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为什么SATA接口的固态硬盘越来越少而M.2 NVMe SSD越来越多?

返回列表 来源: 发布日期: 2021.08.30

不知道你有没有注意到过一个现象,这几年笔记本硬盘市场发生了翻天覆地的变化,四五年前的老本,再去换机械硬盘,发现很难买到了,只能从某电商里面搜索拆机盘购买,而固态硬盘也从原来2.5寸SATA 3接口,变更成为了体积更小的M.2接口固态硬盘,为什么当年称霸一方的SATA硬盘在SATA 3之后就很少见了呢?到底问题出在哪儿了?

M.2 SSD 固态硬盘
先上结论:速度、体积、可定制化、成本、节电、功耗几大方面,M.2 NVMe对比SATA 3硬盘有绝对性优势,是产品轻量化发展的必然阶段。也是PC产品轻薄化必须要接受的现实。

硬盘从IDE到SATA 3 速度整整提升了6倍

我们首先要给大家盘点一下最近20年的硬盘发展情况,早些年诸如松下、东芝等笔记本行业的先驱者,当年采用的笔记本硬盘为IDE接口的PATA硬盘,这个接口为针式设计,拥有40个数据帧和4个电源接口构成,把数据并列传输和成列(串)传输,PATA硬盘的存储容量普遍不高,通常在3GB到10GB之间。

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PATA硬盘唯一的优势就是不需要额外安装驱动程序,但劣势也很明显,那就是传输速率由于受到并行传输的限制,传输率较低。速度是检验硬盘很重要的指标。这个时候,SATA硬盘出现了,SATA硬盘又称串口硬盘,是由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、迈拓这几大厂商组成的Serial ATA委员会正式确立了Serial ATA 1.0规范。

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SATA硬盘相比PATA硬盘,最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。

SSD2

可以说从2005年之后,SATA接口的硬盘统治了笔记本市场超过十余年的时间,硬是从SATA 1.0迭代到SATA 3.0,数据传输流带宽从1.5Gb/s拓展到6Gb/s,速度也从150MB/s拉高到600MB/s。

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往前推三到四年,市场上依旧是以SATA为接口存储体系,但SATA接口也有一个致命的问题,那就是占用空间过大,面对笔记本轻量化的趋势,SATA接口也曾做出过改变,推出了SATA接口的迷你版,也就是mSATA固态硬盘产品,这个 产品适配了超级本这类超薄设备的使用环境,它是标准SATA接口的mini版,而在物理接口上(也就是接口类型)是跟mini PCI-E接口是一样的。

mSATA

mSATA固态硬盘的体积确实减小了不少,但尴尬的事情也出现了,乍一看,固态硬盘的速度一定要比传统机械硬盘更快,那假如我使用一块同品牌的SATA 3接口固态硬盘和一块mSATA接口的固态硬盘比速度,谁更快一点呢?答案是一样快。这就是mSATA的问题所在,它没有摆脱SATA接口的一些缺陷,比如依然是SATA通道,速度也还是6Gbps,我是用户的话,我肯定会反问自己,那我换它个球球?继续买SATA 3固态硬盘还便宜,不香吗?

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PC产业就是这样,当一个技术逐渐走向瓶颈的时候,另外一项迭代技术马上就应运而生,虽然早先intel参与过SATA接口的规范,但intel在几年之后再次迭代了自己的技术,推出了M.2接口的固态硬盘,它的出现基本上迭代了mSATA接口,M.2的出现也奠定了未来轻量化存储的趋势。

M.2接口固态硬盘拥有几个明显的优势:

①   拥有极好的可塑性,根据不同存储需要随时调整存储面板长度,目前常见规格一共有三种,分别是2242、2260、2280,对应宽度都是22mm,长度则是42、60、80。不过M.2固态硬盘最长可以做到110mm,只不过不太多见,不带金属外壳,宽度固定的情况下,可长可短,甚至有不少厂商直接将M.2固态硬盘固化在主板上。所以说,M.2拥有极好的可塑性。

M.2尺寸对比

②   M.2固态硬盘内部也有划分,都是M.2接口但里面也支持两种通道总线,一种是SATA总线,一种是PCIe总线,老样子,SATA总线最高传输速度6Gbps,可以称之为低速固态,但PCIe总线最高传输速度10Gb/s,一般情况下都是走M.2 Nvme协议,所以我们在购买的时候通常优选M.2 Nvme协议的固态硬盘,但前提是我们笔记本支持PCIe总线。(以6GB视频数据为例,SATA 3理论极限峰值约10秒传输完毕,而搭载M.2 Nvme协议的固态硬盘理论上仅需6秒即可完成,当然,我们说的是理论峰值,实际不同品牌,不同批次类型产品,一定会有区别,且只能在峰值以内速度。)

③   M.2的延迟更低、能耗更低。搭载NVMe协议的M.2固态硬盘拥有低延时的特点,NVMe协议精简了命令调用的方式,不需要读取寄存器,效率有着明显提升。同时NVMe协议M.2固态硬盘加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能,尤其是在闲置状态下,功耗控制尤为明显。

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MacBook Pro NVMe协议M.2固态硬盘(红框)

④   批量化定制生产成本更低,目前主流的轻薄本均采用了NVMe协议M.2固态硬盘,500GB左右的存储容量400元不到,1TB容量也才700元左右,对终端用户来讲,基本不会构成什么升级压力。

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观点:笔记本的轻量化是未来的发展趋势,极好的可塑性、低延迟、低功耗、速度快成为NVMe协议M.2固态硬盘的代名词,这也是未来几年甚至十几年的发展趋势。

在工业存储方面,目前的SSD也逐步采用了M.2 NVMe SSD。特别是Agrade睿达存储,目前的明星产品是M.2 NVMe SSD PE50,这款产品具有以下特性

  • * PCIe Gen3 x4接口 
  • * NVMe 1.4规范 
  • * 特有的 4K LDPC ECC 
  • * HMB 数据完整性保护 
  • * 支持对TCM/Cache/SRAM的ECC保护 
  • * 重复循环檫写次数:3D TLC(3000 次) 
  • * 低功耗,高可靠性

PE50各种容量


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