M.2 是由 PCI-SIG 和 SATA-IO 標準組織所開發,PCI-SIG M.2 和 SATA Rev. 3.2 規格中皆有其定義。原本稱為 NGFF (Next Generation Form Factor),隨後於 2013 年正式重新命名為 M.2。許多人仍稱 M.2 為 NGFF。

小型的 M.2 外觀尺寸適用於許多擴充卡類型,例如 Wi-Fi、藍牙、衛星導航、近場通訊 (NFC)、數位無線電、無線千兆聯盟 (WiGig)、無線廣域網路 (WWAN) 和 固態硬碟 (SSD)。

M.2 有固態硬碟專用的各種外觀尺寸。

兩者並不相同;M.2 支援 SATA 和 PCIe 儲存介面選項,而 mSATA 只適用於 SATA。從物理角度講,它們在外觀上也不相同,無法插入同一個系統連接器中。下圖所顯示的是一個 M.2 固態硬碟和一個 mSATA 固態硬碟 (您可以注意到連接器和卡片大小的差異性):

Module image

M.2 2280 (上圖) 與 mSATA 比較。 注意,防呆設計 (接腳或槽口) 可避免它們 被插入不相容的插槽中。

M.2 外觀尺寸是為了讓小型外觀尺寸的擴充卡有多種選擇所設計的,包含固態硬碟。固態硬碟之前只能仰賴 mSATA 提供最小型的外觀尺寸,但是 mSATA 卻無法以合理費用擴充至 1TB 容量。而新的 M.2 規格解決了一切問題,它可讓不同的 M.2 固態硬碟擴充卡大小與容量。M.2 規格讓系統製造商可以將常見的小型外觀尺寸標準化,並可視需求延伸至高容量。

所有的 M.2 固態硬碟皆可以裝入系統主機板上的 M.2 插槽中。M.2 外觀尺寸以較小的體積展現更好的效能,是 SSD 固態硬碟技術發展的未來趨勢。此外,無需電源線或資料傳輸線,因此不必管理纜線。如同 mSATA 固態硬碟,M.2 固態硬碟只需插入插槽即可完成安裝。

採用最新推出的 Intel z97 和 AMD FX 990 晶片組的主機板支援 M.2 SATA 和 PCIe 固態硬碟。此外,已有多款筆記型電腦支援 M.2 固態硬碟。購買 M.2 固態硬碟前,請先查閱系統規格和使用者手冊以確認相容性。

在此篇常見問題中,我們將主要說明 M.2 固態硬碟外觀尺寸和讀者的注意事項:有些系統的 M.2 插槽與 M.2 固態硬碟並不相容。

M.2 模組有各種不同的尺寸,因為從固態硬碟到廣域網路 (WAN) 卡等有不同類型的 M.2 擴充卡。

對於固態硬碟適用的 M.2 模組,最常見的尺寸為 22mm (寬) x30mm (長)、22mm x 42mm、22mm x 60mm、22mm x 80mm 和 22mm x 110mm。這些擴充卡將會依據上述的尺寸來稱呼:前兩位數代表寬度 (都是 22mm),而剩餘的位數則是代表長度,從 30mm 起到 110mm 長。因此,M.2 固態硬碟被區分為 2230、2242、2260、2280 和 22110。

下圖顯示 2.5 吋固態硬碟和 2242、2260 和 2280 M.2 固態硬碟:

Size range image

M.2 固態硬碟有不同的長度,原因有二:

  1. 不同的長度使得固態硬碟有著不同的容量;越長的固態硬碟可以安裝越多的 NAND 快閃晶片,以及控制器和 DRAM 記憶體晶片。2230 和 2242 的長度支援 1-3 個 NAND 快閃晶片,而 2280 和 22110 則最多可支援 8 個 NAND 快閃晶片,而最大的 M.2 外觀尺寸則可支援 1TB 的固態硬碟。
  2. 系統主機板上的插槽空間會限制 M.2 尺寸:有些筆記型電腦因為快取的目的而可支援 M.2 ,但因為空間很小,所以只適用於 2242 M.2 固態硬碟 (雖然 2230 M.2 固態硬碟體積更小,但對於大多數可適用 2242 M.2 固態硬碟的情況下則顯得沒必要)。

    舉例來說,若將 M.2 固態硬碟作為快取 (客戶端系統搭配 Intel® 智慧反應技術 (SRT) 軟體) 或在 Ultrabook 或 Chromebook 中當作小容量的作業系統開機磁碟,則通常採用 2242 M.2 固態硬碟。若將 M.2 固態硬碟作為筆記型電腦或桌上型電腦系統中的主要硬碟,則普遍採用較長且較高容量的 2280 M.2 固態硬碟。

Kingston 於 2014 年 6 月陸續引進 2280 SATA M.2 固態硬碟,並會依市場需求新增不同的尺寸。

M.2 是指實體的外觀尺寸。SATA 和 PCIe 則是指儲存裝置介面,主要的差異在於 M.2 固態硬碟的效能和採用通訊協定 (語言)。

M.2 規格是為了能適用固態硬碟的 SATA 和 PCIe 介面所設計的。M.2 SATA 固態硬碟將會使用目前於典型 2.5 吋 SATA 固態硬碟上的同一種控制器。M.2 PCIe 固態硬碟會使用特別為支援 PCIe 通訊協定所設定的控制器。

一個 M.2 固態硬碟只能支援一種通訊協定,但是某些系統的 M.2 插槽只支援 SATA 或 PCIe 的其中一種。

不能。M.2 固態硬碟只支援 SATA 或 PCIe 的其中一種,無法同時支援兩者。此外,製造商將設計系統主機板插槽以支援 SATA 或 PCIe 的其中一種,或是在某些情況下兩者皆支援。請務必查看您的系統手冊以確認有支援哪些技術;部分主機板的插槽可以同時支援兩者,或只限 SATA 或 PCIe 其中一種。

PCIe 介面的速度更快,SATA 3.0 規格的最大速度受限在 600MB/s,而 PCIe Gen 2 x2 通道最高可達 1000MB/s 和 Gen 2 x4 通道最高可達 2000MB/s。2015 年時,新的 PCIe Gen 3 技術將變得更普及,具有 4 倍的速度,最高可達 4000MB/s。

不用,SATA 和 PCIe M.2 固態硬碟都只使用作業系統內建的標準 AHCI 驅動程式。然而,在使用前,您必須在系統 BIOS 中啟用 M.2 固態硬碟。

某些情況下,M.2 固態硬碟插槽可能和主機板上的其他裝置共用 PCIe 通道或 SATA 連接埠。如需額外資訊,請檢閱您的主機板說明文件,因為同時使用共用的連接埠可能會停用其中一個裝置。

效能可能差不多;這也視主機系統內固態硬碟使用的特定控制器、內部佈局和每個固態硬碟的控制器而定。無論是 2.5 吋、mSATA 或 M.2 固態硬碟外觀尺寸,SATA 3.0 規格皆支援高達 600MB/s。

若主機系統支援 PCIe 通訊協定,BIOS 很可能不會偵測到 PCIe M.2 固態硬碟,而造成與系統不相容的問題。同樣地,若在只支援 PCIe M.2 固態硬碟的插槽上安裝 SATA M.2 固態硬碟,SATA M.2 固態硬碟將無法使用。

PCIe M.2 固態硬碟只能以主機板上 PCIe x2 (2 通道功能) 的速度運作。若您購買了支援 PCIe x4 速度的主機板,您的 x4 等級 M.2 固態硬碟在該環境中應可表現如預期。此外,對於可能超過 PCIe 總通道數的系統主機板而言,PCIe 會受到限制,導致將 PCIe M.2 x4 固態硬碟的通道數限制在只有 2 條或甚至沒有。

M.2 規格定義了 M.2 擴充卡和插槽介面的 12 個接腳或槽口;有許多是保留供未來使用的:

table

M.2 固態硬碟有 3 種常見的專用接腳:

  • B
  • M
  • B+M (所以兩種接腳都位於 M.2 固態硬碟上)

不同的接腳類型通常會標示在 M.2 固態硬碟及 M.2 插槽上或靠近連接器 (或金手指) 邊緣之處。

下圖說明 M.2 固態硬碟和相容 M.2 插槽上的 M.2 固態硬碟接腳,該插槽的槽口可插入適合接腳的連接器。

Key image

請注意,B 型接腳的 M.2 固態硬碟邊緣針腳數 (6) 與 M 型接腳的 M.2 固態硬碟 (5) 不同;這樣不對稱的設計是為了預防使用者將 M.2 固態硬碟方向混淆,並且試圖將 B 型接腳的 M.2 固態硬碟錯置於 M 型接腳的插槽內,反之亦然。

搭配 B 型接腳邊緣連接器的 M.2 固態硬碟能夠支援 SATA 和/或 PCIe 通訊協定 (視您的裝置而定),但在 PCIe 匯流排上,最高僅能支援達 PCIe x2 的效能 (1000MB/s)。

搭配 M 型接腳邊緣連接器的 M.2 固態硬碟能夠支援 SATA 和/或 PCIe 通訊協定 (視您的裝置而定),且若主機系統支援 x4,便能在 PCIe 匯流排上支援達 PCIe x4 的效能 (2000MB/s)。

搭配 B+M 型接腳邊緣連接器的 M.2 固態硬碟能夠支援 SATA 和/或 PCIe 通訊協定 (視您的裝置而定),但在 PCIe 匯流排上,最高僅能支援達 x2 的效能。

不同接腳所代表的意義為何?
M.2 固態硬碟接腳 B 型接腳 M 型接腳 B+M 型接腳
固態硬碟邊緣連接器
相容的插槽
支援的硬碟類型 (通訊協定)) SATA 和/或 PCIe x2 SATA 和/或 PCIe x4 這因連接器 (B 或 M 型) 和 M.2 固態硬碟所支援的內容而有所差異。查看系統說明文件和 M.2 固態硬碟類型以取得相容性資訊

更多內容

M.2 固態硬碟接腳 B 型接腳 M 型接腳
固態硬碟邊緣連接器 SSD edge connector - B Key SSD edge connector - M Key
不相容的插槽 Not Compatible Sockets - B Key Not Compatible Sockets - M Key

只要具有適用的固態硬碟通訊協定支援 (SATA 或 PCle),M.2 固態硬碟上的 B+M 型接腳便能夠在各種主機板上擁有交叉相容性。部分主機板的主機連接器之設計只能使用 M 型接腳的固態硬碟,而有些主機板只能使用 B 型接腳的固態硬碟。B+M 型接腳固態硬碟的設計便因應而生;不過,能將 M.2 固態硬碟插入至插槽內不代表就能夠可以運作,這取決於 M.2 固態硬碟和主機板之間具有共用的通訊協定。

M.2 主機連接器是以 B 型接腳或 M 型接腳為主。這或許能夠同時支援 SATA 和 PCle 通訊協定。相反地,這也可能僅支援兩項通訊協定中的其中一項。

如果您的固態硬碟連接器屬於 B+M 型接腳邊緣連接器,基本上可適用於其中一種主機連接器,不過為確認通訊協定之相容性,您需要查看主機板/系統製造商的規格。

您應該時常查看主機板/系統製造商的資訊,以確定所支援的長度為何,不過許多主機板能夠支援 2260、2280 和 22110。許多主機板提供了多種變位固定螺絲,讓使用者能夠固定 2242、2260、2280 或甚至高達 22100 的 M.2 固態硬碟。主機板的空間量會限制可固定於插槽中和所使用的 M.2 固態硬碟之尺寸。

不同的插槽類型是 M.2 規格的一部分,用於於指定插槽中支援特定裝置類型。

插槽 1 用於 Wi-Fi、Bluetooth®、NFC 和 WI Gig

插槽 2 用於 WWAN、SSD (快取) 和 GNSS

插槽 3 用於 SSD (包含 SATA 和 PCIe,最高達 x4 效能)

如果系統上提供插槽 2 用於支援 WWAN 擴充卡且尚未使用,則可用於 B 型接腳的 M.2 固態硬碟 (通常為小型外觀尺寸,如 2242)。若系統主機板能夠支援 SATA M.2 固態硬碟,則可以將其插入至相容的 WWAN 連接器上。一般而言,會將容量較低的 2242 M.2 固態硬碟與 2.5 吋硬碟搭配使用,用於快取用途。再次說明,請您務必查閱系統說明文件以取得 M.2 支援資訊。

不行,M.2 固態硬碟之設計不得熱插拔。請於系統關機時才安裝和移除 M.2 固態硬碟。

於空間有限時所提供特定的嵌入式應用,M.2 規格能夠用於不同厚度的 M.2 固態硬碟 - 3 種不同的單面版本 (S1、S2 和 S3) 和 5 種雙面版本 (D1、D2、D3、D4 和 D5)。部分平台因 M.2 連接器下方的空間有限而有特定要求,如下圖所示 (LSI 所提供)。

Main System Board

Kingston M.2 固態硬碟符合雙面 M.2 規格,而且適用於大多數接受雙面 M.2 固態硬碟的系統主機板;若您因特定嵌入式應用而需要單面版本,請向銷售代表諮詢。

下一代的 M.2 PCIe 固態硬碟將使得現今採用作業系統內建之舊版 AHCI 驅動程式的情況,轉變成運用全新非揮發性記憶體 (NVMe) 主機介面的全新架構。NVMe 係從零開始設計,可原生支援採用 NAND 快閃記憶體 (未來可能是非揮發性記憶體) 的固態硬碟,並且能夠提供更佳的效能。初步的產業測試顯示,與目前的 SATA Rev. 3.0 固態硬碟相比,其效能程度可提升 4 到 6 倍。

預計將於 2015 年問世,先引進企業市場,之後再向客戶端系統邁進。隨著業界為 NVMe 固態硬碟上市佈局而建立產業價值鏈體系,目前已有適用於多種作業系統的測試版驅動程式。

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