкость памяти. Устройство M.2 имеет выемки на одном конце, которые действуют как разъемы, называемые ключами модуля. Модули M.2 имеют прямоугольную форму. Краевой соединитель расположен на одной стороне с монтажным отверстием на противоположной стороне. Краевой разъем имеет 75 позиций и до 67 контактов. Каждый контакт рассчитан на 50 вольт и 0,5 ампер.


Форм-фактор твердотельного накопителя M.2

Как правило, твердотельные накопители M.2 имеют ширину 22 мм и длину 60 или 80 мм; хотя длина карты может варьироваться. Размер карты определяется четырех- или пятизначным числом. Первые две цифры — ширина, остальные — длина. Например, карта 2260 имеет ширину 22 мм и длину 60 мм. Более длинные диски M.2 обычно содержат больше микросхем NAND для дополнительной емкости. Другие размеры включают:


  • 2280 -- 22 мм x 80 мм
  • 2230 -- 22 мм х 30 мм
  • 2242 -- 22 мм х 42 мм
  • 2260 -- 22 мм x 60 мм
  • 22110 -- 22 мм x 110 мм

Ширина 22 мм является стандартной для настольных компьютеров и ноутбуков. Карта длиной 80 мм или 110 мм может содержать восемь микросхем NAND емкостью 2 терабайта (ТБ).


Клавиши модуля M.2

Клавиши — выемки на краевых разъемах модулей M.2 — позволяют определить тип продукта M.2.



Список ключей модуля SSD M.2, включая идентификаторы ключей, расположение PIN-кодов и интерфейсы.


Модули твердотельных накопителей M.2 подключаются к печатным платам через разъемы с обеих сторон. В отличие от mSATA, карты M.2 SSD имеют два типа разъемов, также известных как разъемы: разъемы с ключом B и разъемы с ключом M. Одна карта также может иметь оба типа ключей. Тип ключа определяет количество линий PCIe, которые поддерживает сокет. Ключ B содержит одну или две линии PCI Express, а ключ M содержит до четырех линий PCIe. Краевой разъем ключа B имеет ширину в шесть контактов, а крайний разъем ключа M — в пять контактов. Для беспроводных адаптеров Wi-Fi и Bluetooth карты M.2 предназначены для слотов A и E на материнской плате. Большинство беспроводных карт M.2 поддерживают слоты для ключей A и E.


Плюсы и минусы твердотельного накопителя M.2

Преимущества использования твердотельного накопителя M.2 включают в себя:

  • Размер и емкость. В ноутбуке твердотельный накопитель M.2 занимает гораздо меньше места и потребляет гораздо меньше энергии, чем стандартный твердотельный накопитель с интерфейсом SATA или Serial-Attached SCSI (SAS). Однако, если в мобильном устройстве требуется большая емкость для хранения, другие форм-факторы, вероятно, будут более подходящими.
  • Производительность. Твердотельный накопитель M.2, основанный на спецификациях NVMe, например, может читать и записывать гораздо быстрее, чем твердотельные накопители SATA или SAS.
  • Гибкий интерфейс. Твердотельный накопитель M.2 поддерживает PCIe, SATA, USB 3.0, Bluetooth и Wi-Fi. Если пользователь приобретет ноутбук с интерфейсом M.2, у него будет множество вариантов конфигурации периферийного оборудования.


Однако к недостаткам твердотельных накопителей M.2 относятся:

  • Цена. Твердотельный накопитель M.2 стоит дороже, чем твердотельный накопитель SATA. Цены на 2,5-дюймовые твердотельные накопители SATA резко упали, поскольку они производятся в большем количестве.
  • Ограниченная мощность. В то время как 1 ТБ или 2 ТБ, вероятно, достаточно для большинства мобильных приложений, для корпоративных систем хранения данных требуется более высокая емкость.


Каковы варианты покупки твердотельного накопителя M.2?

Карты M.2 обычно используются в новых мобильных вычислительных устройствах. Поскольку форм-фактор отличается от карт mSATA, твердотельные накопители M.2 несовместимы со старыми системами и могут не подходить для больших корпоративных устройств хранения данных. Однако поставщики корпоративных хранилищ начинают включать твердотельные накопители M.2 в свои гибридные массивы и массивы хранения данных на основе флэш-памяти. Даже при ограниченной емкости размер и плотность твердотельных накопителей M.2 по-прежнему позволяют поставщикам хранилищ размещать большой объем высокопроизводительной емкости на небольшой площади. Некоторые примеры различных твердотельных накопителей M.2 на выбор включают Adata XPG SX8200 Pro или Samsung 970 EVO Plus. Характеристики производительности хранилища для твердотельного накопителя Adata M.2 включают емкость хранилища от 256 гигабайт (ГБ) до 2 ТБ со скоростью чтения и последовательной записи до 3500 МБ и 3000 МБ в секунду соответственно. Среднее время наработки на отказ (MTBF) оценивается в 2 миллиона часов. Однако скорость произвольного доступа ниже по сравнению с другими вариантами — это означает, что скорость хранения может быть сравнительно ниже.


Производители M.2 накопителей

Цена твердотельного накопителя M.2 емкостью 2 ТБ обычно колеблется от 150 до 200 долларов; меньшие емкости значительно дешевле: твердотельные накопители M.2 емкостью 256 ГБ доступны примерно за 50 долларов. Как отмечалось выше, Adata и Samsung, например, продают множество твердотельных накопителей M.2 разной емкости. Другие поставщики твердотельных накопителей M.2 включают:

  • Crucial, принадлежащая Micron Technology
  • Кингстон Технологии
  • Плекстор
  • Команда Группа
  • Тошиба

Кроме того, Intel является крупнейшим поставщиком беспроводных адаптеров M.2.


Как выбрать твердотельный накопитель M.2?

Диски M.2 SATA и диски M.2 NVMe становятся стандартной рекомендацией для новых сборок и обновлений ПК, поскольку они становятся менее дорогими и более популярными. Первое, что следует учитывать при планировании покупки устройства M.2 для компьютера, — это наличие у него одного или двух разъемов M.2. Если ноутбук совместим со спецификациями M.2, он будет иметь физический интерфейс, а операционная система устройства уже должна включать необходимые драйверы Advanced Host Controller Interface, необходимые для установки карты памяти M.2. Также может потребоваться внести изменения в базовую систему ввода-вывода устройства, чтобы оно могло распознавать хранилище M.2. Если компьютер будет использоваться в основном для повседневных задач или игр, то диска M.2 SATA должно хватить. Однако, если пользователю нужна наилучшая скорость вычислений или требуется высокая скорость последовательного чтения и записи для таких сценариев использования, как редактирование видео 4K или передача больших файлов, следует выбрать накопитель M.2 NVMe. Если на материнской плате нет слота M.2, то пользователь может получить диск M.2 на карте, которую предоставляют такие производители, как Asus или MSI. Они помещают диск M.2 на карту расширения PCIe, что позволяет использовать M.2 через слоты PCIe.


В чем разница между твердотельными накопителями M.2, mSATA и NVMe?

M.2 обычно называют заменой mSATA, но твердотельные накопители mSATA все еще существуют и могут продолжать существовать в течение некоторого времени, особенно на платформах ноутбуков, поддерживающих этот форм-фактор. Поскольку карты M.2 и mSATA разные и имеют разные разъемы, их нельзя подключать к одним и тем же устройствам, а это означает, что у них обоих есть свои варианты использования. 


M.2 — это форм-фактор, который может принимать форму твердотельного накопителя SATA или твердотельного накопителя PCIe NVMe.


Форм-факторы твердотельных накопителей Micron Technology M600 (слева направо): твердотельный накопитель mSATA, твердотельный накопитель M.2 (двусторонний 22 x 60 мм), твердотельный накопитель M.2 (односторонний 22 x 80 мм) и 2,5-дюймовый твердотельный накопитель SATA. SSD.


Твердотельные накопители M.2 быстрее и хранят больше данных, чем большинство карт mSATA. Твердотельные накопители M.2 поддерживают различные стандарты интерфейса, такие как интерфейсы PCIe 3.0, SATA 3.0 и USB 3.0, по сравнению с mSATA, который поддерживает только стандарты интерфейса SATA. Твердотельные накопители M.2 SATA имеют тот же уровень производительности, что и карты mSATA, но карты M.2 PCIe заметно быстрее. Кроме того, твердотельные накопители SATA имеют максимальную скорость 600 МБ в секунду, а карты M.2 PCIe могут достигать 4 ГБ в секунду. Поддержка PCIe также позволяет картам M.2 использовать преимущества протокола NVMe. Накопитель NVMe обеспечивает значительное преимущество в производительности по сравнению с накопителями на основе других типов интерфейсов благодаря уменьшенной задержке, увеличению количества операций ввода-вывода в секунду и меньшему энергопотреблению. Основным преимуществом твердотельных накопителей PCIe на основе NVMe по сравнению с SATA и mSATA является скорость. В то время как диски SATA работают со скоростью 750 МБ в секунду, NVMe работает со скоростью 1 ГБ в секунду на низком уровне. Учитывая преимущества скорости дисков NVMe, твердотельные накопители M.2 NVMe являются хорошим выбором для рабочих нагрузок с интенсивным использованием жестких дисков или рабочих нагрузок, требующих большого количества операций чтения и записи с жесткого диска.