M.2 SSD 還能撐多久？淺談新一代儲存介面的轉變

       隨著Gen6的到來，M.2實體連接器顯得日漸老舊，尤其與新一代的 EDSFF 設計相比，後者針對訊號完整性進行了最佳化。這對下一代電腦意味著什麼？隨著通訊速度日益提升，訊號傳遞路徑中的每個連接器與每一吋銅線都可能成為問題所在。以PCIe Gen4為例，在測試時串接多個轉接裝置並不少見。像是在UNH-IOL的一次Gen4 Plugfest活動中，我們使用了：主機AIC插槽→ AIC協定分析儀→ AIC Quarch Breaker → AIC轉M.2轉接器 → M.2固態硬碟。
 
       主機板與SSD之間多了三個額外設備，但仍可無錯誤運行。然而在PCIe Gen5的速度下，情況就困難得多。

       我們看過某些客戶在完全沒有額外設備的情況下，僅將Gen5 M.2 SSD插入 M.2 插槽，也會發生錯誤。

       若單純直插都不穩定，加入測試設備只會讓問題加劇。

       雖然Quarch工具在Gen5系統下通常能良好運作，但這背後是龐大的設計投入，且在很多情況下，

       訊號容錯空間所剩無幾。若想再加一個轉接器或測試裝置，幾乎必然會造成大量錯誤，甚至完全無法建立連線。

       資料錯誤是如何產生的？

       查看連接器的規格書會發現有兩個重要指標：插入損失insertion loss (信號通過時會損失部分能量)與

       串音Crosstalk(某一條線的信號干擾到另一條)。損耗與串音越高，出錯機率越高，嚴重時甚至無法連接。

       連接器本身在插入損失與串音方面的影響不容忽視，尤其是設計品質較差時，會成為整體效能的主因之一。

       在實驗室中，我們使用向量網路分析儀(VNA)進行測試，透過夾具來量測訊號，評估整體設計的訊號品質，而M.2設計在這方面表現明顯較差。

       原因有很多，但根本問題在於Gen5的M.2連接器仍採用2013年的原始設計，為了保有向下相容性，設計上受到過去較低頻率時代的限制。

 
常見的幾個例子：
🔺M.2的接腳較EDSFF短，尺寸上也未針對高速訊號做最佳化。
🔺EDSFF每一訊號通道配置更多接地腳位，且其排列經過精密設計，以提升訊號品質。接地路徑對於高頻訊號極為關鍵。

Micron 也有類似觀點，主張：

U.2 Had a Good Run. It’s Time to Move on to EDSFF

 
Micron文章
 
那M.2的替代方案是什麼？

       U.2因實作上的困難性逐漸被淘汰，而EDSFF的設計則是針對這些問題所提出的解法。M.2在筆電或伺服器開機碟的用途仍然不可或缺，短期內不太可能被完全取代。我們的預測是：「M.3」可能會採用基於4-lane EDSFF的連接器，或與其相近的設計。與其強行將現有M.2拉升到Gen6或Gen7，倒不如徹底換掉。

目前大多數E1/E3 SSD對筆電來說太大，但也存在小尺寸版本，例如Micron 的7450系列，提供：

🔺M.2 – 22mm x 80mm
🔺無外殼E1 – 31mm x 111mm
甚至有新的標準正在發展中，如SFF-TA-1042（E2）：

🔺E2 – 67mm x 200mm
       雖然這些標準多應用於大型企業級SSD，但有趣的是，EDSFF x4 連接器實際上比M.2 還窄，所以未來完全有可能開發出與 M.2 相似大小、但具備 EDSFF 優勢的新型儲存裝置。
 
不過 EDSFF 也不是沒缺點：

它的接頭沒有防呆鍵槽。若插反，不僅無法使用，還可能造成短路甚至起火！

M.2 SSD要退出歷史舞台了嗎？

       M.2曾經風光一時。它是否能撐到Gen6(也許可以)? 最終，我們勢必得面對設計轉換的時刻，但這會由產業大廠如何推動仍未可知。而Quarch會持續支持每一種新型態的裝置，並以經推出支援Gen6的測試方案，若您有找不到的需求，歡迎隨時聯繫我們！