SATA vs. M.2: 高速コンピューティングを可能にするコネクター

データストレージ能力は何十年もの間、主要な技術課題であり続けています。1999年に、IBMはMicrodriveを発表しました。当時、それは市場で最も小さく、最大のストレージ容量を持つハードディスクドライブで、その容量は驚きの340 MBでした。データストレージ技術が急速に進化する中で、標準的な技術のコネクタもまた、小型化と高速化を目指して革新が求められました。2003年までには、ハードディスクドライブストレージデバイス（HDD）は、業界での受け入れと高速データ転送速度の実現からSATAインターフェースコネクタを採用していました。最初のSATAコネクタは約150 MB/sの速度を持ち、当時としては非常に優れたものでした。

SATAとは何ですか？ 

ストレージ容量が拡大し、フォームファクターが縮小し、ユーザーがますます多くのデータを作成・消費する中で、ノートパソコンやデスクトップ内のSATAコネクタおよびインターフェースは速度の要求に対応する必要がありました。2004年にリリースされたSATAの初版では、300 MB/sというネイティブ転送速度により効果的に速度が倍増しました。その後、2008年にSATA速度は再び倍増しました。この時点で、最初の1 TBの3.5インチハードディスクドライブが登場し、データストレージや速度がますます高いレベルに達していることを技術業界に示しました。言うまでもなく、SATAはハードディスクドライブと最終的にはソリッドステートドライブを接続する消費者向けコンピュータバスインターフェースの標準となりました。

PCIeとは何ですか？

2009年、Serial ATA International Organizationは新しい接続規格であるMini-SATA、一般的にmSATAと略される規格を発表しました。これはPeripheral Component Interconnect Express拡張コネクタ、またはPCIeからの若干の変形バージョンでした。PCIeコネクタとMiniカードは2005年に導入され、グラフィックカード、ネットワークカード、サウンドカードなど、主にコンピュータのマザーボードで使用されていましたが、それ以上の用途はほぼありませんでした。mSATAコネクタは最初のApple MacBook AirでSSDコネクタとして使用されましたが、その期間は長くありませんでした。小型のMini PCIe SSDに革新と設計の改良が加えられた後、mSATAはすぐにMini PCIe v2標準、つまり今日私たちが呼んでいるM.2に取って代わられました。 

M.2とは何ですか？

mSATAを突然置き換えたM.2標準は、異なるコンピュータモジュールの幅と長さに対応し、より高度なインターフェース機能を備えています。M.2コネクタは非常に多用途で、Wi-Fi、Bluetooth、衛星ナビゲーション、近距離通信、ハイブリッドデジタルラジオ、Wireless Gigabit Alliance、無線広域ネットワーク、そしてもちろんソリッドステートデータストレージなどの複数の機能を統合することができます。

NVMeとSATAの主な違い

ストレージドライブ用のM.2コネクタは、バスプロトコルの観点で2つの明確なカテゴリに分類されます。1つ目はM.2 SATAプロトコルで、これはかつて使用されていた古いSATAドライブと同じ方法で通信します。ただし、フットプリントが異なり、キューイング速度が高くなっています。もう1つはPCIe M.2コネクタで、これはNVMeインターフェースプロトコルを使用しており、従来のSATAインターフェースと比較して非常に高速です。かつてSATAがIDE、AHCI、およびRAIDを持っていたように、PCIeはプロセッサとインターフェースする方法としてNVMeを採用しています。NVMeは現代のCPUの低レイテンシーを活用することができ、結果的にSATAとAHCIを時代遅れにしました。

M.2ドライブ: より一般的なソリューション

わずか2年前、M.2コネクタは明らかに利用可能でしたが、mSATAやSATAのような従来のコンポーネントがまだ広く使用されていたため、ほとんど実装されていませんでした。また、M.2ソリッドステートドライブ（SSD）はまだ比較的新しく、その速度や価格を比較するとSATA SSDに対抗できなかったことも要因かもしれません。しかし、M.2は、マザーボード、タブレット、さらには大量のストレージを必要とする小型の製品などの消費者向け製品でますます一般的になりつつあります。その理由は、M.2 PCIe SSDが従来のSATA SSDよりも著しく安価で、はるかに高速になっているためです。速度の参考として挙げると、M.2 PCIeソリッドステートドライブ（Kingston製）は、読み取り速度が1400 MB/s、書き込み速度が1000 MB/sに達します。これは、わずか5年前にストレージ業界を席巻していた標準的なハードディスクドライブ（HDD）よりも20倍以上高速です！

M.2は非常に汎用性が高いため、いくつかの異なるサイズ規格、いわゆる「キー」に適応しています。現在広く使用されているM.2スロットの主なキータイプは、A、B、E、Mの4種類です。ただし、実際には12種類のキーIDがあります。その多くは将来の使用に備えて予約されています。キーIDは、コネクタ上の物理的なブロックがどの位置にあるかを示す略称にすぎません。このブロックは、さまざまなデバイス内で情報を割り当てる際の区別をするために使用されます。以下に便利なM.2キーのチャートをご参考までにご用意しました。

M.2のもう一つの重要な特性は、モジュールの長さと幅における柔軟性です。これは、しばしばモジュールの部品番号命名法の中で示されます。TE ConnectivityがM.2コネクタの部品番号をどのように命名しているかについての、とても便利なガイドをご覧ください。

M.2の長さと幅の多様性は非常に価値があります。その理由は、特定の用途向け技術全般にわたって同じコネクタファミリーを利用できるからです。例えば、「Bキー」M.2コネクタを理論的には設計のなかで複数の接続用途に使用することが可能です。このキーは非常に幅広いインターフェースを受け入れることができるため、モジュール自体が異なる長さであっても使用できる可能性があります。   用途に関わらず、M.2 PCIeコネクタは非常に汎用性が高く、技術的用途でますます普及していくことでしょう。それらはさまざまな技術に統合されることが一般的になりつつあり、消費者向け製品におけるフラッシュデータストレージ接続の未来を担う存在です。