固态硬盘接口大盘点：SATA、M.2、U.2、SAS、PCIe等接口详解

固态硬盘接口大盘点：SATA、M.2、U.2、SAS、PCIe等接口详解

固态硬盘（SSD）的接口类型多种多样，每种接口都有其独特的特点和适用场景。本文将详细介绍常见的固态硬盘接口类型，包括SATA、M.2、U.2、SAS、PCIe等，帮助读者更好地理解这些接口的工作原理和使用场景。

SATA接口

SATA接口的固态硬盘具有良好的向下兼容性。SATA控制器会与硬盘通信协商，使硬盘工作在两者中最低的模式上。例如，SATA3硬盘连接在SATA2接口上时，会自动工作在SATA2模式下。

常用的五种硬盘接口

1. M.2接口

M.2接口原本是为笔记本电脑设计的新一代接口标准，用于取代MSATA接口。它有两种类型：Socket 2（B key）和Socket 3（M key）。Socket 2支持SATA和PCI-E x2接口，最大读取速度可达700MB/s，写入速度可达550MB/s。Socket 3可支持PCI-E x4接口，理论带宽可达4GB/s。

2. U.2接口

U.2接口本质上是SATA Express，设计思路是尽可能利用现有物理接口，但带宽更快，还增加了许多新协议支持，比如NVMe。虽然U.2接口看起来很强大，但目前民用支持U.2接口的设备较少。

3. SAS接口

SAS接口是一种电脑集线技术，主要用于服务器或商用领域。它由三种类型协议组成：串行SCSI协议（SSP）、串行ATA通道协议（STP）和SCSI管理协议（SMP）。

4. SCSI接口

SCSI接口是一种智能的通用接口标准，可以与多种类型的外设进行通信。在家用领域，SAS接口的功能往往用不上，因此家用领域还是以SATA为主。

5. PCIe接口

PCIe接口并不是专用的硬盘接口，显卡、声卡、网卡等都可以使用这个接口。PCIe接口的固态硬盘只是其中一种应用，M.2和U.2接口的NVME固态硬盘数据传输时也是通过PCI-E总线传输的。

常见的固态硬盘接口

较常见的固态硬盘接口包括SATA、SATAe、U.2、mSATA、M.2、PCIe和SAS。除了这些接口之外，还有一些接口不是过时就是太罕见了，例如ZIF、IDE、FC和CFast。

SATA接口详解

SATA（Serial ATA）是一种计算机总线，负责主板和大量储存装置（如硬盘及光驱）之间的数据传输，主要用于个人计算机。SATA与串行SCSI（SAS）的两者扁平电缆兼容，SATA硬盘可接上SAS接口。SATA分别有SATA 1.0 (1.5 Gbps)、SATA 2.0 (3.0 Gbps) 和SATA 3.0 (6.0 Gbps) 三种规格。SATA不支持NVMe。

SATA Express接口详解

SATA Express是一种基于SATA和PCI Express（PCIe）而来的高速计算机总线，用于SATA、PCIe存储装置，最初是作为SATA 3.2版标准发表。SATA Express本身配备了新的物理连接界面，端口可向下兼容原有SATA标准的SATA连接线插头。即一个SATA Express接口可以连接一个SATA Express SSD或两个SATA SSD。

主板上有两个SATA Express接口(浅灰色)，它们右边是常见的SATA接口(深灰色)

SATA Express主控端线缆接口

SATA Express线缆的设备端接口

U.2接口详解

U.2是一种2.5英寸SSD的接口，原先叫SFF-8639。主板那一端是mini SAS（SFF-8643）接口，U.2接口支持NVMe标准协议。设备端的U.2线是一端接在SATA电源上，一端接在U.2硬盘的数据口，U.2接口带宽走PCI-E 3.0 x4，理论传输速度高达32Gbps。

U.2接口示意图

U.2 SSD

mSATA接口详解

mSATA（mini-SATA）是迷你版本SATA接口，外型和电子接口与mini PCI-E完全相同，但电子信号不同，两者互不兼容。mSATA拥有Full Size及Half Size版本，其中Full Sized mSATA SSD尺寸为50.8mm x 29.85mm，Half Sized mSATA SSD尺寸则为26.8mm x 29.85mm。mSATA的最高带宽依然没有摆脱SATA3的速度——6Gbps。mSATA不支持NVMe。

上:mSATA固态硬盘 下: 2.5" SATA硬盘

左: Full Size；右: Half Sized

M.2接口详解

M.2，前身为Next Generation Form Factor (NGFF)，是一种计算机内部扩展卡及相关连接器规范。它采用了全新的物理布局和连接器，将取代PCI Express Mini Card及与PCI Express Mini 相容的mSATA标准。M.2标准允许模块宽度为12、16、22和30毫米，长度16、26、30、38、42、60、80和110毫米。市售的M.2扩展卡主要是22毫米宽，长度有30、42、60、80和110毫米等规格。

mSATA SSD (左) 与 M.2 2242 SSD (右) 的尺寸对比

M.2接口(2242、2260和2280)

M.2接口有三种类型缺口：B，M或B + M。用于SATA或双通道PCI Express (PCIe ×2)的M.2插座卡口被称为"socket 2 configuration"或者"socket 2"，用于四通道PCI Express (PCIe ×4)的插座卡口被称为"socket 3 configuration"或"socket 3"。

B与M位置的M.2锁定槽，各针在M.2的两侧排列

Socket 2和Socket 3对比

PCIe接口详解

PCI Express（PCIe）是计算机总线PCI的一种，它沿用现有的PCI编程概念及通讯标准，但建基于更快的串行通信系统。PCIe分为四种规格：X16、X8、X4、X1，现在PCIe接口的SSD大多采用的是PCIe X4，而PCIe 3.0 x4接口带宽高达32Gbps(3.938GB/s)。

PCI Express 速度

PCIe SSD

SAS接口详解

序列式SCSI（SAS）是一种计算机集线的技术，其功能主要是作为外围零件的数据传输，例如：硬盘、CD-ROM等设备而设计的界面。SAS主要用于企业级市场，SAS的接口接头有很多形式，包括SFF 8482等。SAS不支持NVMe。

SAS connector

SFF 8482

其他接口

除了上述接口之外，还有一些接口不是过时就是太罕见了，例如ZIF、IDE、FC和CFast。

固态硬盘接口对比

接口标准

截至2017年，硬盘的接口标准（工作模式）有IDE、AHCI和NVMe。NVMe最先进，AHCI次之，IDE已被逐渐淘汰。