[Quote] M.2 SSD 選購指南——SATA、PCIe/NVMe 掌握要訣

Original: M.2 SSD 選購指南——SATA、PCIe/NVMe 掌握要訣

M.2 SSD 選購指南——SATA、PCIe/NVMe 掌握要訣

伴隨著固態硬碟的逐漸普及,以及諸如 intel 600p 以其高性能價格特性襲捲市場之故,傳統 SATA 裝置於頻寬上逐漸顯露其捉襟見肘之態勢。在各種因素之交互作用之下,M.2 SSD 遂成為市場之新風潮。然而針對於 M.2 SSD 其之規格型式(至少有兩種主流介面協定,以及與其相關的兩種不同插槽類型,而其中一種插槽尚有三種不同之相容性),往往卻成為令消費者困擾不已之難題。在此我們特別以專文來介紹 M.2 SSD 其硬體介面與協定上不同之處,以及硬體介面於個別主機條件下之相容性區別,以利消費者於選購時能採行更為明確之決策。

關於 M.2:不僅僅為 SSD 之專屬介面

M.2 原先被稱為 NGFF(Next Generation Form Factor,字面意義為次世代硬體格式規範),而此一格式規範於其定義中涵蓋了 PCIe、SATA 3.0 以及 USB 3.0 等等傳輸協定。亦即,一項原生為 PCIe 或 SATA 或 USB 之裝置,可依循 NGFF 之接腳與尺寸規範來重行設計,而製造為 M.2 之硬體型式。考量到 PCIe/SATA/USB 其各腳位之電氣特性皆有所不同,M.2 定義出數組不同的金手指防呆位置(目前存在於實體產品之型式計有 A/B/E/M key),來避免不相容裝置混插而造成無法正常運作之困擾,以及防止因此而造成之元件損害。
承上,由於原有 PCIe 或 SATA 或 USB 之裝置皆可以轉設計為 M.2 之型式,所以 M.2 其並非專屬於 SSD 之格式規範。其他諸如 Wi-Fi/Bluetooth、GPS 或 NFC 介面卡等,目前皆已有 M.2 規格之產品。而這些通訊介面卡其金手指防呆位置與 M.2 SSD 則有所不同(彼等主要採用 A/E key),如此可讓消費者在安裝使用上能獲得最低程度之依循法則。

M.2 SSD之兩種主要插槽類型:B key 及 M key

目前普及在市的各類 3C 產品中,支援 M.2 SSD 之插槽共計有兩種類型:B key(另稱socket 2)以及 M key(另稱socket 3)。如下圖所示,B key 之防呆口位於面對插槽方面之左方,M key 則偏右方。不同類型之插槽其短邊接腳數量有所差異(B key 短邊為 6 pin,M key 為 5 pin),以此若使用者翻面插入時,將會有所阻礙。

M.2 SSD之兩種主要腳位型式:B+M key 及 M key

而令消費者困擾的第一道關卡是,對應以上插槽之 SSD 腳位並非一個蘿蔔一個坑的 B key 與 M key,而是具有兩個防呆缺口的 B+M key 型式以及僅有一個缺口的 M key 型式。
以此,兩種插槽對應兩種腳位型式,共有四種排列組合。對於 B key 插槽而言,B+M key 之 SSD 可以順利插入,而 M key 腳位之 SSD 則無法順利安裝。
而在 M key 插槽之前提下,無論是 B+M key 或 M key 之 SSD,皆可順利安裝。但許多消費者會遭遇到第二道關卡:不是裝上去了就可以正常使用。種種不相容之遭遇造就了 M.2 SSD 使用者之進場門檻,也使得其他初心者心存猶豫。

並非腳座相契合必然能夠相容運作

究其原因,在於「介面協定」之不同,上文已說明了 M.2 可以涵蓋原本 PCIe、SATA 或 USB 之裝置,而裝置本身所使用協定之差異(在 SSD 上主要為 PCIe 或 SATA),形成了 M.2 SSD 安裝後無法相容運作之主因。我們在此整理出市面上流通之 PCIe M.2 SSD、SATA M.2 SSD,以及不同設備其 M.2 插槽所提供之協定,來加以歸納探討。

主流 M.2 SSD 列表──PCIe一族

廠牌型號腳位型式介面協定主控制器顆粒製程
存取模式
ADATA SX8000MPCIe 3.0x4/NVMeSMI SM22603D MLC
ADATA SX7000MPCIe 3.0x4/NVMeSMI SM22603D TLC
Intel 600pMPCIe 3.0x4/NVMeSMI SM22603D TLC
Kingston HyperX Predator PCIeMPCIe 2.0x4/AHCIMarvell 88SS9293 [1]2D MLC
Kingston KC1000MPCIe 3.0x4/NVMePHISON PS5007-E72D MLC
TOSHIBA XG3MPCIe 3.0x4/NVMeTOSHIBA TC58NCP070GSB
(base on PHISON PS5007-E7)
2D MLC
OCZ RD400MPCIe 3.0x4/NVMeTOSHIBA TC58NCP070GSB
(base on PHISON PS5007-E7)
2D MLC
ADATA SX9000MPCIe 3.0x4/NVMeMarvell 88SS10932D MLC
Plextor M8Pe(G)/GNMPCIe 3.0x4/NVMeMarvell 88SS10932D MLC
Plextor M8Se(G)/GNMPCIe 3.0x4/NVMeMarvell 88SS10932D TLC
SAMSUNG 960 PROMPCIe 3.0x4/NVMeSAMSUNG Polaris3D MLC
SAMSUNG 960 EVOMPCIe 3.0x4/NVMeSAMSUNG Polaris3D TLC
Plextor M6e/e(A)
(生產終了)
B+MPCIe 2.0x2/AHCIMarvell 88SS91832D MLC
註[1]:原廠銷售文件並未提供主控晶片之詳細型號。
由上表可以得知,所有的 PCIex4 SSD 其腳位型式皆為 M Key,我們可以反推得知 M key 型式之 M.2 SSD 其傳輸協定必然為 PCIe,而不會有其他可能。

主流 M.2 SSD 列表──SATA一族

廠牌型號腳位型式介面協定主控制器顆粒製程
存取模式
ADATA SU800B+MSATASMI SM22583D TLC
Intel 535B+MSATALSI SF-22812D MLC
Intel 540sB+MSATASMI SM22582D TLC
Intel 545sB+MSATASMI SM22593D TLC
Micron MX300B+MSATAMarvell 88SS10743D TLC
Plextor S2GB+MSATASMI SM22582D TLC
Plextor S3GB+MSATASMI SM22542D TLC
SAMSUNG 850 EVOB+MSATASAMSUNG MGX/MEX3D MLC
Transcend MTS800B+MSATASMI SM2246 [2]2D MLC
Transcend MTS820B+MSATASMI SM2256 [2]2D TLC
WD GreenB+MSATASMI SM22582D TLC
WD BlueB+MSATAMarvell 88SS10742D TLC
註[2]:原廠銷售文件並未提供主控晶片之詳細型號。
由上表可以得知,所有的 SATA 其腳位型式皆為 B+M Key。但有一例外項目 Plextor M6e,因其為PCIex2之規格,以此亦採用與 SATA 協定相同之 B+M key 腳位。如此我們就不能斷言 B+M key 型式之 M.2 SSD,其傳輸協定必然為 SATA。但隨著舊有 PCIex2 規格商品之停產,我們只要留意以上特殊舊款型號之少數列外。而整體而言,B+M key 型式之 M.2 SSD 新品絕大部分皆為 SATA 協定。
此外考量 SATA 頻寬不足之限制,我們建議消費者採購 M.2 SSD 時以 PCIe 協定為優先考量。如此除非是因為原有裝置其 M.2 插槽僅支援 SATA 協定,才需要考慮購入 SATA 協定之 M.2 SSD。

不同插槽類型所支援協定之整理

目前絕大部分支援第六/七/八代 Core™ 處理器之主機板上內建之 M.2 M key 插槽皆為 PCIe/SATA 協定兼容。

B key 出現於筆記型主板上之機率較桌上型主板要來得高,而目前所有主板(包含筆電)上內建之 M.2 B key 插槽皆僅支援 SATA 協定。

轉接卡上之 B key 插槽亦僅支援 SATA 協定。

當 M Key 插槽出現於轉接卡上時,極其大部分僅支援 PCIe 協定。

我們收集市面上流通之主流電子產品,整理歸納其 M.2 插槽所支援協定後,得到以下之列表(可能會有極少數列外之產品,在此闕之不論):
插槽類型所在裝置位置可能支援之介面協定
M key主機板兼容 PCIe/SATA 協定 [3]
轉接卡僅支援 PCIe 協定
B key全部裝置僅支援 SATA 協定
註[3]:極少部分第四代 Core™ 處理器之主機板其 M key 插槽僅支援 PCIe 協定。
由上表可知,若裝置上 M.2 插槽為 B key 時,其僅支援 SATA 協定,以此我們面對 B key 插槽時,僅需考量 SATA 之 M.2 SSD 即可。而裝置上 M.2 插槽為 M key 時,則需要更多資訊來判斷其支援性。而依據經驗法則,支援第六代以上 Core™ 處理器之主機板(亦即 100/200/300 系列晶片組之主機板),若板上內建有 M.2 M key 插槽時,無論 PCIe 或 SATA 之協定皆可以相容。而若我們使用 M.2 轉接卡所提供之 M key 插槽,其將僅支援 PCIe 協定。

綜合歸納之篩選建議

綜合以上列表之資訊,我們可以列出以下之建議:
使用裝置M.2 插槽類型支援之介面協定可接受之 M.2 SSD 腳位型式
轉接卡B KeySATAB+M key [4]
M KeyPCIeM key [5]
主機板B KeySATAB+M key [4]
M KeyPCIe/SATAM key / B+M key 皆可 [6]
筆記型電腦B KeySATAB+M key [4]
M Key聯繫原廠 [7]聯繫原廠 [7]
註[4]:PCIex2,如 Plextor M6e 除外。
註[5]:PCIex2,如 Plextor M6e 例外,可適用。
註[6]:極少部分第四代 Core™ 處理器之主機板其 M key 插槽僅支援 PCIe 協定。
註[7]:筆記型電腦之實際相容性將依各原廠支援度而有所差異,建議先與原廠取得技術支援後再行選購安裝。

PCIe SSD 之衍生問題:NVMe 與 AHCI

有不少消費者在選購 PCIe/NVMe 之 SSD 之後,還會產生一個衍生性的困擾──可以當作資料碟(俗稱之 D 碟),但無法安裝主開機磁區。此一無法開機之問題主要發生於第四代 Core™ 處理器(或更早期)之主機板之上。究其原因,是因為這些主機板之 BIOS 缺乏對於 NVMe 模式之支援,而這必須透過主機板製造商釋出內含 NVMe 模組之 BIOS 來加以克服 [8]
而若消費者使用較舊規格之 PCIe/AHCI 之 M.2 SSD,則因為絕大部分近年生產之主機板皆支援 AHCI 模式,以此不會遭遇到無法做為系統碟之問題。此外,有少數廠商生產之 PCIe/NVMe M.2 SSD 自帶有 legacy BIOS(如Plextor M8Pe系列),此自帶之 BIOS 亦可讓該產品於不支援 NVMe 之主機板上做為系統碟來使用。
當然,若消費者所擁有之主機板為支援第六代以上 Core™ 處理器之晶片組,則其 BIOS 皆有包含 NVMe 模組,而不致於需要顧慮此一問題 [9]
註[8]:由網路上可尋求之經驗文件可知,使用者亦可以透過特殊工具程式來 DIY 內含 NVMe 模組之 BIOS。但此舉有其潛在風險,更新失敗可能會造成裝置故障並失去保固。
註[9]:使用 NVMe 裝置作為主開機磁區時,主機板必須設定為 UEFI 開機,並關閉 legacy 開機模式。

過渡時期後迎接曙光

誠然目前 M.2 在普及化階段因應舊有較慢速之規格,而讓消費者產生選購上之困擾。但伴隨著技術之世代更新(300系列晶片組主機板之問世,以及 PCIex4/NVMe SSD 形成主流化),許多特殊之例外規則將逐漸被留存於歷史之中。以此,可見於不久之未來,因裝置不相容而無法正常運作之困擾,將成為絕響。而目前持有前一世代設備之使用者們,亦可以參考以上列表歸納之建議,來選擇適用於自身設備之產品。

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