Що таке SSD M.2?

При виборі материнської плати багато хто довіряє різноманітним маркетинговим хитрощам. Хтось вибирає за зовнішнім виглядом, хтось за параметрами але більшість взагалі не задумується на тим, які можливості має обрана материнська плата. Сучасні материнські плати надають широкі можливості користувачам. Починаючи від різноманітних інтерфейсів вводу/виводу та закінчуючи різноманітними технологіями, які надають можливість значно збільшити передачу даних і прискорити роботу системи в цілому.



Як відомо, Ахіллесовою п’ятою будь-якого ПК є жорсткий диск. Даний пристрій використовується вже десятки років та конструктивно не змінюється. Навіть з переходом від старого IDE інтерфейсу до більш сучасного SATA, швидкість хоч і зросла, але все ж таки досить низька у порівнянні з твердотілими накопичувачами SSD. Зазвичай, SSD підключаються до материнської плати за допомогою SATA-кабеля та отримують живлення від блоку живлення. На сьогодні, даний тип підключення вичерпав свої можливості по пропускній здатності, то ж останнім часом, маркетологи акцентують увагу покупця на роз’ємі M.2, основними перевагами якого є височенна швидкість передачі даних та можливість підключення мініатюрних SSD накопичувачів без додаткових кабелів. Так це на самому ділі? Давайте розберемося!

Що таке M.2?
M.2 розроблений організаціями стандартизації PCI-SIG і SATA-IO і описується в специфікаціях PCI-SIG M.2 і SATA 3.2. Раніше він називався Next Generation Form Factor (NGFF), а в 2013 році був формально перейменовано в M.2. Багато хто, як і раніше називають M.2 стандартом NGFF.

Компактний форм-фактор M.2 використовується для багатьох типів карт, таких як карти Wi-Fi, Bluetooth, супутникова навігація, NFC, цифрове радіо, Wireless Gigabit Alliance (WiGig), Wireless WAN (WWAN)та твердотільні накопичувачі (SSD).

M.2 має підгрупу особливих форм-факторів спеціально для SSD.

SSD M.2 - це те ж саме, що і mSATA SSD?
Ні, вони відрізняються. M.2 підтримує варіанти інтерфейсу накопичувачів SATA і PCIe, а mSATA - тільки SATA. Фізично вони відрізняються за зовнішнім виглядом і не можуть підключатися до однаковим системним роз'ємів. На малюнку нижче представлені SSD M. 2 і mSATA SSD (розрізняються роз'єми та розміри карт):



M.2 2280 (вище) в порівнянні з mSATA. Зверніть увагу на ключі, які запобігають розміщення картки в несумісних роз'ємах.

Навіщо створений форм-фактор M.2?
Форм-фактор M.2 створений для забезпечення різних варіантів карт з компактними форм-факторами, в тому числі SSD. Раніше в SSD використовувався mSATA завдяки маленькому форм-фактору, однак mSATA неможливо збільшити до 1ТБ за розумну ціну. Тому була обрана нова специфікація M.2, що забезпечує різні розміри і ємкості карт SSD M.2. Специфікація M.2 дозволяє виробникам систем стандартизувати загальний компактний форм-фактор, який при необхідності можна використовувати з великими ємностями накопичувачів.

У чому переваги SSD M.2?
Всі SSD М.2 мають кріплення у слотах M.2 для системних плат. Форм-фактор М.2 забезпечує можливість підвищеної продуктивності при зниженому споживанні ресурсів, а також технологічного удосконалення SSD в майбутньому. Крім того, для підключення карт не потрібні кабелі живлення або даних. Як і SSD-накопичувач формату msata, накопичувачі SSD М.2 просто вставляються в роз'єм. Також одною з основних переваг SSD М.2 перед SSD SATA є височенна швидкість передачі даних, яка інколи в 3-4 рази вища.

У яких системах працюють SSD M.2?
SSD M.2 SATA і PCIe підтримують системні плати, які використовують сучасні набори мікросхем Intel z97/z170/z270 і AMD FX 990. Крім того, SSD M.2 підтримують багато моделей ноутбуків. Перед покупкою SSD M.2 вивчіть специфікації системи і керівництво користувача, щоб переконатися в сумісності.

У цих поширених питаннях розглядаються різні форм-фактори M.2?
У цих поширених питаннях ми розглядаємо тільки форм-фактор SSD M.2 і попереджаємо читачів: існують роз'єми M.2 в системах, не сумісних з SSD M.2.

Я знаю, що M.2 мають різні розміри, які саме?
Існує безліч різних розмірів модулів M.2, тому що є різні типи карт M.2: від карт SSD до карт глобальних мереж (WAN).

Для модулів SSD M.2 найчастіше використовуються розміри 22мм (ширина) х30мм (довжина), 22мм x 42мм, 22мм x 60мм, 22мм x 80мм і 22мм x 110мм. Карти мають назву, пов'язану з їх розмірами: Перші 2 цифри визначають ширину (у всіх 22мм), а інші цифри визначають довжину від 30мм до 110мм. Для SSD M.2 існують назви 2230, 2242, 2260, 2280 і 22110.

Чому SSD M.2 мають різну довжину?
Є дві причини використання різних варіантів довжини SSD M.2:
Різні довжини дозволяють використовувати різні ємності накопичувачів SSD. Чим довший накопичувач, тим більше мікросхем NAND можна в нього встановити разом з контролером та іноді з мікросхемою пам'яті DRAM. Варіанти довжини 2230 і 2242 підтримують 1-3 мікросхеми NAND, а 2280 і 22110 підтримують до 8 мікросхем NAND, що дозволяє створювати SSD ємністю до 1ТБ в великих форм-факторах M.2.



Розмір роз'єму на системній платі може обмежувати розмір M.2: Деякі ноутбуки можуть підтримувати M.2 для кешування, однак мають мало вільного місця в яке можна встановити тільки SSD M.2 2242 (SSD M.2 2230 менше за розміром, але в більшості випадків не потрібні там, де можна встановити SSD M.2 2242).

Наприклад, якщо SSD M. 2 використовується в якості кеш-пам'яті (з встановленим на клієнтських системах ПЗ Intel® Smart Response Technology (SRT)) або завантажувального накопичувача ОС з низькою ємністю в ультрабуках чи Chromebook, зазвичай застосовуються SSD M.2 2242. Якщо SSD M.2 використовується в якості первинного накопичувача в ноутбуці або настільної системи, зазвичай застосовуються більш довгі SSD M.2 2280.

У чому різниця між SSD M.2 SATA і M.2 PCIe?
M.2 - це фізичний форм-фактор. SATA і PCIe - це інтерфейси накопичувачів, основною відмінністю є різна продуктивність і протоколи (мови), якими "спілкуються" SSD M. 2. Специфікація M.2 розроблена для використання інтерфейсів SATA і PCIe у SSD. SSD M.2 SATA будуть використовувати той же контролер, який зараз використовується в стандартних 2,5-дюймових SSD SATA. SSD M.2 PCIe будуть використовувати контролер, спеціально розроблений для підтримки протоколу PCIe.SSD M.2 може підтримувати тільки один протокол, але в деяких системах є роз'єми M.2, які підтримують і SATA і PCIe.

Підтримує SSD M.2 SATA і PCIe разом?
Немає. SSD M.2 підтримує SATA, або PCIe, але не обидва стандарти одночасно. Крім того, роз'єми системних плат різних виробників можуть підтримувати або SATA, або PCIe, чи обидва протоколи.

Чи швидше SSD M.2 PCIe за M.2 SATA?
Інтерфейс PCIe швидше, оскільки специфікація SATA 3.0 обмежена максимальною швидкістю ~600МБ/с. Два каналу PCIe Gen 2 мають швидкість до 1000МБ/с, а чотири канали Gen 2 - до 2000МБ/с. Також існує нова технологія PCIe Gen 3 в якій чотири канали забезпечують швидкість до 4000МБ/с.



Чи потрібен спеціальний драйвер для роботи SSD M.2?
Ні, SSD M.2 SATA і PCIe використовують стандартні драйвери AHCI, вбудовані в ОС. Однак може знадобитися включення SSD M.2 в BIOS системи для його використання.

Чому потрібно включати SSD M.2 в BIOS?
У деяких випадках роз'єм SSD M.2 може ділити канали PCIe або порти SATA з іншими пристроями на системній платі. Вивчіть документацію своєї системної плати, оскільки при одночасному використанні обох загальних портів один з пристроїв може відключитися.

Чи швидші SSD M.2 SATA звичайних 2.5-дюймових SSD SATA або mSATA?
Продуктивність буде порівняною. Вона також залежить від типу контролера хост-системи, в якій використовуються SSD, а також від внутрішньої схеми і контролера кожного SSD. Специфікація SATA 3.0 підтримує до 600МБ/с у форм-факторах SSD 2,5-дюйма, mSATA або M.2.

Що станеться при підключенні PCIe SSD M.2 до порту SATA M.2, і навпаки?
Якщо хост-система не підтримує протокол PCIe SSD PCIe M.2 швидше за все не розпізнається BIOS і тому не буде сумісний з системою. Аналогічно, при установці SSD SATA M.2 в роз'єм, що підтримує тільки SSD PCIe M.2, накопичувач SSD SATA M.2 неможливо буде використати.



Що станеться, якщо підключити SSD PCIe x4 M.2 до порту, що підтримує тільки швидкості PCIe x2?
На такій системній платі PCIe SSD M.2 зможе працювати тільки на швидкостях PCIe x2 (2-канальна робота). У разі купівлі системної плати з підтримкою швидкостей PCIe x4 чотирьохканальний SSD M.2 зможе працювати з максимальною швидкістю, доступною даній системі. Крім того, існують обмеження PCIe в системних платах, на яких загальна кількість каналів PCIe може бути перевищено; чотирьохканальний PCIe SSD M.2 обмежується до двох каналів або повністю відключається.

Що означають різні ключі на накопичувачі SSD M.2?
Специфікація M.2 передбачає 12 типів ключів на карті M.2 або в інтерфейсі роз'ємі. Багато з них зарезервовано для використання в майбутньому:



Вже призначені ключі M.2 (SSD M.2 відносяться тільки B і M)

Спеціально для SSD M.2 зазвичай використовують 3 види ключів:
- B
- M
- B+M (на SSD M.2 є обидва ключі)

Різні типи ключів позначаються на контактах (позолочених) SSD M.2 або поруч з ним, а також на роз'ємі M.2.

На малюнку нижче представлені ключі SSD M.2 на SSD M.2 і сумісних роз'ємах M.2 з прорізами, що дозволяють вставляти накопичувачі у відповідні роз'єми:



Слід врахувати, що SSD M.2 з ключем B мають іншу кількість кінцевих контактів (6) в порівнянні з SSD M.2 з ключем M (5).Така асиметрична схема дозволяє уникнути помилок розміщення SSD M.2 з ключем B в роз'єм M, і навпаки.

Що означають різні ключі?
SSD M.2 з контактами ключа B можуть підтримувати протокол SATA і/або PCIe залежно від пристрою, проте обмежені швидкістю PCIe x2 (1000МБ/с) на шині PCIe.

SSD M.2 з контактами ключа M можуть підтримувати протокол SATA і/або PCIe залежно від пристрою і підтримують швидкість PCIe x4 (2000МБ/с) на шині PCIe, якщо хост-система також підтримує режим x4.

SSD M.2 з контактами ключа B+M можуть підтримувати протокол SATA і/або PCIe залежно від пристрою, проте обмежені швидкістю x2 на шини PCIe.

У чому переваги наявності ключа B+M на SSD M.2?
Ключі B+M на SSD M.2 забезпечують перехресну сумісність з різними системними платами, а також підтримкою відповідного протоколу SSD (SATA або PCIe). Хост-роз'єми деяких системних плат можуть бути розраховані на підключення тільки SSD з ключами M або тільки з ключами B. SSD з ключами B+M призначені для усунення цієї проблеми, однак підключення SSD M.2 роз'єм не гарантує його роботи. Це залежить від загального протоколу між SSD M.2 і системною платою.

Які типи хост-роз'ємів SSD M.2 зустрічаються на системних платах?
Хост-роз'єми M.2 можуть бути засновані на ключі B або на ключі M. Вони можуть підтримувати як протокол SATA, так і протокол PCIe. І навпаки, вони можуть підтримувати тільки один з двох протоколів.

Якщо контакти SSD мають ключ B+M, вони фізично підходять до будь-якого хост-роз'єму, однак необхідно вивчити специфікацію системної плати/виробника системи, щоб переконатися в сумісності протоколів.

Як дізнатися, якої довжини SSD M.2 підтримує системна плата?
Завжди слід вивчати інформацію виробника системної плати/системи для перевірки підтримуваних варіантів довжини карт, однак більшість системних плат підтримує 2260, 2280 і 22110. Багато системних плат мають переміщуваний фіксуючий гвинт, який дозволяє користувачеві встановити SSD M.2 2242, 2260, 2280 або навіть 22100. Обсяг простору на системній платі обмежує розмір встановлюваного в роз'єм SSD M.2.

Що означає "socket 1, 2 або 3"?
Різні типи роз'ємів є частиною специфікації і використовуються для підтримки спеціальних типів пристроїв в роз'ємі.
- Socket 1 призначений для Wi-Fi, Bluetooth, NFC і WI Gig;
- Socket 2 призначений для WWAN, SSD (кеш-пам'ять) і GNSS;
- Socket 3 призначений для SSD (SATA і PCIe, швидкість до x4).

Socket 2 підтримує і WWAN і SSD?
Якщо в системі є і не використовується Socket 2 для підтримки карти WWAN, його можна використовувати для SSD M.2 (зазвичай компактного форм-фактора, наприклад 2242), якщо він має ключ B. SSD M.2 SATA можна вставити в сумісні роз'єми WWAN, якщо системна плата підтримує його. Зазвичай використовуються SSD M.2 2242 малої ємності для кешування разом з 2,5-дюймовим жорстким диском. У будь-якому випадку слід вивчити документацію по системі, щоб перевірити підтримку M.2.

Можливе гаряче підключення SSD M.2?
Ні, SSD M.2 не призначені для гарячого підключення. Установка і видалення SSD M.2 допускається тільки при відключеному живленні системи.

Що таке односторонні та двосторонні SSD M.2?
Для деяких вбудованих систем з обмеженим простором специфікації M.2 передбачають різну товщину SSD M.2 – 3 односторонніх версії (S1, S2 і S3) і 5 двосторонніх версій (D1, D2, D3, D4 і D5). Деякі платформи можуть мати певні вимоги внаслідок обмежень простору під роз'ємом M.2, див. малюнок нижче (власність LSI).



SSD M.2 Kingston відповідають специфікаціям двосторонніх M.2 і можуть встановлюватися в більшість системних плат, сумісних з двосторонніми SSD M.2.

Що планується у майбутньому?
SSD M.2 PCIe наступного покоління перейдуть від використання старих драйверів AHCI, вбудованих зараз в операційні системи, до нової архітектури, що використовує новий хост-інтерфейс Non-Volatile Memory Express (NVMe). NVMe з самого початку розроблявся з підтримкою SSD на основі NAND (і, можливо, більш нової енергонезалежній пам'яті) і забезпечує ще більш високі рівні продуктивності. Попереднє виробниче тестування показує, що його швидкості в 4-6 разів вище, ніж у сучасних SSD SATA 3.0.