¿Qué es un SSD M.2? Un SSD M.2 es una unidad de estado sólido de factor de forma pequeño que se utiliza en tarjetas de expansión de almacenamiento montadas internamente.
Los SSD M.2 se ajustan a una especificación de la industria informática y están diseñados para permitir un almacenamiento de alto rendimiento en dispositivos delgados con limitaciones de energía, como computadoras portátiles ultrabook y tabletas.
Por lo general, son más pequeños que otras unidades de almacenamiento SSD comparables como mSATA.
Los SSD son una forma de medio de almacenamiento que guarda datos persistentes en una memoria flash de estado sólido.
A diferencia de una unidad de disco duro HDD, un SSD no tiene partes móviles que puedan romperse o girar hacia arriba o hacia abajo.
La especificación de la interfaz SSD M.2 se conocía originalmente como factor de forma de próxima generación, pero el nombre se cambió a M.2.
Los SSD M.2 son útiles para alguien que está construyendo o actualizando una computadora para casos de uso como juegos, animación 3D, edición de video o transferencias de archivos grandes.
Esta especificación admite múltiples protocolos y aplicaciones, como PCIe y SATA. Los dispositivos compatibles con M.2 tampoco se limitan a las unidades de estado sólido.
También admite protocolos como USB y Wi-Fi, y se puede usar en tarjetas gráficas y aceleradoras de inteligencia artificial que usan la especificación M.2.
M. 2 fue definida por la Organización Internacional SATA, así como por el Grupo de Interés Especial PCI, un consorcio de proveedores de la industria tecnológica.
Originalmente llamada NGFF (Factor de Forma de Próxima Generación), esta novedosa interfaz finalmente se estandarizó como M.2 bajo las especificaciones de la versión 3.2 de SATA.
¿Cómo funciona SSD M.2?
Los módulos SSD M.2 pueden integrarse con dispositivos como Wi-Fi, Bluetooth, comunicación de campo cercano y redes inalámbricas de área amplia, aunque los factores de forma M.2 se asocian más comúnmente con SSD para almacenar datos.
Las unidades M.2 no necesitan un cable para conectarse a una placa base, en su lugar, se conectan directamente a la placa base con una ranura de conexión M.2 dedicada.
Se puede usar una unidad SSD M.2 con los protocolos SATA y PCIe.
SATA es un estándar para conectar y transferir datos desde discos duros a sistemas informáticos.
PCIe es un estándar de bus de expansión en serie, que se utiliza para conectar una computadora a uno o más dispositivos periféricos.
También son compatibles con unidades Express de memoria no volátil (NVMe) basadas en PCIe.
NVMe puede acelerar la velocidad de transferencia de datos entre sistemas cliente y SSD a través de un bus PCIe.
La compatibilidad con NVMe se desarrolló para reducir los cuellos de botella y mejorar el rendimiento.
También permite un mayor procesamiento en paralelo para solicitudes de lectura y escritura.
Debido a su diseño, la compatibilidad con NVMe puede agregar hasta cinco veces más ancho de banda que los modelos SATA M.2 y puede permitir que una computadora brinde un mejor rendimiento para tareas como la transferencia de archivos.
También pueden ser de una o dos caras. Las placas M.2 de un solo lado se usan cuando el espacio es limitado, como en las computadoras portátiles ultradelgadas.
Sin embargo, los chips de doble cara, ocupan más espacio físico pero tienen una mayor capacidad de almacenamiento.
M.2 tiene muescas en un extremo que actúan como conectores, denominados llaves de módulo.
Los módulos son rectangulares. Un conector de borde está ubicado en un lado con un orificio de montaje en el borde opuesto.
El conector de borde tiene 75 posiciones con hasta 67 pines. Cada pin tiene una capacidad nominal de hasta 50 voltios y 0,5 amperios.
Velocidades más rápidas del conector M.2
Si bien el tamaño es por supuesto un factor en el desarrollo de una nueva interfaz, la velocidad de las unidades de almacenamiento es muy importante.
Las especificaciones SATA 3.0 restringieron el ancho de banda en la interfaz de la unidad SSD a unos 600 MB/s, algo que muchas unidades ya han alcanzado.
Las especificaciones SATA 3.2 introdujeron un nuevo enfoque mixto para el conector M.2 tal como lo hizo con SATA Express.
En esencia, una nueva tarjeta M.2 puede usar las especificaciones existentes de SATA 3.0 y limitarse a los 600 MB/s o podría optar por usar PCI-Express que proporciona un ancho de banda de 1 GB/s bajo la norma actual PCI-Express 3.0.
Ahora que la velocidad de 1 GB/s es para una sola pista PCI-Express. Es posible utilizar varias pistas bajo la especificación SSD M.2, ya que se pueden utilizar hasta cuatro pistas.
El uso de dos pistas proporcionaría 2 GB/s mientras que cuatro pistas pueden proporcionar hasta 4 GB/s. Con el lanzamiento eventual de PCI-Express 4.0, estas velocidades se duplicarían.
Ahora no todos los sistemas van a alcanzar estas velocidades. La interfaz M.2 en la unidad de la computadora deberán configurarse del mismo modo.
M.2 está diseñado para utilizar el modo SATA heredado o los modos PCI-Express más nuevos, pero la unidad elegirá cuál usar.
Por ejemplo, una unidad M.2 diseñada con el modo SATA heredado se limitará a esa velocidad de 600 MB/s.
Ahora, la unidad M.2 puede ser compatible con PCI-Express hasta 4 pistas (x4), pero la computadora solo utiliza 2 pistas (x2), por lo tanto, esto daría como resultado velocidades máximas de solo 2 GB/s.
De esta manera, para obtener la mayor velocidad posible, deberás verificar qué es lo que la unidad de almacenamiento, la computadora o la placa base admiten.
Factores de forma de la interfaz M.2
Generalmente, los M.2 tienen 22 milímetros de ancho y 60 u 80 mm de largo, aunque las longitudes de las placas pueden variar.
El tamaño de la placa se identifica con un número de cuatro o cinco dígitos. Los dos primeros dígitos son el ancho y los números restantes son el largo.
Por ejemplo, una placa 2260 tiene 22 mm de ancho y 60 mm de largo. Las unidades más largas generalmente contienen más chips NAND para una capacidad adicional.
Otros tamaños incluyen:
- 2280: 22 mm x 80 mm
- 2230: 22 mm x 30 mm
- 2242: 22 mm x 42 mm
- 2260: 22 mm x 60 mm
- 22110: 22 mm x 110 mm
El ancho de 22 mm es el estándar para computadoras de escritorio y portátiles. Una placa de 80 mm o 110 mm de longitud puede contener ocho chips NAND para 2 TB de capacidad.
Teclas del módulo M.2
Las teclas, las muescas en los conectores en el borde de los módulos M.2, pueden distinguir el tipo de dispositivo M.2.
Los módulos SSD M.2 se conectan a las placas de circuito a través de conectores a ambos lados.
A diferencia de mSATA, las placas SSD M.2 tienen dos tipos de conectores, también conocidos como zócalos: zócalos de tecla B y zócalos de tecla M.
Una sola placa también puede tener ambos tipos de teclas. El tipo de tecla determina la cantidad de carriles PCIe que admite el zócalo.
Una tecla B tiene uno o dos carriles PCIe, mientras que una tecla M tiene hasta cuatro carriles PCIe.
El conector del borde de la tecla B tiene seis pines de ancho y el conector del borde de la tecla M tiene cinco pines de ancho.
Para los adaptadores inalámbricos Wi-Fi y Bluetooth, las placas M.2 están codificadas para las ranuras A y E en una placa base. La mayoría de las tarjetas inalámbricas M.2 admiten ranuras para teclas A y E.
Comandos de la interfaz M.2
Durante más de una década, SATA ha logrado que el dispositivo de almacenamiento para computadoras se conecte y funcione.
Esto se debe a una interfaz muy simple de usar, pero también a la estructura de comandos AHCI (Interfaz Controlador de Host Avanzado)
Esta es una forma en que la computadora puede comunicar instrucciones con los dispositivos de almacenamiento.
Está integrado en todos los sistemas operativos modernos y por lo tanto, no requiere la instalación de controladores adicionales en el sistema operativo cuando se agregan nuevas unidades.
Ha funcionado muy bien, pero se desarrolló en la era de los discos duros tradicionales que tienen una capacidad limitada para procesar instrucciones debido a la naturaleza física de los cabezales y los discos.
Una sola cola de comandos con 32 comandos era suficiente. El problema es que las unidades de estado sólido pueden hacer mucho más, pero están restringidas por los controladores AHCI.
Para ayudar a eliminar este cuello de botella y mejorar el rendimiento, la estructura de comandos y los controladores NVMe (Memoria Express No Volátil) se desarrollaron como un medio para eliminar este problema en las unidades de estado sólido.
En lugar de usar una sola cola de comandos, proporciona hasta 65.536 comandos por cola.
Esto permite un procesamiento más paralelo de las solicitudes de lectura y escritura de la unidad, lo que ayudará a mejorar el rendimiento a través de la estructura de comandos AHCI.
Si bien esto es genial, hay un pequeño problema. AHCI está integrado en todos los sistemas operativos modernos, pero NVMe no lo está.
Para aprovechar al máximo el potencial de las unidades, los controladores deben instalarse encima de los sistemas operativos existentes para utilizar este nuevo modo de comando. Ese es un problema para muchas personas con sistemas operativos más antiguos.
Afortunadamente, la especificación del controlador M.2 permite utilizar cualquiera de los dos modos. Esto facilita la adopción de la nueva interfaz con las computadoras y tecnologías existentes mediante el uso de la estructura de comandos AHCI.
Luego, a medida que el soporte para la estructura de comandos NVMe mejora con el software, se pueden usar las mismas unidades con este nuevo modo de comando.
Solo se debe tener en cuenta que cambiar entre los dos modos requerirá que las unidades sean re-formateadas.
Consumo de energía mejorado
Las computadoras portátiles tienen tiempos de funcionamiento limitados según el tamaño de sus baterías y la potencia consumida por los distintos componentes.
Las unidades de estado sólido proporcionaron algunas reducciones significativas en el consumo de energía del componente de almacenamiento, de manera que han mejorado la vida útil de la batería, aunque hay espacio para mejoras.
Dado que la interfaz SSD M.2 es parte de las especificaciones de SATA 3.2, también incluye algunas otras características más allá de la interfaz. Esto incluye una nueva característica llamada DevSleep.
A medida que más y más sistemas están diseñados para entrar en modo de suspensión cuando están inactivos o apagados temporalmente en lugar de apagarse completamente, hay un consumo constante en la batería para mantener algunos datos activos para una rápida recuperación cuando los dispositivos se reactivan.
DevSleep reduce la cantidad de energía utilizada por dispositivos como los SSD M.2 al crear un nuevo estado de energía inferior.
Esto debería ayudar a extender el tiempo de ejecución para aquellos sistemas que se ponen en suspensión en lugar de apagarse entre usos.
Problemas de arranque
La interfaz M.2 es una gran adición a las unidades de almacenamiento para computadoras personales y a la capacidad de mejorar el rendimiento. Sin embargo, hay un pequeño problema con la implementación temprana de la misma.
Para obtener el mejor rendimiento de la nueva interfaz, la computadora debe utilizar el bus PCI-Express, de lo contrario, se ejecuta igual que cualquier otra unidad SATA 3.0 existente.
Esto no parece ser un gran problema, pero en realidad es un inconveniente con muchas de las primeras placas base que utilizan esta función. Las unidades SSD ofrecen la mejor experiencia cuando se utilizan como unidad raíz o de inicio.
El problema es que el software de Windows existente tiene un problema con muchas unidades que se inician desde el bus PCI-Express en lugar de hacerlo desde SATA.
Esto significa que tener una unidad M.2 utilizando PCI-Express mientras sea rápida, no será la unidad principal donde se instalen el sistema operativo o los programas. El resultado es una unidad de datos rápida pero no como unidad de arranque.
No todas las computadoras y sistemas operativos tienen este problema. Por ejemplo, Apple ha desarrollado OS X para usar el bus PCI-Express para particiones raíz.
Esto se debe a que Apple cambió sus unidades SSD a PCIe en el MacBook Air 2013 antes de que se finalizaran las especificaciones M.2.
Microsoft ha actualizado Windows 10 para que sea totalmente compatible con las unidades PCI-Express y NVMe si el hardware en el que se está ejecutando también puede hacerlo.
Las versiones anteriores de Windows pueden hacerlo si el hardware es compatible y los controladores externos están instalados.
Cómo utilizar la interfaz M.2 para eliminar otras características
Otra área que preocupa en particular con las placas bases para PC de escritorio, se refiere a cómo la interfaz M.2 está conectada al resto del sistema.
Verás que hay un número limitado de pistas PCI-Express entre el microprocesador y el resto de la PC.
Utilizar una ranura para la placa M.2 compatible con PCI-Express, el fabricante de la placa base deberá quitar esas pistas PCIe de otros componentes del sistema.
La forma en que se dividen esas pistas PCIe entre los dispositivos en las placas es una preocupación importante.
Por ejemplo, algunos fabricantes comparten las pistas PCI-Express con puertos SATA. Por lo tanto, el uso de la ranura de la unidad M.2 puede quitar más de cuatro ranuras SATA.
En otros casos, M.2 puede compartir esas pistas con otras ranuras de expansión PCIe.
Asegúrate de verificar cómo está diseñada la placa para asegurarte de que el uso del conector M.2 no interfiera con el uso potencial de otros discos duros SATA, unidades de DVD o Blu-ray u otras tarjetas de expansión.
Cómo instalar una unidad SSD M.2
Las unidades SSD M.2 suelen ser más rápidas que sus equivalentes SATA, pero lo más importante es que tienen un factor de forma distinto.
Requieren una ranura dedicada en la placa base, así que asegúrate de que incluya una antes de comprar estas unidades y confirma que sea PCI-Express o SATA, ya que también tienen diferentes zócalos.
De cualquier manera, la instalación es simple siguiendo estos pasos:
- 1. Sigue las instrucciones al comienzo de la guía que viene adjunta con la unidad SSD SATA para proteger el sistema de la electricidad estática.
- 2. Localiza la ranura M.2 dedicada en la placa base.
- 3. Retira el tornillo de montaje.
- 4. Conecta con delicadeza el dispositivo SSD M.2 en la ranura correspondiente como muestra la imagen debajo. Se mantendrá en ángulo hasta que esté asegurado.
- 5. Presiona delicadamente la unidad hacia abajo y fíjala con el tornillo de montaje.
Ventajas y desventajas del módulo SSD M.2
Los beneficios de usar un módulo SSD M.2 incluyen:
- Tamaño y capacidad. En una computadora portátil, un SSD M.2 ocupa mucho menos espacio y usa mucha menos energía que una unidad de estado sólido con interfaz SCSI conectada en serie (SAS) o SATA estándar. Sin embargo, si se requiere una capacidad de almacenamiento masiva en un dispositivo móvil, es probable que otros factores de forma se ajusten mejor.
- Rendimiento. Está basada en las especificaciones NVMe, por ejemplo, puede leer y escribir a velocidades mucho más rápidas que las SSD SATA o SAS.
- Interfaz flexible. Admite PCIe, SATA, USB 3.0, Bluetooth y Wi-Fi. Si un usuario compra una computadora portátil con una interfaz M.2, tendrá muchas opciones de configuración para equipos periféricos.
Sin embargo, algunos de los inconvenientes de un módulo SSD M.2 incluyen:
- Precio. Cuesta más que un SSD SATA de 2.5 pulgadas porque su precio se ha desplomado, ya que se producen en mayor cantidad.
- Capacidad limitada. Si bien 1 TB o 2 TB probablemente sean adecuados para la mayoría de las aplicaciones móviles, los sistemas de almacenamiento empresarial requieren capacidades más altas.
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