NVMe-, SATA-, PCIe- und M.2-Steckverbinder durchbrechen den Engpass der Konnektivität bei Datenspeicher und ermöglichen kleinere und schnellere Designs. Wir gehen über die Höchstleistung der Technologie für die Konnektivität von Datenspeicher heute hinaus und verraten Ihnen, was die Zukunft von Flash-Datenspeicher bringt.
Micro Drives von IBM und Hitachi wurden 1999 bzw. 2005 eingeführt.
Datenspeicher ist seit Jahrzehnten ein wichtiges Technologieproblem. Im Jahr 1999 stellte IBM das Microdrive vor, was zu dieser Zeit das kleinste Festplattenlaufwerk mit dem größten Speicher am Markt war – mit ganzen 340 MB. Durch das zu erwartende, sehr schnelle Wachstum der Technologie beim Datenspeicher, mussten auch kleinere und schnellere Standard-Steckverbinder für diese Technologien entwickelt werden. Ab 2003 wurden bei Festplattenlaufwerken (HDD) Steckverbinder für SATA-Schnittstellen verwendet, da diese von der Industrie angenommen werden und hohe Übertragungsgeschwindigkeiten bieten. Die ersten SATA-Steckverbinder hatten eine Geschwindigkeit von 150 MB/s, was für die damaligen Verhältnisse sehr gut war.
Was ist SATA?
Durch wachsende Speichergrößen, schrumpfende Formfaktoren und Verbraucher, die immer mehr Daten erzeugten und aufnahmen, mussten SATA-Steckverbinder und -Schnittstellen in Notebooks und Desktop-PCs mit den Geschwindigkeitsanforderungen mithalten. Die erste Aktualisierung von SATA im Jahr 2004 verdoppelte die Geschwindigkeit effektiv mit einer nativen Übertragungsrate von 300 MB/s. 2008 verdoppelten sich die SATA-Geschwindigkeiten erneut. Zu dieser Zeit wurde das erste 3,5-Zoll-Festplattenlaufwerk mit 1 TB eingeführt, wodurch der Technikwelt deutlich wurde, dass Datenspeicher und -Geschwindigkeiten immer weiter stiegen. Selbstverständlich wurde SATA zur Standard-Schnittstelle für Computerverbraucher zum Anschluss von Festplattenlaufwerken und letztendlich auch von Solid State-Laufwerken.
SATA-Steckverbinder für eine 3,5-Zoll-Festplatte. Beachten Sie die unterschiedlichen Pin-Längen, die für die korrekte Verbindungsorientierung von Erdung und Strom sorgen.
Was ist PCIe?
2009 kündige die Serial ATA International Organization einen neuen Verbindungsstandard an – Mini-SATA, was normalerweise als mSATA abgekürzt wird. Dies war eine leichte Abwandlung des Peripheral Component Interconnect Express expansion-Steckverbinder oder PCIe. Der PCIe-Steckverbinder und Mini Cards wurden 2005 vorgestellt und wurden üblicherweise für Grafik-, Netzwerk- und Soundkarten verwendet, im Allgemeinen für Computer-Mainboards, aber das war es dann auch. Der mSATA-Steckverbinder wurde im ersten Apple MacBook Air als SSD-Steckverbinder verwendet, allerdings nicht lange. Nach etwas Entwicklung und Design-Überarbeitung der kleinen Mini PCIe SSD, wurde mSATA bald durch den Mini PCIe v2-Standard ersetzt, den wir heute als M.2 bezeichnen.
Eine 2,5-Zoll-SATA-Festplatte (unten) im Vergleich mit einer mSATA-SSD
Was ist eine M.2?
Der M.2-Standard, der mSATA abrupt ersetzte, ermöglicht Computer-Module in verschiedenen Breiten und Längen und verfügt über fortschrittlichere Eigenschaften hinsichtlich der Schnittstelle. M.2 Steckverbinder sind so vielseitig, dass sie mehrere Funktionen vereinen, wozu auch WLAN, Bluetooth, Satelliten-Navigation, NFC, hybriden Digitalfunk, Wireless Gigabit Alliance, Drahtloses WAN und natürlich Solid State-Datenspeicher gehören.
Eine mSATA-SSD (links) im Direktvergleich mit einer M.2 2242-SSD
Worin liegt der Unterschied zwischen NVMe und SATA?
Es gibt zwei verschiedene Bereiche, in die M.2-Steckverbinder hinsichtlich des Anbindungs-Protokolls für Datenspeicher-Geräte eingeteilt werden können. M.2 SATA-Protokolle kommunizieren auf die gleiche Weise wie die alten SATA-Laufwerke, nur mit anderen Abmessungen und geringeren Wartezeiten. Dahingegen verwenden PCIe M.2-Steckverbinder das NVMe-Schnittstellenprotokoll, das gegenüber der überholten SATA-Schnittstelle deutlich schneller ist. Ähnlich wie SATA früher IDE, AHCI und RAID bereitstellte, verfügt PCIe als Schnittstelle zum Prozessor über NVMe. Dieses Protokoll profitiert von der geringeren Latenz moderner CPUs, wodurch SATA und AHCI obsolet geworden sind.
Wie sieht die Zukunft von M.2 aus?
Erst vor zwei Jahren waren M.2-Steckverbinder scheinbar verfügbar. Allerdings gab es nur wenige Anwendungsmöglichkeiten, da überholte Komponenten wie mSATA oder sogar SATA immer noch weit verbreitet waren. Dies könnte auch daran liegen, dass M.2 Solid State-Laufwerk (SSDs) immer noch recht neu waren und im Allgemeinen nicht mit SATA-SSDs im Hinblick auf Geschwindigkeit und Preis mithalten konnten. Jedoch wird M.2 immer üblicher bei Verbraucherprodukten wie Motherboards, Tablets und bei wirklich allen kleinen Geräten, die viel Speicher brauchen – einfach weil M.2 PCIe SSDs deutlich preiswerter und viel schneller werden als die alten SATA SSDs, mit denen Endverbraucher immer noch überhäuft werden. Um die Geschwindigkeit ins Verhältnis zu setzen: Dieses Solid State-Laufwerk mit M.2 PCIe von Kingston kann bei Geschwindigkeiten von 1400 MB/s und 1000 MB/s lesen bzw. schreiben. Dies entspricht der 20-fachen Geschwindigkeit von Standard-Festplattenlaufwerken, die noch vor fünf Jahren die Speicherbranche beherrschten!
"B&M Schlüssel" Kanten-Steckverbinder werden häufig für SATA M.2 verwendet
Da M.2 so vielseitig ist, werden dafür einige verschiedene Größenstandards verwendet, die auch Schlüssel genannt werden. Es gibt vier Haupt-Schlüsseltypen für M.2-Steckplätze, die aktuell weit verbreitet sind: A, B, E und M. Jedoch gibt insgesamt 12 verschiedene Schlüssel-Kennungen, von denen die meisten zur künftigen Nutzung reserviert sind. Die Schlüssel-Kennungen sind nur eine Kurzform dafür, wo sich auf dem Steckverbinder ein physischer Block befindet. Dieser Block wird bloß zur Unterscheidung von Informationszuweisungen innerhalb der verschiedenen Geräte verwendet. Hier eine hilfreiche Übersicht über M.2-Schlüssel zu Referenzzwecken.
Ein weiteres wichtiges Merkmal von M.2 ist die Flexibilität bei der Modullänge und -Breite. Dies wird häufig durch die Nomenklatur der Modul-Teilenummer gekennzeichnet. Sehen Sie sich diese hilfreiche Anleitung dazu an, wie TE Connectivity deren Teilenummern für M.2-Steckverbinder benennt.
Die Vielfalt an Längen und Breiten von M.2 ist sehr nützlich, da Sie die gleiche Familie von Steckverbindern für alle Typen anwendungsspezifischer Technologien nutzen können. Beispielsweise können Sie theoretisch einen M.2-Steckverbinder mit "B-Schlüssel" für mehrere Verbindungsanwendungen in Ihrem Design verwenden, da dieser Schlüssel zahlreiche verschiedene Schnittstellen annimmt, obwohl die Module selbst von verschiedener Länge sein können.
Unabhängig von Ihren Anwendungen sind PCIe-Steckverbinder des M.2 Typs äußerst vielseitig und werden sich bei Technologieanwendungen immer weiter verbreiten. Sie werden häufig in verschiedene Technologien integriert und stellen die Zukunft der Verbindung von Flash-Datenspeichern bei Endverbraucher-Produkten dar.