SATA, PCIe en M.2: connectors, protocollen en snelheden

Ssd’s zijn er niet alleen met een SATA-­aansluiting en in 2,5 inch, maar in allerlei andere uitvoeringen. Sommige zijn goede alternatieven voor een standaard 2,5″-uitvoering, andere zijn speciaal voor servers bedoeld.

Om een desktop-pc te upgraden wordt vaak een SATA-ssd in een 2,5″-uitvoering gebruikt. Maar als  je moederbord meewerkt zijn er alternatieven. We geven je in dit artikel een compleet overzicht.

De laagste prijzen en het grootste aanbod vind je nog altijd bij ssd’s in 2,5″-formaat, maar de prijzen voor M.2-ssd’s met SATA-controllers zijn bijna op hetzelfde niveau beland. Dergelijke M.2-ssd’s zijn net zo snel als 2,5-inch ssd’s of mSATA-modules (zie verderop).

Een M.2-module kun je echter niet zomaar aanschaffen, want daarvan bestaan verschillende uitvoeringen. Die moeten qua lengte bijvoorbeeld passen bij het moederbord: bij M.2 zijn er vier posities voor de bevestigingsschroef voor de formaten 2242, 2260, 2280 en 22110.

Gangbaar is vooral het formaat 2280, met een breedte van 22 millimeter en een lengte van 80 millimeter.

Mechanisch passen meestal zowel M.2-SATA-ssd’s als de vergelijkbare modellen met een PCIe-interface in de slots op het moederbord. Maar daar waar op moederborden steeds vaker alleen M.2-ssd’s met een PCIe-controller het doen, is dat bij NAS-behuizingen andersom. Daarin werken vaak alleen M.2-sdd’s met een SATA-controller.

PCIe-ssd’s zijn sneller en kunnen tot vier PCIe-3.0-lanes gebruiken voor werkelijke snelheden tot 3,6 GB/s. Bij SATA is het maximum haalbare 560 MB/s.

Een ander verschil zit hem in het protocol. Terwijl SATA-ssd’s AHCI gebruiken, werken moderne PCIe-ssd’s met NVMe (Non Volatile Memory Express). Het NVMe-protocol kan heel veel aanvragen tegelijkertijd afhandelen, maar bij AHCI is dat beperkt tot 32.

Bij dagelijkse werkzaamheden op je pc zul je dat verschil echter nauwelijks merken. Het is vooral een voordeel bij servertoepassingen die erg veel min of meer gelijktijdige opdrachten naar een ssd sturen.

PCIe-3.0-ssd’s werken ook op moederborden met alleen PCIe 2.0, maar dan wel langzamer. Voor SATA-ssd’s in een 2,5-inch behuizing geldt iets vergelijkbaars: die werken ook (zij het lang­zamer) met een erg oud moederborden dat alleen SATA-II-poorten heeft.

Op sommige moederborden staat de tekst ‘Intel Optane Memory Ready’ bij het M.2-slot. Dergelijke slots zijn niet alleen geschikt voor gewone ssd’s, maar ook voor de Optane-versneller van Intel.

PCIe-ssd’s zijn er ook in andere uitvoeringen, zowel in een 2,5-inch behuizing met 15 millimeter inbouwhoogte als een module voor in een normaal PCIe-slot. Bij het laatstgenoemde type kunnen tot 16 PCIe-lanes worden gebruikt – die zijn dus vooral geschikt voor gebruik in servers.

Verder kun je met een adapterkaart van enkele euro’s een M.2-ssd in een PCIe-slot gebruiken bij moederborden die geen geschikt M.2-slot (vrij) hebben. Een besturingssysteem daarvan opstarten lukt echter alleen in speciale gevallen.

U.2-ssd’s met 2,5″-behuizing en SFF-8634-stekker worden eigenlijk bijna alleen bij servers gebruikt. Er zijn adapters waarmee je een U.2-ssd via een M.2-slot kunt aansluiten (zie c’t 7-8 van 2018 op pagina 32), maar omdat U.2-ssd’s erg duur zijn, is gebruik in een desktop-pc zelden de moeite waard.

Een model dat je vroeger vaak tegenkwam is de mSATA-ssd. Die zijn wat breder dan M.2-ssd’s en worden vooral gebruikt bij notebooks. Die zijn alleen interessant voor het upgraden van oude systemen, want moderne moederborden en recente notebooks hebben daar geen aansluiting voor.

Daarnaast zit er soms op een oudere moeder­bord nog een interface met de naam SATA Express. Dat moest de opvolger worden van SATA en dubbele snel­heden bieden, maar geschikte ssd’s zijn daar nooit voor verschenen.

PCIe-sdd’s in M.2-formaat zijn op dit moment nog maar net in opkomst, maar een opvolger staat inmiddels al in de startblokken: M.3 oftewel NF1.

Die ssd’s zijn iets breder dan M.2-ssd’s, zodat fabrikanten twee flashchips naast elkaar kwijt kunnen en de capaciteit van ssd’s daardoor kunnen vergroten.

M.3-ssd’s zullen om te beginnen bij servers worden ingezet, moederborden met M.3-slots hebben we nog niet gezien. Ze gebruiken net als M.2-PCIe-slots tot vier PCIe-lanes. Intel heeft daarnaast ook lineaal­vormige ssd’s laten zien met een lengte tot 30 cm.

Die ‘ruler’-ssd’s zijn ook ontworpen voor gebruik in servers en voorbereid op de komende PCIe-standaarden 4.0 en 5.0. Er moeten er 32 passen in een standaard 19″-rack met een hoogte van 1HE en ze kunnen tijdens het gebruik vervangen worden.

(Lutz Labs, Marco den Teuling)