SATA 6Gbps

SATA是硬盘接口的标准规范，实际上SATA 6Gbps接口这个说法并不规范，准确的称呼是SATA III，接口速度是6Gbps而已，只是现在大家习惯这个说法了。SATA 6Gbps接口是目前最最常见的HDD/SSD硬盘接口，大部分人现在买的硬盘都在用这种接口，接口及线缆如下所示：

从上到下分别是主板的SATA接口、硬盘接口及线缆

作为目前应用最多的硬盘接口，SATA 6Gbps接口最大的优势就是太成熟了，6Gbps的带宽虽然比起新接口的10Gbps甚至32Gbps带宽差多了，但普通2.5寸SSD也没这么高的需求，500MB/s多的读写速度也够用了，而在HDD硬盘上6Gbps带宽远远谈不上瓶颈，谁让HDD硬盘发展太慢了，速度一直没有质变。

当然，SATA 6Gbps也是有缺点的，它已经服役多年了，对新技术的支持是不够的，比如NVMe标准就不支持，而且体积相对比较大，不适应SSD日益小体积的发展趋势，6Gbps的带宽对新一代SSD来说也不够用了。

mSATA

既然SATA 6Gbps接口不利于SSD小型化，半高SATA设备又有点不受宠，所以针对便携设备开发的mSATA（mini SATA）接口就登场了，你可以把它看作标准SATA接口的mini版，物理接口跟mini PCI-E接口一样，所以二者容易混淆，但mSATA走的是SATA通道而非PCI-E通道，所以需要SATA主控。

JEDCE定义了两种尺寸的mSATA硬盘规格，分为MO-300A和MO-300B，前者又分为mSATA mini和mSATA，其中mini硬盘长宽是30x26.8mm，mSATA尺寸是51x30mm，单面厚度约为4.85mm，而MO-300B一般是30x30mm，比较少见。

mSATA接口是SSD小型化的一个重要过程，不过mSATA依然没有摆脱SATA接口的一些缺陷，比如依然是SATA通道，速度也还是6Gbps，SATA接口的潜力也就是这样了，要想进一步发展还得寻找新的手段。

M.2/NGFF接口

M.2接口硬盘已经成为新一代高性能SSD的首选

取代mSATA的接口是M.2接口，最初叫做NGFF，全名是Next Generation Form Factor，它可以做的比mSATA硬盘还要小巧，基本长宽只有22x42，单面厚度2.75mm，双面闪存布局也不过3.85mm厚，但M.2又有丰富的可扩展性，最长可以做到110mm，可以提高SSD容量。

此外，M.2接口可以同时支持SATA及PCI-E通道，后者更容易提高速度，早期的M.2接口使用的是PCI-E 2.0 x2通道，理论带宽10Gbps，不过在9系及100系芯片组之后，M.2接口现在全面转向PCI-E 3.0 x4通道，理论带宽达到了32Gbps，远高于之前水准，大大提升了SSD性能潜力。

PCI-E接口

早在SATA接口的SSD发展之初，PCI-E接口的SSD就出现了，因为后者的优势实在太大了，其他SSD不论采用什么接口，都是从SATA向原生PCI-E走进，而PCI-E接口的SSD直接是一步到位，省去了中间过程。不过PCI-E硬盘最初多用于企业级市场，因为它需要不同的主控，性能高的同时成本也高了，消费级市场也没多少需求，只是这两年来PCI-E硬盘才在高端消费级市场上崛起。

跟显卡类似，PCI-E硬盘的规格也会根据长度、高度分为全高/半高、全长/半长等不同级别，最常见的PCI-E硬盘多是HHHL半高半长的，长度为167mm。

PCI-E接口的硬盘速度也逐渐从当初的PCI-E 2.0 x2走向了PCI-E 3.0 x4通道，速度也达到了32Gbps，可以满足未来一段时间的使用了，而且早期PCI-E硬盘不能做启动盘的问题也早解决了，现在PCI-E硬盘已经是最为高大上的选择了，旗舰级SSD大多会选择PCI-E接口。

SATA Express接口

M.2接口解决了mSATA接口的后继问题，不过SATA 6Gbps接口到底应该走向何方？在6Gbps速度之后，SATA接口要想继续提高速度已经很难了，SAS接口倒是可以把接口提高到12Gbps，但那是针对企业级市场的，对原接口做了很大变动，而且后者对成本并不敏感，但是消费级市场就不一样，要考虑到现实，对此SATA-IO给出的解决方案是SATA Express（SATA E）接口。

为了提高接口带宽，SATA E接口也放弃了SATA通道，走向了PCI-E通道，他们选择的是PCI-E x2通道，具体有PCI-E 2.0 x2或者PCI-E 3.0 x2两种选择，因此就有了10Gbps以及16Gbps两种，最初是10Gbps居多，现在的主板逐渐开始提供16Gbps的SATA E接口了，因为100系芯片组的南桥通道数量大幅提升了。

无论厂商选择PCI-E 2.0还是PCI-E 3.0方案，接口速度相对原来的6Gbps都有了明显的提升，带宽更不是瓶颈了。

SATA E的物理接口实际上是通过SATA 6Gbps接口改造的，这有点类似SAS接口，它使用了2个SATA 6Gbps接口和一个只有4pin针脚的mini版SATA接口组成，其中小接口只能接入PCI-E线，这样做的最大好处就是保持向下兼容，因为目前SATA E硬盘的数量实在是太少太少了，或者说就没见到有几款正式商用的，搞成向下兼容的接口，SATA E至少还可以当成2个SATA 6Gbps接口使用，没设备用也不会浪费。

SATA E标准推出有2年时间了，不过就目前的情况来看SATA E普及之路还非常遥远，唯一明智的就是向下兼容了SATA 6Gbps接口。

U.2/SFF-8639接口

SATA E接口取代SATA 6Gbps有点不靠谱，不过我们还有另一个选择，那就是U.2接口，它之前叫做SFF-8639，今年的台北电脑展上SF-8639接口改名为U.2接口，跟目前的M.2接口对应起来了，看这意思是希望在台机领域复制M.2接口在移动市场的成功。

U.2接口跟SATA E接口的思路差不多，都是尽可能利用现有的物理接口，但接口带宽更快，从PCI-E x2变成了PCI-E 3.0 x4，此外还增加了许多新协议支持，比如NVMe，这些都是SATA E接口不具备的（U.2其实才是SATA E的完全体）。

U.2的设备端接口融合了SATA及SAS接口的特点，中间用针脚填满了SATA接口留下的空缺，并预留了L型防呆设计，所以可以兼容SATA、SAS及SATA E规范，主板那一端则是mini SAS（SFF-8643)接口，设备端的U.2线则是一端接在SATA电源上，一端接在U.2硬盘的数据口上。

U.2接口有很多优点，接口带宽达到了32Gbps，支持NVMe协议，甚至供电能力也提高了，这都有助于提高SSD性能，但U.2不好的地方在于它依然是新兴事物，很多主板目前并没有U.2接口，而且U.2接口的消费级硬盘少的可怜，目前正式开卖的也只有Intel的750系列。

以上几种接口的总结如下表所示

从对比来看，M.2接口主要优点在于体积小巧、性能出色，比较广泛的用于笔记本、超级本等便携设备中。而U.2接口则具备速度更快，2.5英寸更好的与目前SATA3.0接口固态硬盘兼容，适合主流笔记本、台式电脑，未来潜力较大。但不足的地方在于，目前配备U.2接口SSD相对较少，尚等待成熟。

E1.S

2017年，Intel联合众多行业巨头提出了一种代号“Ruler”的全新形态SSD，专为高密度、高性能的服务器和数据中心打造，2018年初形成行业标准EDSFF，很快得到普遍采纳，各种衍生规格和创新也是百花齐放，FMS 2019闪存峰会上就有各种各样的新品展示。

EDSFF主要分为长短两种规格，长的叫做EDSFF 1U Long，简称E1.L，十分类似Intel最初提出的Ruler，非常适合高密度存储，厚度有18毫米、9.5毫米两种。

SK海力士展示的PE8111就采用了这种设计，采用PCIe 3.0 x4和自家3D V6 TLC闪存，容量可以做到15.36TB、30.72TB。

还有一种短的EDSFF 1U Short，简称E1.S，最初设计目的是为了在数据中心里取代M.2，解决其种种不足之处，横向恒快可以容纳两排闪存颗粒，支持热插拔，12V供电支持更高供电，散热也更容易。

E1.S最初只定义了PCB电路板尺寸，功耗不超过12W，其他的的留给厂商自由发挥，结果就撒不住了，很快就出现了20W功耗的版本，搭配厚厚的外壳和散热片，仿佛缩短了的E1.L。

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