連接器上的各引腳額定最多50V和0.5A,而連接器本身要求耐受最低60次拔插。 M.2標準允許模組寬度為12、16、22和30毫米,長度16、26、30、38、42、60、80和110毫米。 市售M.2 擴充卡主要是22毫米寬度,長度有30、42、60、80和110毫米等規格。 對於固態硬碟適用的 M.2 模組,最常見的尺寸為 22mm (寬) x30mm (長)、22mm x 42mm、22mm x 60mm、22mm x 80mm 和 22mm x 110mm。 這些擴充卡將會依據上述的尺寸來稱呼:前兩位數代表寬度 (都是 22mm),而剩餘的位數則是代表長度,從 30mm 起到 110mm 長。
- 舉例來說,有B Key 和M Key 型兩個防呆鍵位的M.2模組,使用最多兩個PCI Express通道並提供廣泛的相容性,而只有一個防呆鍵位的M型M.2使用最多四個PCI Express通道;以上兩例也可能提供SATA儲存裝置。
- 因此,M.2 固態硬碟被區分為 2230、2242、2260、2280 和 22110。
- 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)。
- 當 M Key 插槽出現於轉接卡上時,囿於裝置之生產成本以及考量市場需求,極其大部分僅支援 PCIe 介面。
M.2規範提供最多四個PCI Express通道和一個邏輯性SATA 3.0 埠(6 Gbit/s),且全部都是通過同一個連接器分拆而成。 被分拆的PCI Express通道對主機與儲存裝置提供一個純PCI Express連接,且沒有額外的匯流排抽象層。 在2013年10月的PCI-SIG推出的M.2規範1.0版本中,則提供了詳細的M.2規範。 M.2具有靈活的物理規範,允許更多種類的模組寬度與長度,並與更進階的介面相配,使M.2比mSATA更適合日常應用,尤其是用於超極致筆電或平板電腦等裝置的固態硬碟。
m.2topcie: 不同插槽類型所支援硬體介面之整理
承上,由於原有 PCIe、SATA 或 USB 之裝置皆可以轉設計為 M.2 之型式,以此 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 格式之產品。 而這些裝置原先多屬於 USB 介面,若依循 M.2/NGFF 之設計規範,其金手指防呆鍵位與 M.2 SSD 將會有著顯著之不同(彼等主要採用 A/E key)。
目前絕大部分支援第六/七/八/九代 Core 處理器之主機板上內建之 M.2 M key 插槽,至少有一組為 PCIe/SATA 兼容。 而考量主機板晶片組之 PCIe 通道總數限制,大多數主機板會設計其中一組 M.2 插槽兼容 PCIe/SATA 介面,而另一組僅支援 PCIe 介面。 再一次地,我們會建議消費者以 PCIe 介面作為優先考量,而如此即便主機板其介面支援程度有所不同,亦不至於造成太多困擾。 小型的 M.2 外觀尺寸適用於許多擴充卡類型,例如 Wi-Fi、藍牙、衛星導航、近距離無線通訊 、數位無線電、無線千兆聯盟 、無線廣域網路 和固態硬碟 。 比如同為 M.2 SSD 的各項產品,對消費者而言就存在著不少相容性之疑慮。
我們在此整理出市面上流通之 M.2 PCIe SSD 以及 M.2 SATA SSD,來加以歸納探討。 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。 也因為種種諸如硬體介面或通訊協定所造成不相容之遭遇,造就了 M.2 SSD 使用者之進場門檻,也使得不少初心者心存猶豫。 M.2可使用AHCI邏輯裝置介面以支援傳統的SATA匯流排,也可使用NVMe作為PCI Express匯流排的邏輯裝置介面。 使用AHCI支援SATA能確保軟體層面對傳統SATA裝置的向下相容性,而採用NVM Express的設計則能充分利用PCI Express儲存裝置的高效能,同時執行大量I/O操作。 M.2連接器可使用PCI Express 3.0(最多4個通道)、SATA 3.0或USB 3.0電腦匯流排。
m.2topcie: M.2 PCIe SSD 之衍生問題:NVMe 與 AHCI 支援
為此,我們將針對 M.2 SSD 其硬體介面與傳輸協定上不同之處,來進行說明。 此外,本文將進一步地整理出 M.2 插槽於不同設備(主機板、筆記型電腦,以及擴充介面卡)中之相容性分野,讓使用者可以透過歸納整理之結果,來獲得更多協助。 此外,考量到 PCIe/SATA/USB 等不同介面之裝置,各自之腳位訊號與電氣特性皆存在著極大差異。 M.2/NGFF 為此定義了多組的插槽防呆位置(或稱防呆鍵位,目前存在於實體產品之型式計有 A/B/E/M key),來避免不同硬體介面裝置因位腳座尺寸相近,而產生混插或誤插之情事,最後導致不正常運作或損壞之困擾。 另外,如果是走 SATA 通道的M.2 SSD,那麼一樣會受到6Gb/s 頻寬的限制,在傳輸效能上等同於2.5吋的 SATA SSD。 M.2模組是被安裝到主機電路板提供匹配的連接器,並且使用一個安裝螺釘固定模組到指定位置。
插槽形式及其變化考量到 PCIe/SATA/USB 等不同介面之裝置皆可以轉設計為 M.2 之型式,因此 M.2 其並非專屬於 SSD 之格式規範,各自之腳位訊號與電氣特性皆存在著極大差異。 m.2topcie M.2/NGFF 為此定義了多組的插槽防呆位置(或稱防呆鍵位,目前存在於實體產品之型式計有 A/B/E/M key),來避免不同硬體介面裝置因針位腳座尺寸相近,而產生混插或誤插之情事,最後導致不正常運作或損壞之困擾。 整體而言,不同的金手指防呆位置,可讓消費者於安裝使用 M.2 裝置時,可獲得最低程度之依循法則。 以實例來說,我們因為防呆鍵位的限制,而無法將 M.2 Wi-Fi 網卡硬塞到 M.2 SSD 的插槽之中。
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該插座的類型為M key,提供兩個螺栓固定點,允許2260和2280尺寸的M.2模組。 M.2連接器有幾種不同的插槽形式,代表著M.2主機和模組不同的目的和功能,避免使用者將M.2模組插入到功能不相容的主機連接器中。 m.2topcie M.2是電腦內部擴充卡及相關連接器的外觀尺寸與針腳的電氣介面規範。採用了全新的物理布局和連接器,以取代PCI Express及mSATA介面標準。 當 M Key 插槽出現於轉接卡上時,囿於裝置之生產成本以及考量市場需求,極其大部分僅支援 PCIe 介面。
組件可能被安裝在M.2模組的任意側面,實際的模組類型限定了可以安裝的組件最大厚度;允許的組件最大厚度是每側1.5毫米。 有多種用於單側或雙側的M.2模組主機端連接器,根據M.2擴充卡和主機PCB的情況提供不同的空間量。 主機上的電路板通常被設計為能接受多種長度的M.2模組,這也意味著接受較長M.2模組的插座通常也能接受較短的同類模組,只需要為較短的模組提供不同位置的安裝螺釘。 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。 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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M.2 原先被稱為 NGFF(Next Generation Form Factor,字面意義為次世代硬體規範)。 而 NGFF 於其原生定義中,廣泛涵蓋了 PCIe、SATA 以及 USB 等硬體介面之各類裝置。 亦即,一件原本為標準 PCIe 或 SATA 或 USB 介面之裝置,可依循 NGFF 之外型尺寸規範及腳位定義,來加以重行設計,以此化身為一 M.2 型式之同款裝置。 各種類型的M.2裝置使用「WWLL-HH-K-K」或「WWLL-HH-K」命名表示方案,其中「WW」(width,寬度)和「LL」(length,長度)分別表示以毫米為單位的模組寬度和長度。 「HH」部分是一個編碼形式,表示模組是單側或者雙側,以及已安裝組件的最大厚度,可能的值已列在右上表中。 模組防呆鍵位指定在「K-K」部分,使用左上表中的key ID表示;它也可能指定為僅「K」,如果該模組只有一個缺口。
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,而不需要顧慮此一問題 。 但前文有提到, PCIex2 M.2 SSD 亦採用相同之 B+M key 腳位。 如此我們就不能斷言 B+M key 型式之 M.2 SSD,其硬體介面必然為 SATA。 但因 PCIex2 之 M.2 SSD 並非主流,以此整體而言,絕大部分 B+M key 型式之 M.2 SSD 多為 SATA 介面。
M.2模組的PCB板提供最多75個點位的連接器;取決於模組類型,部分針位被去除以存在一個或多個防呆鍵位。 主機上的M.2連接器(插槽)可能填充一個或多個匹配的介面,這取決於主機可接受的模組類型;截至2014年4月,主機側的連接器可以只填充一個防呆鍵位(無論B key或 M Key)。 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 其硬體介面必然為 PCIe,而不會有其他可能。 此外,有少部分 PCIex2 之 M.2 SSD(包含 Optane Memory)其腳位因依循 M.2/NGFF 之設計規範,而以 B+M key 之型式現世。 註:筆記型電腦之實際 M.2 SSD 硬體介面相容性,將依各原廠之設計而有所差異,建議先與原廠取得技術支援後,再行選購安裝。 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 m.2topcie 2)以及 M key(另稱socket 3)。
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。 而令消費者困擾的第一道關卡是,對應以上插槽之 M.2 SSD,其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。 註: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。
註: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。 M.2 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 介面。 M.2 SATA:硬碟→記憶體→CPU→記憶體→硬碟M.2 NVMe:硬碟→CPU→硬碟由於M.2 NVMe固態硬碟的資料傳輸是走PCI-e通道,通過匯流排與CPU直連,省去記憶體調用硬碟的步驟,因而能夠達到最大的傳送速率和資料量。 M.2是由 PCI-SIG 和 SATA-IO 標準組織所開發,PCI-SIG M.2 和 SATA Rev. 3.2 規格中皆有其定義。
如下圖所示,B key 之防呆鍵位位於面對插槽方面之左方,M key 則偏於右方。 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。 舉例來說,有B Key 和M Key 型兩個防呆鍵位的M.2模組,使用最多兩個PCI Express通道並提供廣泛的相容性,而只有一個防呆鍵位的M型M.2使用最多四個PCI Express通道;以上兩例也可能提供SATA儲存裝置。
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 規格為優先考量。 除非自身原有設備其 M.2 插槽僅支援 SATA 介面,才需要考慮 SATA 介面之 M.2 SSD。 上文已說明了 M.2 可以涵蓋原本 PCIe、SATA 或 USB 之裝置,而 SSD 原本採用硬體介面的不同(PCIe 或 SATA),形成了 M.2 SSD m.2topcie 安裝後無法相容運作之主因。
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因此,M.2 固態硬碟被區分為 2230、2242、2260、2280 和 22110。 有不少消費者在選購 PCIe/NVMe 之 SSD 之後,尚且會產生一衍生性之困擾:剛剛安裝好之 M.2 PCIe/NVMe SSD 雖可以正常動作,但僅能夠當作資料碟(俗稱之 D 碟),而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 m.2topcie NVMe 協定之支援,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 。 然而關於 M.2 SSD 其規格型式(至少有兩種主流介面型式,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 介面/協定 相容性),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 其規格與相容性之相關知識,如此讓消費者於採買時,可擁有更明確之選購資訊。
而若消費者於四代主機板上安裝較舊規格之 PCIe/AHCI 之 M.2 SSD 時,則因主機板皆已支援 AHCI 協定,以此不會遭遇到無法做為系統碟之問題。 此外,有部分廠商生產之 M.2 PCIe/NVMe SSD 自帶有 legacy option rom(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。 m.2topcie M.2模組的外形是長方形,在短邊一側有一個連接器(臺灣俗稱「金手指」,有最多67針的75個點位,0.5毫米間距,各針分布在PCB的兩短邊),並在另一側短邊的中心有一個半圓形安裝固定孔。
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