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Formfaktoren und Stecker

Der bis heute vorherrschende interne Formfaktor sind 2,5-Zoll-Gehäuse mit einer Bauhöhe von 7 mm. In den Anfangstagen gab es auch Modelle mit 9,5 mm und teils 15 mm, beispielsweise die G.Skill Falcon von 2009. Solche SSDs waren für einige Notebooks zu dick. Heute werden Drives mit 9,5 mm oder höher fast nur noch im Server-Segment eingesetzt, da im Inneren mehrere Platinen gestapelt werden können.

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Eine 2,5-Zoll-SSD kann mit einem Sata- oder einem U.2-Anschluss ausgestattet sein, dazu später mehr. In jedem Fall werden sie per Kabel an das Mainboard angeschlossen, wobei in einem Notebook auch ein Einbauschacht mit direkter Steckverbindung vorhanden sein kann (und die Verkabelung dann über die Platine verläuft). 2,5-Zoll-Modelle haben den Vorteil, physisch relativ viel Platz aufzuweisen, daher sind diese SSDs derzeit mit bis zu 8 TByte Kapazität bei 7 mm Bauhöhe erhältlich. Für Consumer gedachte Ableger wie Samsungs 860 Evo haben allerdings nur 4 TByte, mehr Speicher ist Server-Varianten vorbehalten. Technisch wären bei 7 nm mit heutigem NAND-Flash auch 16 TByte oder 32 TByte möglich, angeboten werden solche SSDs von den Herstellern nicht.

Der Sata-Anschluss besteht aus zwei Teilen, dem Daten- und dem Strom-Connector, wobei jeder ein eigenes Kabel benötigt - mittlerweile gibt es auch kombinierte Varianten. Gleiches gilt für den auf den ersten Blick ähnlich aussehenden U.2-Aschluss, einst als SFF-8639 bezeichnet. Der U.2 beherrscht Sata, SAS und PCIe, in der Praxis wird meist PCIe x4 genutzt. Das Kabel ist ebenfalls zweigeteilt für Daten und Strom, wobei Ersteres entweder in einem HD-Mini-SAS-Anschluss (SFF-8643) endet oder in einem Adapter für einen M.2-Steckplatz. Nie wirklich durchgesetzt hat sich Sata Express mit PCIe x2, wobei U.2 zumindest auf SSD-Seite den gleichen Stecker, am Mainboard aber einen anderen Port nutzt. Mit mSata gab es früher einen populären Standard für Notebooks, dieser wird jedoch nicht mehr verwendet.

  • Eine M.2-SSD mit Controller, DRAM und Flash (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Ein Wafer mit NAND-Flash-Dies (Bild: Marc Sauter/Golem.de)
  • Einzelne Speicherchips (Bild: Marc Sauter/Golem.de)
  • Sata-2.5-Zoll, Sata-M.2, PCIe-x2-M.2, PCIe-x4-M.2, PCIe-x4-U2, AIC (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Links Sata, rechts U.2 (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Diverse M.2-Varianten (Bild: Marc Sauter/Golem.de)
  • Sata-SSD im M.2-2280-Formfaktor und als 2,5-Zoll-Modell (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Links Sata mit B/M-Key, rechts PCIe rein mit M-Key (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Erläuterung der Keys bei M.2-Kärtchen (Bild: Attend)
  • Unten AIC, oben U.2 (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Vergleich von AHCI und NVMe (Bild: Intel)
  • Power-Modi von NVMe und PCIe (Bild: Intel)
Sata-2.5-Zoll, Sata-M.2, PCIe-x2-M.2, PCIe-x4-M.2, PCIe-x4-U2, AIC (Bild: Martin Wolf/Golem.de)

In den meisten Ultrabooks und PCs stecken heute stattdessen Hauptplatinen, welche mindestens einen Steckplatz für eine SSD in M.2-Bauweise haben, einst schlicht als NGFF (Next Gen Form Factor) bezeichnet. Typisch sind Modelle im M.2-2280-Format, also mit 22 mm Breite und 80 mm Länge. Ebenfalls im Handel, aber seltener, werden SSDs mit 22110-, 2242-, und 2230-Maßen angeboten. Vor allem 2242/2230-Ableger sind oft günstige Varianten ohne DRAM-Cache, beispielsweise Western Digitals SN520. In der Regel sind M.2-Platinen einseitig bestückt, damit Ultrabooks flacher ausfallen können. Bei M.2-SSDs entscheiden die Einkerbungen (Keys) an der Pin-Leiste, ob es sich um Sata- oder PCIe-Modelle handelt. Gemeinerweise kann ein B-Key aber Sata oder PCIe x2 unterstützen und ein M-Key kann mit PCIe x4 umgehen.

Der dritte Formfaktor wird als AIC (Add-in Card) bezeichnet. Hierbei handelt es sich um Steckkarten für PCIe-Slots. Üblicherweise sind diese als HHHL (Half Height Half Length) ausgeführt und für PCIe x4 ausgelegt, im Server-Segment finden sich auch Varianten mit PCIe x8. Manche Steckkarten sind nichts anderes als Adapterplatinen für M.2-SSDs und keine Boards mit direkt aufgelötetem Controller, Cache und Speicher.

Im Profi-Segment gibt es zudem noch die Ruler-Bauweise alias Enterprise & Datacenter Storage Form Factor (EDSFF). Dazu gehört etwa das E1.L (Long) mit knapp 320 x 38 x 18 mm und bis zu 40 Watt Leistungsaufnahme. Ein weiterer Formfaktor heißt M.3 alias NF1. Diese Platinen sind 110 mm lang und 30,5 mm breit und nehmen daher eine Doppelreihe an Speicher-Packages auf. Samsungs PM983 weist daher 15,36 TByte auf.

  • 2,5-Zoll-SSDs verwenden meist Sata oder PCIe x4, typisch sind 7 mm Bauhöhe und bis zu 4 TByte Kapazität im Consumer-Segment oder bis zu 30 TByte in Servern, als Anschlüsse werden Sata oder U.2 genutzt.
  • M.2-SSDs gibt es vor allem mit 80 mm, 42 mm oder 30 mm Länge. Sie sind zumeist einseitig bestückt und können mit Sata, PCIe x2 oder PCIe x4 laufen. Der Speicherplatz beträgt bis zu 2 TByte.
  • Steckkarten (AICs) sind per PCIe x4 oder PCIe x8 angebunden, manche schlicht nur Adapter für M.2-SSDs.

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 Sata- oder PCIe-InterfaceAHCI vs NVMe - die Protokolle 
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Handle 02. Okt 2019

Ein Beispiel sind z. B. Mainboards mit X79-Chipsatz. Allerdings lässt sich das BIOS...

Renegade3349 02. Okt 2019

So eine hatte ich in einem Z87 Board verbaut, was noch kein M2 hatte. Bis auf die...

Anonymer Nutzer 02. Okt 2019

Naja. 42 Euro (Seagate Barracuda 7200 RPM 1 TB) 95 Euro (Irgendeine Markenhersteller 1...

Nin 02. Okt 2019

Hängt vom Spiel ab, meist aber gibt es keinen großartigen Unterschied in der Performance...

ms (Golem.de) 01. Okt 2019

Ich würde auch keine SN640 als kleine M.2-Version kaufen, sondern gleich das U.2-Modelle...


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