M.2, первоначальное название — Next Generation Form Factor (NGFF) — спецификация компактных компьютерных плат расширения и их разъёмов.
Стандарт M.2 допускает разнообразные размеры модулей, как по ширине, так и по длине. Формат M.2 может использоваться для разных устройств, работающих с шиной PCIE. Наиболее часто он используется в компактных твердотельных накопителях (SSD на базе флеш-памяти), устанавливаемых в малогабаритные компьютеры (ультрабуки, планшеты).
SSD с интерфейсом M.2 похожи на SSD с интерфейсом mSATA форм-фактора Mini PCI-E, но отличаются меньшими размерами.
Интерфейсы, выведенные на разъём M.2, являются надмножеством интерфейса PCI Express. Платы M.2 могут иметь различные ключевые вырезы для обозначения конкретного варианта используемого интерфейса.
Возможности
Карты расширения M.2 могут предоставлять различные функции, например: Wi-Fi, Bluetooth, спутниковая навигация, NFC-радиосвязь, цифровое радио, Wireless Gigabit Alliance (WiGig), Wireless WAN (WWAN). В виде модулей M.2 часто изготавливают быстрые и компактные твердотельные флеш-накопители (SSD). На разъём M.2 выводятся шины PCI Express (версии 3.0, 4.0, 5.0), Serial ATA 3.0 и USB 3.0 (включая обратную совместимость с USB 2.0). Спецификация SATA 3.2 по состоянию на август 2013 определила формат SATA M.2 для носителей информации.
В составе M.2 реализован PCI Express 4x (4 линии) и один порт SATA 3.0 со скоростью до 6 Гбит/с, поэтому в форм-факторе M.2 могут быть реализованы как устройства PCI Express, так и накопители SATA. Используется стандартный PCI Express без каких-либо дополнительных слоёв абстракции. Группа PCI-SIG выпустила спецификацию M.2 версии 1.0 в декабре 2013 года.
Для карт расширения M.2 доступно три варианта реализации логического интерфейса и набора команд: Legacy SATA Используется для SSD с SATA интерфейсом, драйвером AHCI и скоростями до 6,0 Гбит/с (SATA 3.0) PCI Express с использованием AHCI Используется для SSD с интерфейсом PCI Express и драйвером AHCI (для совместимости с большим количеством операционных систем). Из-за использования AHCI производительность может быть несколько ниже оптимальной (получаемой с NVMe), так как AHCI был разработан для взаимодействия с более медленными накопителями с медленным последовательным доступом (например HDD), а не для SSD с быстрым случайным доступом. PCI Express с использованием NVMe Используется для SSD с интерфейсом PCI Express и высокопроизводительным драйвером NVMe, созданным для работы с быстрыми флеш-накопителями. NVMe был разработан с учётом низких задержек и параллелизма SSD с интерфейсом PCI Express. NVMe лучше использует параллелизм в управляющем компьютере и программном обеспечении, требует меньше стадий при передаче данных, предоставляет более глубокую очередь команд и более эффективную обработку прерываний.
Форм-фактор и ключи
В сравнении с mSATA, который использует форм-фактор Mini PCI-E, M.2 занимает меньше места и по толщине, и по площади, крепится одним винтом вместо двух, кроме того в M.2 возможны более длинные модули и двухстороннее размещение компонентов на плате.
Модули M.2 имеют прямоугольную форму, на одной из сторон карты расположен разъём (75 позиций с 67 контактными площадками с шагом в ). На противоположной от разъёма стороне находится полукруглая выемка для фиксации винтом. Каждый контакт выдерживает напряжение до 50 В и ток до 0,5 А. Разъём гарантирует как минимум 60 циклов подключения-отключения. В стандарте M.2 допускаются модули шириной 12, 16, 22 или 30 мм и длиной 16, 26, 30, 38, 42, 60, 80 или 110 мм. Первые модули M.2 производились с шириной 22 мм и длиной 30, 42, 60, 80 и 110 мм.
+ Ключи карт M.2 и предоставляемые интерфейсы Ключ Разрезы Интерфейсы A 8-15 PCIe ×1, USB 2.0, I2C and DP ×4 B 12-19 PCIe ×2, SATA, USB 2.0 и 3.0, Звук, PCM, IUM, SSIC и I2C C 16-23 Резерв D 20-27 Резерв E 24-31 PCIe ×1, USB 2.0, I2C, SDIO, UART и PCM F 28-35 «Future Memory Interface» (FMI) G 39-46 «Generic» (не используется в спецификации M.2) H 43-50 Резерв J 47-54 Резерв K 51-58 Резерв L 55-62 Резерв M 59-66 PCIe ×4 и SATA
+ Максимальная толщина компонентов на картах M.2, мм Тип Сверху Снизу S1 1,20 Не допускаются S2 1,35 Не допускаются S3 1,50 Не допускаются D1 1,20 1,35 D2 1,35 1,35 D3 1,50 1,35 D4 1,50 0,70 D5 1,50 1,50
По краю платы M.2 располагается 75-контактный ножевой печатный разъём. Для идентификации платы, вместо части контактов этого разъёма делают ключевые вырезы. Ответная часть (слот M.2) на материнской плате имеет соответствующие заглушки, позволяющие исключить установку несовместимых плат в слот. По состоянию на апрель 2014 года слоты выполнялись с единственной заглушкой либо в позиции B, либо в позиции M. Например, модуль M.2 с двумя ключевыми разрезами B и M может использовать до двух линий PCI Express и совместим с большим количеством карт М.2. Карты M.2 с ключом в позиции M могут использовать до 4 линий PCI Express. Оба варианта — B и M — поддерживают интерфейс SATA. Сходная система ключей используется для карт M.2 с интерфейсом USB 3.0.
Типы карт M.2 маркируются кодом по схеме WWLL-HH-K-K или WWLL-HH-K, где WW и LL — размеры модуля в ширину и длину в миллиметрах. В HH кодируется, является ли модуль односторонним или двухсторонним, а также максимальная допустимая высота (толщина) размещённых на нём компонентов, например «D2». Часть K-K обозначает ключевые разрезы; если модуль использует лишь один ключ, используется одна буква K.
Наиболее популярные форм-факторы M.2 по состоянию на 2016 год: ширина 22 мм, длина 80 или 60 мм (M.2-2280 и M.2-2260), реже 42 мм. Многие ранние M.2 накопители и материнские платы использовали интерфейс SATA. Некоторые материнские платы также реализуют PCI Express. Для SSD наиболее популярны ключи B (SATA и PCIe x2) и M (SATA и PCIe x4). Для подключения карт расширения, например WiFi, используются модули размера 1630 и 2230 и ключи A или E.
Кроме сменных карт расширения, стандарт M.2 определяет вариант модулей, припаиваемых к материнской плате в процессе её изготовления.
Примечания
Ссылки
The Serial ATA International Organization (SATA-IO) PCIe SSD 101: An Overview of Standards, Markets and Performance, SNIA, August 2013, pp. 6-7 Samsung XP941 M.2 PCIe SSD Review (512 GB), September 22, 2013 LFCS: Preparing Linux for nonvolatile memory devices // LWN.net, April 19, 2013 US patent 20130294023, November 7, 2013 MY Blog: M.2 NGFF SSD Compatibility List, October 19, 2016 = Список совместимости форматов M.2 и компьютерной техники / Блог Выбор Пост, 2016-09-06
Категория:Носители информации Категория:Запоминающие устройства Категория:ATA Категория:SATA Express Категория:Serial ATA