Van SATA tot PCIe 5.0: de evolutie van ssd-interfaces

Opslaginterfaces maken nieuwe stappen in de ontwikkeling zodra ze de groei van flashprestaties niet meer kunnen bijbenen. Dat maakte de stap van SATA naar PCIe logisch, en door dezelfde dynamiek is PCIe 5.0 langzaam maar zeker de markt aan het veroveren. De nieuwe generatie moet opnieuw de noodzakelijke ruimte bieden voor snellere controllers en NAND.

De eerste consumenten-ssd’s uit 2006 werkten nog via SATA en pasten daardoor naadloos in de bestaande pc-infrastructuur. Voor het besturingssysteem gedroegen ze zich als elke andere schijf, wat de drempel voor vervanging extreem laag maakte. Toen de prijzen rond 2010 begonnen te normaliseren, kon de SATA-ssd zich zonder verdere barrières ontwikkelen tot standaardcomponent in laptops en desktops.

Maar de rek van de SATA-bus was er op den duur wel uit. In de praktijk lag de doorvoercapaciteit rond de 560 MB/s, een waarde die al snel niet langer door het flashgeheugen werd begrensd, maar door de interface zelf. De overstap naar M.2 met PCI Express was daarom een noodzakelijk stap: PCIe 3.0 bood voldoende bandbreedte om de groei van snellere controllers en NAND-generaties op te vangen, terwijl PCIe 4.0 die ruimte opnieuw verdubbelde. Inmiddels verschuift de markt richting PCIe 5.0, waar vooral high-end systemen profiteren van hogere I/O-pieken en meer parallelle command queues. PCIe 6.0 staat al op de roadmap, maar zal — conform traditie — eerst in servers en datacenters landen voordat consumentenplatformen er aan toe zijn.

Naast de klassieke 2,5-inch SATA-schijven bestaan er varianten als mSATA en M.2-modules die intern eveneens via SATA communiceren. Formeel passen dergelijke M.2-SATA-ssd’s in dezelfde sleuven als PCIe-varianten, maar bij recente moederborden ontbreekt vaak de ondersteuning voor het SATA-signaal op die connector. Dat maakt ze in de praktijk weinig inzetbaar op moderne systemen. De marktontwikkelingen sluiten daar naadloos op aan: nieuwe M.2-SATA-modellen verschijnen vrijwel niet meer, waardoor hun relevantie snel afneemt.

Tegelijkertijd neemt het aantal fysieke SATA-poorten op moederborden gestaag af. Waar zes aansluitingen jarenlang de standaard waren, leveren veel fabrikanten tegenwoordig nog vier of twee poorten – en sommige compacte moederborden zoals de Minisforum BD795i SE laten ze zelfs volledig achterwege.

Wie toch meerdere SATA-drives wil blijven inzetten – om bestaande archieven te behouden of om tegen lage kosten grote opslagcapaciteit te realiseren – belandt uiteindelijk bij PCIe-uitbreidingskaarten die extra SATA-interfaces aanbieden. Technisch levert dat zelden problemen op, maar het maakt wel zichtbaar hoe de rol van SATA is verschoven: van primaire opslagader naar een randfunctie binnen hedendaagse pc-architecturen.

SAS (Serial Attached SCSI) is een seriële opslaginterface uit de serverwereld, ontworpen voor omgevingen waarin beheerfuncties, redundantie en voorspelbare prestaties belangrijker zijn dan kostenefficiëntie. SAS-ssd’s vereisen een aparte – en doorgaans prijzige – hostadapter, terwijl dual-port-modellen vooral zijn bedoeld voor failover in clusteropstellingen. Voor consumentensystemen levert dat nauwelijks voordelen op. SATA-schijven functioneren wel achter een SAS-controller, maar SAS-drives laten zich niet aansturen door reguliere SATA-interfaces. Buiten server- en enterprisehardware blijft SAS dan ook een nichetechnologie.

Toen in 2015 de eerste PCIe-ssd’s voor consumenten verschenen, was de hardware daar nog nauwelijks op voorbereid. Veel moederborden hadden simpelweg geen M.2-slot, waardoor fabrikanten als tijdelijke oplossing naar PCIe-insteekkaarten uitweken. Functioneel leverden die doorgaans wel de beoogde snelheidswinst, maar firmwareondersteuning liet te wensen over: als bootdevice kwamen waren ze daardoor vaak onbruikbaar. Het gevolg was dat deze kaarten na korte tijd ook weer van het toneel verdwenen.

Ook de vroege PCIe-ssd’s die nog via AHCI communiceerden, bleken vooral een overgangstechnologie. Het protocol was ontworpen voor traditionele harde schijven en schoot tekort zodra parallelle I/O en lage latenties centraal kwamen te staan. NVMe bood vanaf het begin een protocolstack die beter aansloot op de interne paralleliteit van flash-controllers én op de I/O-architectuur van moderne besturingssystemen. Windows, Linux en macOS integreerden de benodigde drivers snel, waardoor de migratie voor gebruikers nauwelijks frictie kende: ssd plaatsen, systeem opstarten, en het werkt.

De meeste ssd’s voor consumenten worden tegenwoordig gefabriceerd in het M.2-2280-formaat: 22 millimeter breed, 80 millimeter lang. Kortere modules zoals 2230- en 2242-modellen zijn vooral bedoeld voor ultracompacte systemen waar elke millimeter telt, terwijl het langere 22110-formaat voornamelijk in servers voorkomt vanwege de ruimte voor extra NAND-packages en krachtigere controllers. In de praktijk is 2280 echter de de facto standaard, met een aanbod dat varieert van oudere PCIe-3.0-modellen tot recente PCIe-5.0-drives en capaciteiten van enkele honderden gigabytes tot circa 8 terabyte.

De PCIe-5.0-ssd’s zijn momenteel nog een high-end verschijnsel. Snellere NAND, bredere parallelisatie en complexere controllerontwerpen zorgen niet alleen voor hogere prestaties, maar ook voor hogere kostprijzen. Daardoor is het actuele aanbod beperkt en blijft de meerprijs ten opzichte van gangbare PCIe-4.0-modellen aanzienlijk. Tegelijkertijd verdwijnen PCIe-3.0-drives langzaam uit het schap: PCIe-4.0 vormt in de praktijk de nieuwe baseline, met stabiele prestaties, brede compatibiliteit en slechts een kleine meerprijs ten opzichte van het verouderde 3.0-segment.

Toch ontstaan er interessante situaties in het prijslandschap. Door tijdelijke aanbiedingen of voorraadcorrecties komt het geregeld voor dat bepaalde PCIe-5.0-ssd’s slechts marginaal duurder zijn dan vergelijkbare PCIe-4.0-modellen. In zulke gevallen kan een overstap naar een 5.0-drive zinvol zijn, zelfs wanneer het huidige systeem nog geen PCIe-5.0-slot biedt. De ssd functioneert dan gewoon op 4.0-snelheid, maar behoudt zijn waarde voor toekomstige upgrades waarin de hogere bandbreedte wél benut kan worden. Technisch levert dat geen nadeel op, terwijl de investering een langere levensduur krijgt.

Hogere interfacesnelheden stellen hogere eisen aan de controller. De eerste PCIe-5.0-ssd’s lieten dat duidelijk zien: het vermogen liep regelmatig op tot boven de 10 watt en dat resulteerde in forse koelblokken en soms zelfs kleine ventilatoren op de modules. De nieuwste controllergeneraties zijn merkbaar efficiënter, waardoor de standaardkoeling op moderne moederborden doorgaans volstaat.

Een voorbeeld van zo’n recentere Gen5-uitvoering is de Samsung 9100 PRO. In onze tests blijkt dat deze ssd de beschikbare bandbreedte van PCIe 5.0 beter benut, zonder de extreme thermische maatregelen die de eerste generatie vereiste. De sequentiële doorvoersnelheden positioneren zich duidelijk boven die van hoogwaardige PCIe 4.0-drives, terwijl de thermische belasting binnen voorspelbare marges blijft.

Naast de controller speelt het type NAND een grote rol. SLC en MLC zijn praktisch verdwenen; snelle consumenten-ssd’s gebruiken meestal TLC. QLC biedt hogere capaciteit maar levert in op schrijfgedrag en duurzaamheid. PLC (vijf bits per cel) wordt al getest, maar is nog niet rijp voor de markt.

Om bij kortdurende schrijfacties hoge doorvoersnelheden te realiseren, reserveren controllers een deel van het beschikbare flash als pseudo-SLC (pSLC). In die modus wordt per cel slechts één bit geschreven, waardoor de programmeertijd daalt en de I/O-paralleliteit toeneemt. Zolang deze cache niet verzadigd raakt, blijven de schrijfsnelheden op hun piekniveau. Bij langere, doorlopende writes valt de ssd echter terug op het native schrijfgedrag van TLC of QLC. Goede TLC-drives houden dan doorgaans meer dan 1 GB/s vast, terwijl QLC-varianten kunnen terugzakken tot niveaus die zelfs onder de prestaties van een moderne harde schijf liggen.

Voor PCIe 5.0 verandert aan dit principe niets. De interface biedt weliswaar aanzienlijk meer bandbreedte, maar de fundamentele karakteristieken van NAND zoals latentie, programmeersnelheid en foutcorrectie blijven bepalend voor het gedrag bij sustained writes. De hogere piekwaarden van Gen5-ssd’s zijn dus vooral het resultaat van efficiëntere controllers en bredere parallelisatie, niet van een wezenlijk ander cache- of NAND-mechanisme.

De eerste PCIe 5.0-ssd’s liepen nog tegen de grenzen van beschikbaar NAND aan. Met chips rond 1600 MT/s kwamen de praktische snelheden niet veel hoger uit dan zo’n 10 GB/s. Pas met NAND-generaties op 2000 en 2400 MT/s naderen recente modellen de fysieke limiet van de interface, grofweg 14 tot 15 GB/s.

Dat zie je terug in drives zoals de Samsung 9100 PRO 8 TB met geïntegreerde heatsink. Door meer NAND-kanalen parallel aan te sturen en dankzij een ruimer thermisch budget kan dit model langere tijd hoge doorvoersnelheden vasthouden. De koeler voorkomt dat de controller vroegtijdig terugklokt tijdens intensieve I/O – een beperking die bij de eerste generatie PCIe 5.0-ssd’s nog regelmatig optrad.

Bij ssd’s met een eigen DRAM-buffer wordt de Flash Translation Layer (FTL) lokaal opgeslagen, wat vooral bij zware workloads voor stabielere prestaties zorgt. Modellen zonder DRAM leunen op systeemgeheugen via de NVMe-driver, wat minder efficiënt is maar wel kosten en energieverbruik verlaagt. Voor doorsnee gebruik maakt dat doorgaans weinig uit; bij database- of virtualisatie-achtige workloads kan het verschil echter wel zichtbaar worden.

Voor grotere hoeveelheden lokale opslag zijn externe behuizingen via USB of Thunderbolt een praktische oplossing, zeker wanneer het om tientallen terabytes gaat. In laptops is de situatie minder uniform: veel ultracompacte modellen hebben vastgesoldeerde ssd’s, terwijl zakelijke en gaming-laptops meestal één of twee M.2-slots bieden. Sommige fabrikanten hanteren bovendien firmware-whitelists, wat de keuzevrijheid bij upgrades beperkt en in sommige gevallen gevolgen heeft voor prestaties en accuduur.

PCIe 5.0-ssd’s richten zich primair op workloads die worden gedomineerd door grote, parallelle datastromen. Denk aan videobewerking in hoge resoluties, het verwerken van omvangrijke game-assets, lokale AI-inference of compute-taken waarbij doorvoercapaciteit een directe prestatiegrens vormt. In dergelijke scenario’s werpt de hogere interfacebandbreedte van PCIe 5.0 duidelijk vruchten af: de sequentiële piekprestaties liggen niet alleen hoger, maar kunnen dankzij snellere NAND en bredere controllerparalleliteit ook langer worden vastgehouden.

Voor dagelijks pc-gebruik blijft latentie doorgaans bepalender dan ruwe sequentiële snelheid, maar de lijn tussen traditionele consumententaken en datagebonden workloads vervaagt steeds meer en meer. Moderne game-engines laden steeds omvangrijkere datasets, DirectStorage-achtige technieken schuiven decompressiewerk naar de grafische kaart en contentcreatiepakketten zoals die van Adobe benutten meer parallelisme dan eerdere generaties. In die context fungeert PCIe 5.0 vooral als extra structurele bandbreedtebuffer: systemen lopen minder snel tegen opslaggerelateerde bottlenecks aan wanneer applicaties verder opschalen.

Tegelijkertijd worden Gen5-controllers efficiënter en thermisch beheersbaarder. Waar de eerste lichting nog forse koellichamen of actieve ventilatie vereiste, sluiten moderne modellen beter aan op de standaardkoeling die op veel moederborden aanwezig is. Voor wie een nieuw high-end systeem assembleert of een workstation bouwt dat meerdere jaren moet meegaan met groeiende datavolumes, is PCIe 5.0 daarmee een logische en toekomstbestendige keuze.

De recente ontwikkeling op de geheugenmarkt draagt stevig bij aan de verwachting dat ssd-prijzen de komende jaren niet noemenswaardig zullen dalen. Zoals we eerder al schreven in ons artikel over hoe de stijgende geheugenprijzen de IT-markt in 2026 onder druk zetten, drukken oplopende DRAM- en NAND-kosten de marges in pc’s en mobiele apparaten en zullen die componenten in 2026 een nog groter aandeel van de totale productiekosten innemen. Analisten waarschuwen bovendien dat de aanhoudende krapte in de geheugenketen kan leiden tot vertraagde productintroducties en minder aanbod in de lagere marktsegmenten, terwijl een groot deel van de mondiale NAND-capaciteit voor 2026 al is toegewezen.

De stijgende geheugenprijzen werken rechtstreeks door in de kosten van ssd’s. NAND-flash vormt immers een groot deel van de materiaalkosten, waardoor hogere chipprijzen de gebruikelijke prijsdalingen afremmen. Daardoor komen PCIe-5.0-ssd’s steeds vaker uit op bedragen die maar weinig boven die van goede PCIe-4.0-modellen liggen. Omdat Gen5-drives bovendien meer technische ruimte bieden voor toekomstige eisen, wordt het bij een nieuwe pc of upgrade aantrekkelijker om direct voor de modernere interface te kiezen — zeker als het systeem meerdere jaren mee moet en een latere vervanging duurder of minder flexibel zou zijn.

PCIe 5.0 markeert geen breuk, maar een logische volgende stap in de evolutie van opslagtechnologie. De interface biedt vooral extra structurele marge: ruimte voor snellere controllers, hogere NAND-doorvoer en bredere parallelisatie. Wie vandaag een nieuw systeem samenstelt, profiteert daarvan niet alleen in piekprestaties, maar vooral in het uitstellen van toekomstige knelpunten zodra software en workloads verder opschalen.

Tegelijkertijd is het geen verplichte upgrade voor iedereen. Voor doorsnee gebruik blijven goede PCIe-4.0-ssd’s uitstekend presteren. Maar in een markt waarin NAND duurder wordt en de prestatielat gestaag stijgt, is het zinvol vooruit te kijken. Door nu voor een PCIe 5.0-ssd te kiezen, bouw je meer toekomstvastheid in zonder dat de meerprijs nog een drempel vormt — en blijft je opslag subsysteem klaar voor de volgende ronde aan eisen.

Het is onzeker hoe ssd-prijzen zich in 2026 en 2027 zullen ontwikkelen. Wie een aantrekkelijk aanbod ziet, doet er daarom goed aan niet te lang te wachten: in een markt die onder druk staat door AI-gerelateerde vraag en stijgende geheugenkosten is uitstel eerder een risico dan een voordeel – en dit geldt overigens niet alleen voor ssd’s, maar ook voor werkgeheugen en zelfs complete pc’s en laptops.