M.2 SSD

Wie funktioniert eine M.2 SSD? 

M.2-Module können in Geräteklassen wie WiFi, Bluetooth, Nahfeldkommunikation und WANs integriert werden. M.2-Formfaktoren werden jedoch am häufigsten mit SSDs zur Datenspeicherung in Verbindung gebracht. M.2-Laufwerke benötigen kein Kabel zum Anschluss an ein Motherboard (Hauptplatine). Stattdessen werden sie über einen speziellen M.2-Steckplatz direkt in die Hauptplatine gesteckt.

Eine M.2-SSD kann sowohl mit SATA- als auch mit PCIe-Protokollen verwendet werden. SATA ist ein Standard für den Anschluss und die Übertragung von Daten von Festplatten an Computersysteme. PCIe, ein serieller Erweiterungsbus-Standard, wird verwendet, um einen Computer mit einem oder mehreren Peripheriegeräten zu verbinden. M.2 SSDs unterstützen auch PCIe-basierte NVMe-Laufwerke (Non Volatile Memory Express). 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. Außerdem ermöglicht sie eine höhere Parallelverarbeitung von Lese- und Schreibanforderungen. Aufgrund ihres Designs kann die NVMe-Unterstützung eine bis zu fünfmal höhere Bandbreite als bei SATA M.2-Modellen bieten und einem Computer eine bessere Leistung bei Aufgaben wie Dateiübertragungen ermöglichen.

M.2-SSDs können auch entweder einseitig oder doppelseitig sein. Einseitige M.2-Karten werden dort eingesetzt, wo der Platz begrenzt ist, zum Beispiel bei ultradünnen Laptops. Doppelseitige Chips hingegen benötigen mehr Platz, haben aber eine höhere Speicherkapazität. Das M.2-Gerät hat an einem Ende Einkerbungen, die als Anschlüsse dienen, die sogenannten Modulschlüssel (Module Keys). M.2-Module sind rechteckig. An einer Seite befindet sich ein Randstecker, an der gegenüberliegenden Seite ein Montageloch. Der Randstecker hat 75 Positionen mit bis zu 67 Stiften. Jeder Stift ist für eine Spannung von bis zu 50 Volt und 0,5 Ampere ausgelegt.

Die unterschiedlichen M.2-SSD-Formfaktoren

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.

Die Funktion der M.2 Module 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. 

Fähigkeiten und Beschränkungen der M.2 SSD

Zu den Vorteilen einer M.2 SSD gehören die folgenden:

• Größe und Kapazität. In einem Laptop nimmt eine M.2 SSD viel weniger Platz ein und verbraucht viel weniger Strom als ein Standard-SATA- oder Serial-Attached SCSI (SAS)-Solid-State-Laufwerk. Wenn jedoch eine große Speicherkapazität in einem mobilen Gerät erforderlich ist, sind andere Formfaktoren wahrscheinlich besser geeignet.
• Leistung. Ein M.2-SSD, das auf den NVMe-Spezifikationen basiert, kann beispielsweise mit viel höheren Raten lesen und schreiben als SATA- oder SAS-SSDs.
• Flexible Schnittstelle. Ein M.2-SSD unterstützt PCIe, SATA, USB 3.0, Bluetooth und Wi-Fi. Wenn ein Benutzer ein Notebook mit einer M.2-Schnittstelle kauft, hat er viele Konfigurationsmöglichkeiten für Peripheriegeräte.

Zu den Nachteilen von M.2-SSDs gehören jedoch die folgenden:

• Preis. Eine M.2-SSD kostet mehr als eine SATA-SSD. Die Preise für 2,5-Zoll-SATA-SSDs sind stark gesunken, da sie in größeren Stückzahlen produziert werden.
• Begrenzte Kapazität. Während 1 TB oder 2 TB wahrscheinlich für die meisten mobilen Anwendungen ausreichen, benötigen Unternehmensspeichersysteme höhere Kapazitäten.

Verfügbare M.2-SSD-Optionen

M.2-Karten werden in der Regel in neueren mobilen Computergeräten verwendet. Da sich der Formfaktor von mSATA-Karten unterscheidet, sind M.2-SSDs nicht mit älteren Systemen kompatibel und passen möglicherweise nicht in große Unternehmensspeichergeräte. Anbieter von Unternehmensspeichern beginnen jedoch, M.2-SSDs in ihre hybriden und All-Flash-Speicher-Arrays einzubauen. Selbst bei begrenzten Kapazitäten ermöglichen die Größe und Dichte von M.2 SSDs den Speicheranbietern, viel Hochleistungskapazität auf kleinem Raum unterzubringen.

Einige Beispiele für verschiedene M.2-SSDs, die zur Auswahl stehen, sind die Adata XPG SX8200 Pro oder die Samsung 970 EVO Plus. Die Leistungsdaten der M.2-SSD von Adata umfassen eine Speicherkapazität von 256 Gigabyte (GB) bis 2 TB mit Lese- und sequentiellen Schreibgeschwindigkeiten von bis zu 3.500 MB bzw. 3.000 MB pro Sekunde. Die mittlere Betriebsdauer zwischen zwei Ausfällen wird mit 2 Millionen Stunden angegeben. Die Zugriffsgeschwindigkeiten bei zufälligen Zugriffen sind im Vergleich zu anderen Optionen jedoch geringer, was bedeutet, dass die Speichergeschwindigkeit vergleichsweise langsamer sein kann.

Hersteller von M.2 SSDs

Der Preis für eine 2-TB-M.2-SSD liegt in der Regel zwischen 150 und 200 US-Dollar. Niedrigere Kapazitäten sind deutlich günstiger, wobei 256-GB-M.2-SSDs für etwa 50 US-Dollar erhältlich sind. Wie bereits erwähnt, verkaufen beispielsweise Adata und Samsung eine Vielzahl von M.2-SSDs mit unterschiedlichen Kapazitäten. Andere M.2-SSD-Anbieter sind die folgenden:

• Crucial (Micron Technology)
• Kingston Technology.
• Plextor.
• Team Group.
• Toshiba.

Darüber hinaus ist Intel ein großer Anbieter von drahtlosen M.2-Adaptern.

So wählen Sie eine M.2 SSD

M.2-SATA-Laufwerke und M.2-NVMe-Laufwerke werden zur Standardempfehlung für PC-Neuaufbauten und -Upgrades, da sie immer günstiger und beliebter werden.

Die erste Überlegung beim Kauf eines M.2-Geräts für einen Computer ist, ob er einen oder zwei M.2-Stecker hat. 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 Advanced-Host-Controller-Interface-Treiber (AHCI) enthalten, die die Installation der M.2-Speicherkarte ermöglichen. Möglicherweise ist auch eine Anpassung des BIOS des Geräts erforderlich, damit es den M.2-Storage erkennen kann.

Wenn der Computer hauptsächlich für tägliche Aufgaben oder Spiele verwendet wird, sollte ein M.2-SATA-Laufwerk ausreichen. Wenn der Benutzer jedoch die beste Rechengeschwindigkeit benötigt oder schnelle sequenzielle Lese- und Schreibgeschwindigkeiten für Anwendungsfälle wie die Bearbeitung von 4K-Videos oder große Dateiübertragungen benötigt, sollte ein M.2-NVMe-Laufwerk gewählt werden.

Wenn das Motherboard keinen M.2-Steckplatz hat, kann der Benutzer ein M.2-Laufwerk auf einer Karte erwerben, die von Herstellern wie Asus oder MSI angeboten wird. Diese setzen das M.2-Laufwerk auf eine PCIe-Erweiterungskarte und ermöglichen die Verwendung eines M.2-Laufwerks über die PCIe-Steckplätze.

Die Unterschiede zwischen M.2, mSATA und NVMe SSDs

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.

M.2 ist ein Formfaktor, der die Form einer SATA SSD oder einer PCIe NVMe SSD annehmen kann.

M.2 SSDs sind 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 Gegensatz 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 bis zu 4 GB pro Sekunde erreichen können.

Dank der 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, da es eine geringere Latenzzeit, mehr IOPS und einen geringeren Stromverbrauch aufweist.

Der Hauptvorteil einer NVMe-basierten PCIe-SSD gegenüber SATA und mSATA ist die Geschwindigkeit. Während SATA-Laufwerke eine Geschwindigkeit von 750 MB pro Sekunde erreichen, sind NVMe-Laufwerke mit 1 GB pro Sekunde am unteren Ende der Skala angesiedelt.

Angesichts der Geschwindigkeitsvorteile der NVMe-Laufwerke sind M.2-NVMe-SSDs eine gute Wahl für festplattenintensive Arbeitslasten oder Workloads, die viele Lese- und Schreibvorgänge auf der Festplatte erfordern.