Definition

M.2 SSD

Eine M.2 SSD ist ein Solid-State Drive (SSD) mit kleinem Formfaktor, das in intern montierten Speichererweiterungskarten verwendet wird. M.2 SSDs entsprechen einer Spezifikation der Computerindustrie und wurden entwickelt, um Hochleistungsspeicher in schmalen, strombegrenzten Geräten wie Ultrabooks und Tablet-Computern zu ermöglichen. Sie sind in der Regel kleiner als andere, vergleichbare SSDs, wie eine mSATA SSD.

Fortsetzung des Inhalts unten

SSDs sind eine Form von Speichermedien, die persistente Daten auf einem Solid-State-Flash-Speicher speichern. Im Gegensatz zu einem Festplattenlaufwerk (HDD) hat eine SSD keine beweglichen Teile, die brechen oder hoch- oder runterdrehen können. Die M.2-SSD-Spezifikation war ursprünglich als Next-Generation-Formfaktor bekannt, aber der Next-Generation-Name wurde zu Gunsten des M.2-Namens geändert.

M.2 ist eine Schnittstellenspezifikation, die mehrere Protokolle und Anwendungen wie PCI Express (PCIe) und SATA(Serial Advanced Technology Attachment) unterstützt. M.2-kompatible Produkte sind auch nicht auf Solid-State-Laufwerke beschränkt. Die Spezifikation unterstützt auch Protokolle wie USB und Wi-Fi und kann in Grafikkarten und KI-Beschleunigerkarten verwendet werden, die die M.2-Spezifikation nutzen.

Die M.2-Formfaktor-Spezifikation wurde von der SATA International Organization sowie der PCI Special Interest Group, einem Konsortium von Anbietern aus der Technologiebranche, definiert.

M.2 SSD-Formfaktor

M.2 SSDs haben eine rechteckige Form. Im Allgemeinen sind sie 22 Millimeter breit und normalerweise 60 mm oder 80 mm lang, obwohl die Kartenlänge unterschiedlich sein kann. Die Kartengröße wird durch eine vier- oder fünfstellige Zahl identifiziert. Die ersten beiden Ziffern stehen für die Breite, die restlichen Ziffern für die Länge. Zum Beispiel ist eine 2260-Karte 22 mm breit und 60 mm lang. Längere M.2-Laufwerke enthalten normalerweise mehr NAND-Chips für zusätzliche Kapazität als die kürzeren Versionen. Andere Größen sind:

2280 – 22 x 80 mm

2230 – 22 x 30 mm

2242 – 22 x 42 mm

2260 – 22 x 60 mm

22110 – 22 x 110 mm

Die 22 mm Breite ist wichtig zu beachten, da dies der Standard für Desktops und Laptops ist. Eine 80 mm oder 110 mm lange Karte kann 8 NAND-Chips für 2 TB Kapazität aufnehmen.

Funktionsweise einer M.2 SDD

Obwohl M.2 in vielen Geräten verwendet werden kann, sieht man den Formfaktor am häufigsten im Zusammenhang mit SSDs zur Datenspeicherung. M.2-Laufwerke benötigen kein Kabel zum Anschluss an ein Motherboard. Stattdessen werden sie direkt in das Motherboard mit einem dedizierten M.2-Steckplatz eingesteckt.

Eine M.2 SSD kann sowohl mit SATA- als auch mit PCIe-Protokollen verwendet werden. Serial Advanced Technology Attachment, oder SATA, ist ein Standard, der für den Anschluss und die Übertragung von Daten von Festplatten an Computersysteme verwendet wird. Peripheral Component Interconnect Express, kurz PCIe, ist ein serieller Erweiterungsbus-Standard. PCIe wird verwendet, um einen Computer mit einem oder mehreren Peripheriegeräten zu verbinden.

Zusätzlich zur Unterstützung dieser und anderer Protokolle werden M.2-NVMe-Laufwerke (Non Volatile Memory Express) unterstützt, wenn sie auf PCIe basieren. NVMe kann die Übertragungsgeschwindigkeit von Daten zwischen Client-Systemen und SSDs über einen PCIe-Bus beschleunigen. Die NVMe-Unterstützung wurde entwickelt, um Engpässe zu reduzieren und die Leistung zu verbessern. Sie ermöglicht auch eine höher parallele Verarbeitung von Lese- und Schreibanfragen. Aufgrund ihres Designs kann die NVMe-Unterstützung eine bis zu fünfmal höhere Bandbreite als SATA-M.2-Modelle bieten und sollte dem Computer eine bessere Leistung bei Aufgaben wie Dateiübertragungen verleihen. Um sowohl M.2-SSDs als auch NVMe zusammen zu verwenden, muss ein Benutzer zunächst sicherstellen, dass sein System NVMe nutzen kann.

M.2 SSDs können auch entweder einseitig oder doppelseitig sein. Einseitige M.2-Karten würden in Szenarien verwendet, in denen der Platz begrenzt ist, beispielsweise bei ultradünnen Laptops. Doppelseitige Chips hingegen nehmen mehr physischen Platz ein, haben aber größere Speicherkapazitäten.

Der Baustein selbst hat am Ende Einkerbungen, sogenannte Modul Keys, die als Anschlüsse dienen.

M.2 Modul Keys

Keys, die Einkerbungen in den Randsteckern von M.2-Modulen, können die Typen von M.2-Produkten unterscheiden.

M.2-SSD-Module werden durch Gegenstecker auf beiden Seiten in die Platine gesteckt. Im Gegensatz zu mSATA haben M.2-SSD-Karten zwei Arten von Anschlüssen, die auch als Sockel bezeichnet werden: B-Key-Sockel und M-Key-Sockel. Eine einzelne Karte kann auch beide Schlüsseltypen haben. Der Typ des Schlüssels bestimmt die Anzahl der PCIe-Lanes, die der Sockel unterstützt. Ein B-Key fasst eine oder zwei PCIe-Lanes, während ein M-Key bis zu vier PCIe-Lanes fasst. Der B-Key-Randstecker ist sechs Pins breit, der M-Key-Randstecker fünf Pins.

Für drahtlose Wi-Fi- und Bluetooth-Adapter sind M.2-Karten für A- und E-Steckplätze in einem Motherboard codiert. Die meisten M.2-Wireless-Karten unterstützen sowohl A- als auch E-Key-Steckplätze. Derzeit werden die Keys A,B,E und M genutzt.

Vor- und Nachteile von M.2 SSDs

Größe und Kapazität sind zwei der größten Vorteile von M.2 SSDs. In einem Laptop zum Beispiel nimmt eine M.2 SSD viel weniger Platz ein und verbraucht viel weniger Strom als eine Standard-SATA- oder SAS-SSD. Wenn jedoch massive Speicherkapazität in einem mobilen Gerät benötigt wird, werden andere Formfaktoren wahrscheinlich besser passen.

Die Leistung von M.2 ist ebenfalls ein Schlüsselmerkmal. Eine M.2 SSD, die auf den NVMe-Spezifikationen basiert, kann zum Beispiel mit viel schnelleren Raten lesen und schreiben als SATA- oder SAS-SSDs.

Die M.2-Schnittstelle ist eine Art Universalanschluss, mit der Fähigkeit, PCIe, SATA, USB 3.0, Bluetooth und Wi-Fi zu unterstützen. Wenn also ein Laptop mit einer M.2-Schnittstelle gekauft wird, gibt es eine Menge Konfigurationsmöglichkeiten für Peripheriegeräte.

Die Hauptnachteile von M.2-SSD-Speicher sind der Preis und die fehlende Verbreitung. Die Preise für 2,5-Zoll-SATA-SSDs sind gesunken, seit sie in größeren Stückzahlen produziert werden. Der Preis einer M.2-SSD mit vergleichbarer Kapazität ist derzeit etwa zweieinhalb Mal so hoch wie der des SATA-Laufwerks.

Ein weiteres Manko von M.2-SSDs ist die begrenzte Kapazität. Während 1 TB oder 2 TB wahrscheinlich für die meisten mobilen Anwendungen ausreichend ist, werden höhere Kapazitäten erforderlich sein, damit M.2 seinen Weg in mehr Unternehmensspeichersysteme findet.

Die Wahl einer M.2 SSD

Die erste Überlegung beim Kauf eines M.2-Geräts für einen Computer ist, ob er einen oder zwei M.2-Stecker hat.

M.2-Karten werden typischerweise in neueren mobilen Computergeräten verwendet. Da der Formfaktor anders ist als bei mSATA-Karten, sind M.2 SSDs nicht mit älteren Systemen kompatibel. Da es für mobile Geräte entwickelt wurde, ist M.2 möglicherweise nicht für große Unternehmensspeichersysteme geeignet. Anbieter von Unternehmensspeichern beginnen jedoch, M.2 SSDs in ihre Hybrid- und All-Flash-Speicher-Arrays einzubauen. Selbst bei begrenzten Kapazitäten erlauben die Größe und Dichte von M.2-SSDs den Speicheranbietern immer noch, eine Menge Hochleistungskapazität in ein kleines Gehäuse zu packen.

Wenn ein Laptop mit den M.2-Spezifikationen kompatibel ist, verfügt er über die physische Schnittstelle, und das Betriebssystem des Geräts sollte bereits die erforderlichen AHCI-Treiber (Advanced Host Controller Interface) enthalten, um die Installation der M.2-Speicherkarte zu ermöglichen. Möglicherweise ist auch eine Anpassung im BIOS des Geräts erforderlich, damit es den M.2-Speicher erkennen kann.

Für Desktop-Computer, die nicht mit M.2-Schnittstellen ausgestattet sind, gibt es Adapterkarten, die in einen PCIe-Steckplatz gesteckt werden, um M.2-Karten aufzunehmen.

Es wird immer üblicher, dass Flash-Speicher in sekundären Speichersystemen eingesetzt wird. Dies geschieht, um schnellere Wiederherstellungen zu ermöglichen, wenn Rechenoperationen bei Ausfällen im Rechenzentrum auf Backup- oder Sekundärspeicher umschalten müssen. Die Verwendung von Solid-State-Laufwerken in sekundären Systemen trägt dazu bei, dass der Geschäftsbetrieb in einem angemessenen Tempo fortgesetzt werden kann, auch wenn er über Backup-Systeme läuft.

M.2-Anbieter

Derzeit am Markt aktive M.2-SSD-Anbieter sind:

  • Toshiba
  • Kingston
  • Plextor
  • Samsung
  • TeamGroup
  • Adata und Crucial (Micron Technologies)

Darüber hinaus ist Intel der größte Anbieter für M.2 Wireless-Adapter.

M.2 SSD vs. mSATA

M.2 wird gemeinhin als mSATA-Ersatz bezeichnet, aber mSATA-SSDs existieren immer noch und werden möglicherweise für einige Zeit in Laptop-Plattformen, die diesen Formfaktor unterstützen, weiterhin verwendet. Da M.2- und mSATA-Karten unterschiedlich sind und verschiedene Anschlüsse haben, können sie nicht in dieselben Geräte eingesteckt werden, was bedeutet, dass beide noch ihre eigenen Anwendungsfälle haben.

Abbildung 1: Micron M600 SSD-Formfaktoren (von links nach rechts): mSATA SSD, M.2 SSD (22 mm x 60 mm doppelseitig), M.2 SSD (22 mm x 80 mm einseitig) und eine 2,5-Zoll-SATA-SSD.
Abbildung 1: Micron M600 SSD-Formfaktoren (von links nach rechts): mSATA SSD, M.2 SSD (22 mm x 60 mm doppelseitig), M.2 SSD (22 mm x 80 mm einseitig) und eine 2,5-Zoll-SATA-SSD.

Im Vergleich dazu sind M.2 SSDs schneller und speichern mehr Daten als die meisten mSATA-Karten. M.2 SSDs unterstützen eine Vielzahl von Schnittstellenstandards wie PCIe 3.0, SATA 3.0 und USB 3.0, im Vergleich zu mSATA, das nur SATA-Schnittstellenstandards unterstützt. M.2-SATA-SSDs haben ein ähnliches Leistungsniveau wie mSATA-Karten, aber M.2-PCIe-Karten sind deutlich schneller. Darüber hinaus haben SATA-SSDs eine maximale Geschwindigkeit von 600 MB pro Sekunde, während M.2-PCIe-Karten 4 GB pro Sekunde erreichen können.

Durch die PCIe-Unterstützung können M.2-Karten auch die Vorteile des NVMe-Protokolls nutzen. Ein NVMe-Laufwerk bietet einen großen Leistungsvorteil gegenüber Laufwerken, die auf anderen Schnittstellentypen basieren, aufgrund von reduzierter Latenz, erhöhte IOPS und geringerem Stromverbrauch.

Diese Definition wurde zuletzt im Januar 2021 aktualisiert

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