SATA vs. M.2: Anschlüsse, die schnelleres Computing ermöglichen

Die Fähigkeit zur Datenspeicherung ist seit Jahrzehnten ein zentrales Thema in der Technologie. Im Jahr 1999 führte IBM den Microdrive ein, der zu dieser Zeit die kleinste Festplatte mit dem größten Speicherplatz auf dem Markt war – beeindruckende 340 MB. Mit dem rasanten technologischen Fortschritt im Bereich der Datenspeicherung mussten auch standardisierte technologische Steckverbinder innoviert werden, um kleiner und schneller zu werden. Bis 2003 nutzten Festplatten-Storage-Geräte (HDD) SATA-Schnittstellen-Steckverbinder aufgrund ihrer Akzeptanz in der Branche und ihrer hohen Datenübertragungsraten. Die ersten SATA-Steckverbinder hatten Geschwindigkeiten von etwa 150 MB/s, was für diese Zeit beachtlich war.

Was ist SATA? 

Mit wachsenden Speichergrößen, schrumpfenden Formfaktoren und einer zunehmenden Menge an Daten, die von Nutzern erstellt und konsumiert werden, mussten die SATA-Steckverbinder und Schnittstellen in Laptops und Desktops mit den Geschwindigkeitsanforderungen Schritt halten. Die erste Überarbeitung von SATA im Jahr 2004 verdoppelte die Geschwindigkeit effektiv mit einer nativen Übertragungsrate von 300 MB/s. Die SATA-Geschwindigkeiten verdoppelten sich erneut im Jahr 2008. Zu diesem Zeitpunkt wurde die erste 1 TB 3,5-Zoll-Festplatte eingeführt, was der Technologiebranche eindrucksvoll zeigte, dass Speichergrößen und Geschwindigkeiten auf immer höhere Werte ansteigen. Es versteht sich von selbst, dass SATA zum Standard-Businterface für Verbrauchercomputer wurde, um Festplatten und schließlich Solid-State-Drives anzuschließen.

Was ist PCIe?

Im Jahr 2009 kündigte die Serial ATA International Organization einen neuen Verbindungsstandard an – Mini-SATA, üblicherweise abgekürzt als mSATA. Dies war eine leichte Abwandlung des Erweiterungssteckverbinders Peripheral Component Interconnect Express, oder PCIe. Der PCIe-Steckverbinder und Mini Cards wurden 2005 eingeführt und häufig für Grafikkarten, Netzwerkkarten und Soundkarten verwendet, in der Regel auf Computer-Motherboards – das war jedoch alles. Der mSATA-Steckverbinder wurde im ersten Apple MacBook Air als SSD-Steckverbinder eingesetzt, jedoch nicht für lange Zeit. Nach ein wenig Innovation und einer Neugestaltung des kleinen Mini PCIe SSD wurde der mSATA schnell durch den Standard Mini PCIe v2 ersetzt – oder wie wir ihn heute nennen, M.2. 

Was ist M.2?

Der M.2-Standard, der das mSATA abrupt ablöste, ermöglicht unterschiedliche Modulbreiten und -längen und bietet fortschrittlichere Schnittstellenfunktionen. M.2-Steckverbinder sind so vielseitig, dass sie mehrere Funktionen integrieren können, wie beispielsweise Wi-Fi, Bluetooth, Satellitennavigation, Nahfeldkommunikation, hybrides Digitalradio, Wireless Gigabit Alliance, Wireless Wide Area Network und natürlich Solid-State-Datenspeicherung.

NVMe vs. SATA: Hauptunterschiede

Es gibt zwei unterschiedliche Kategorien, in die M.2-Steckverbinder hinsichtlich der Busprotokolle für Speicherlaufwerke fallen. Es gibt M.2 SATA-Protokolle, was bedeutet, dass sie auf die gleiche Weise kommunizieren wie die alten SATA-Laufwerke, jedoch mit einer anderen Bauform und höheren Warteschlangengeschwindigkeiten. Dann gibt es PCIe M.2-Steckverbinder, die das NVMe-Schnittstellenprotokoll verwenden, das weitaus schneller ist als die ältere SATA-Schnittstelle. So wie SATA früher IDE, AHCI und RAID hatte, besitzt PCIe NVMe als Methode, um mit dem Prozessor zu kommunizieren. NVMe kann die niedrigere Latenz moderner CPUs nutzen und hat SATA und AHCI im Wesentlichen obsolet gemacht.

M.2-Laufwerke: Eine gängigere Lösung

Vor nur zwei Jahren waren M.2-Steckplätze zwar offensichtlich verfügbar, doch ihre Implementierung war noch begrenzt, da ältere Komponenten wie mSATA oder sogar SATA weiterhin weit verbreitet genutzt wurden. Dies könnte auch daran gelegen haben, dass M.2 Solid-State-Drives (SSDs) noch relativ neu waren und im Vergleich zu SATA-SSDs in Bezug auf Geschwindigkeit und Preis meist nicht konkurrenzfähig waren. Allerdings wird M.2 immer häufiger für Verbraucherprodukte wie Motherboards, Tablets und generell für alles Kleine, das viel Speicher benötigt, verwendet. Der Grund dafür ist einfach: M.2 PCIe SSDs sind inzwischen deutlich günstiger geworden und wesentlich schneller als die älteren SATA SSDs, die den Einzelhandel nach wie vor überschwemmen. Um die Geschwindigkeit ins Verhältnis zu setzen: Diese M.2 PCIe Solid-State-Drive von Kingston kann mit Lesegeschwindigkeiten von 1400 MB/s und Schreibgeschwindigkeiten von 1000 MB/s arbeiten. Das ist über 20-mal schneller als eine Standard-Festplatte (Hard Disk Drive), die vor nur fünf Jahren noch die Speicherbranche dominierte!

Da M.2 so vielseitig ist, wurden mehrere unterschiedliche Größenstandards oder sogenannte Keys entwickelt. Es gibt vier Haupt-Key-Typen für die M.2-Steckplätze, die derzeit weit verbreitet sind: A, B, E und M. Allerdings gibt es insgesamt tatsächlich 12 unterschiedliche Key-IDs – die meisten davon sind für zukünftige Verwendungen reserviert. Die Key-IDs sind im Grunde genommen nur Kurzbezeichnungen für die Position eines physischen Blocks auf dem Steckverbinder. Dieser Block wird einfach verwendet, um Informationszuweisungen zwischen den verschiedenen Geräten zu unterscheiden. Hier ist eine praktische Übersichtstabelle der M.2-Keys für Ihre Referenz.

Ein weiterer wichtiger Vorteil von M.2 ist die Flexibilität in Bezug auf die Modul-Länge und -Breite. Dies wird oft in der Nomenklatur der Modul-Teilenummer angegeben. Sehen Sie sich diesen äußerst hilfreichen Leitfaden an, wie TE Connectivity ihre Teilenummern für die M.2-Steckverbinder benennt.

Die Vielfalt an Länge und Breite von M.2 ist äußerst wertvoll, einfach weil Sie dieselbe Steckverbindungsfamilie für alle Arten von anwendungsspezifischen Technologien verwenden können. Zum Beispiel könnten Sie theoretisch einen „B-Key“ M.2-Steckverbinder in mehreren Verbindungsanwendungen in Ihrem Design einsetzen, da dieser Schlüssel so viele verschiedene Schnittstellen unterstützt, obwohl die Module selbst möglicherweise unterschiedliche Längen haben.   Unabhängig von Ihrer Anwendung sind M.2 PCIe-Steckverbinder äußerst vielseitig und werden zunehmend in technologischen Anwendungen präsent sein. Sie werden immer häufiger in verschiedene Technologien integriert und sind die Zukunft der Flash-Datenspeicher-Verbindung für Konsumgüter.