Ssd m 2 2280

Недо-M.2: обзор трех SSD M.2 с интерфейсом SATA – Crucial M500 120 Гбайт, Crucial M550 128 Гбайт и Kingston SN2280S3 120 Гбайт

Вступление

В конце апреля этого года в лаборатории побывал Plextor M6e и в первых числах мая был опубликован соответствующий материал «Встречаем новый интерфейс M.2: обзор SSD Plextor M6e 256 Гбайт». Но, думаю, для многих будет открытием (и не совсем приятным) тот факт, что далеко не все твердотельные накопители в этом форм-факторе являются скоростными. Причина в том, что технически стандартом на данный разъем допускается наличие контактов не только интерфейса PCI-Express, но и SATA.

И здесь надо быть крайне внимательным: наличие поддержки обоих интерфейсов в разъеме M.2 не является обязательным. И на этом можно сильно «попасть», приобретя совсем не ту модель, что требуется. Дело в том, что многие производители выпустили твердотельные накопители в новом форм-факторе, но сэкономили, установив все те же SATA-контроллеры, что эксплуатируются в SSD классического форм-фактора 2.5”. И эти контроллеры работают только с этим интерфейсом, никак не сообщаясь с PCI-E, поэтому продукт, основанный на SATA-контроллере, даже не опознается в M.2 PCI-E. Несмотря на то, что физически они совместимы.

Допустим, у нас возникла потребность приобрести скоростной твердотельный накопитель M.2. Мы начинаем путешествовать по прайс-листам отечественных магазинов, затем заглядываем на сайты заграничных, посещаем даже eBay и Aliexpress. И что можно встретить в продаже? Список вроде и приличный, но достаточно к нему присмотреться, и становится видна его скудность: настоящих твердотельных накопителей PCI-Express раз-два и обчелся. Де-факто сейчас могу вспомнить всего три модели: Plextor M6e, Samsung XP941 и Samsung SM951. Все, больше полноценных PCI-E SSD нет, либо выпускаются они в таких мизерных количествах, что найти их в продаже затруднительно.

Мало того, даже те решения, что заявлены как «самый натуральный PCI-E, клянемся!» на поверку оказываются-таки SATA, просто построенными по хитрой схеме. Таким, например, является Super Talent NGFF DX1: на печатной плате установлена микросхема-контроллер SATAPCI-e ASMedia ASM1061, через которую работает контроллер JMicron JMF667H (SATA 6 Гбит/с). В этом случае перед нами отнюдь не полноценный M.2 накопитель, несмотря на то, что он подключается к шине PCI-e. Образно говоря, это то же самое, как если взять обычный HDD, подключить его к дополнительным (не чипсетным) SATA на материнской плате и объявить его «PCI-Express HDD».

Кстати, дополнительные порты SATA на системных платах как раз и реализуют с помощью того же ASMedia ASM1061. Контроллер сей подключается лишь PCI-E x1 (напомню, что M.2 SSD – x2/x4) и на линейных операциях чтения/записи с трудом преодолевает порог в 400 Мбайт/с, не дотягиваясь по уровню быстродействия даже до SATA 6 Гбит/с и более-менее отыгрываясь только на операциях с мелкими блоками.

Но все же, благодаря нашим партнерам – компаниям Регард и Kingston, разок глянем на то, что есть в наличии, для чистоты эксперимента, так сказать. Возможно, теория все-таки расходится с практикой?

Участники тестирования

Представим наших новых участников:

Цены указаны на момент написания данного материала.

Crucial M500 120 Гбайт (CT120M500SSD4) и Crucial M550 128 Гбайт (CT128M550SSD4)

Оба накопителя поставляются в простых пластиковых блистерах. В точно такой же упаковке поставляется на рынок и оперативная память Crucial массовых серий.

Комплектация отсутствует в принципе: только сам накопитель.

К сожалению, нет возможности снять этикетки и полностью рассмотреть устройства, однако даже так видно, что они практически идентичны, отличия есть лишь в размерах микросхем флеш- и DDR3-памяти, а также контроллера. Потому что они разные: M500 использует контроллер Marvell 88SS9187, микросхемы флеш-памяти на кристаллах 20 нм MLC NAND плотностью 128 Гбит и DDR3-1600 (D9QNP; 1.35 В), а M550 – обновленный контроллер Marvell 88SS9189, микросхемы флеш-памяти на кристаллах 20 нм MLC NAND плотностью 64 Гбит и DDR3-1600 (D9LRT; 1.35 В).

Основным фактором, интересующим нас и влияющим на уровень быстродействия устройства, является флеш-память: сами кристаллы памяти, используемые в M550, меньшей плотности, но их количество больше ровно вдвое, за счет чего на операциях записи M550 будет быстрее своего предшественника.

Кроме того, M550 обладает большим объемом: если M500 в своей линейке предлагает объемы 120, 240, 480 и 960 Гбайт, то M550 «вырос» до 128, 256, 512 Гбайт и 1 Тбайт. Рост доступного для пользователя свободного пространства произошел за счет внесения изменений в работу внутренних алгоритмов накопителя. В частности, дополнительное пространство высвободилось за счет RAIN (Redundant Array of Independent NAND) – это фирменная RAID-подобная технология Crucial, суть которой заключается в использовании избыточного числа контрольных сумм. В частности, в M500 каждые пятнадцать байт данных сопровождались одним проверочным.

Подобная предосторожность, судя по всему, не была излишней: 20 нм память Micron в твердотельных SSD накопителях появилась еще весной прошлого года, однако по-настоящему массовое ее производство развернулось лишь к концу 2013 года. Сейчас же техпроцесс, наконец, «дозрел» и в M550 RAIN работает по менее жесткому алгоритму: 1 байт контрольной суммы приходится уже на 127 байт данных.

Примечательно, что на M550 контактные площадки, предназначенные для установки накапливающих заряд резервного питания конденсаторов, пустуют. По каким-то причинам инженеры Micron лишили Crucial M550 в форм-факторе M.2 защиты от пропадания питания, хотя модели на 2.5” и mSATA такой защитой оснащены. Но при этом микроконтроллер Texas Instruments MSP430 все же присутствует (его можно видеть на лицевой стороне платы накопителя).

Накопители Crucial M500 и M550 не сопровождаются каким-либо фирменным программным обеспечением.

Kingston M.2 SATA 2280 120 Гбайт (SM2280S3/120G)

Он же – Kingston SN2280. Официально был представлен на выставке Computex 2014 два месяца назад.

На тестирование ко мне данный накопитель попал случайно: удалось «поживиться» у российского представительства компании Kingston одним из двух приехавших в Россию образцов этого продукта. За прошедшее время он успел появиться в продаже, так что экзотикой больше не является. Мало того, за это время количество моделей, входящих в его состав, увеличилось ровно вдвое: с одной до двух и теперь есть SN2280 объемом 240 Гбайт.

Примечателен и тот факт, что SN2280 – это первый пробный шаг Kingston в выпуске накопителей форм-фактора M.2, в ассортименте которой ранее ничего подобного не наблюдалось.

Еще одной отличительной особенностью является то, что Kingston отошла от своей традиционной и привычной платформы SandForce, воспользовавшись разработками Phison. Впрочем, для Kingston подобное решение не ново: компания уже выпускает серию накопителей SSDNow S200 в форм-факторе 2.5”, основанную, кстати, на все том же контроллере Phison PS3108-S8.

Как мы уже давно знаем, Phison предпочитает изготавливать накопители своими силами и поставляет их затем «под обклейку этикетками». Однако в данном случае перед нами устройство, изготовленное силами самой Kingston: на сайте Phison можно обнаружить фотографию ее «референс»-дизайна накопителя M.2 2280 (использующего, кстати, память Toshiba).

И он очень сильно отличается от того, что можно видеть на примере Kingston M.2 SATA 2280: ориентация и расположение микросхем, к тому же он универсален и рассчитан на установку микросхем флеш-памяти, выполненных как в BGA-, так и в TSOP-корпусах.

Тогда как плата Kingston M.2 SATA 2280 ориентирована только на BGA, получила иную планировку, да и сами микросхемы флеш-памяти несут собственную маркировку Kingston. Это, кстати, еще один интересный момент: судя по результатам тестов, под маркировкой Kingston скрывается кристаллы флеш-памяти MLC NAND плотностью 64 Гбит производства Toshiba, выпущенные по нормам 19 нм техпроцесса и работающие в режиме Toggle Mode 2.0.

Примечательно, что фирменное приложение Kingston SSD Toolbox актуальной на момент проведения тестирования версии 2.0.7A не признавало Kingston M.2 SATA 2280 за «родной». Скорее всего, этот недочет будет устранен позднее.

Несмотря на большую необычность (Phison вместо SandForce) решения, от своей фирменной гарантии Kingston не отказалась: предполагается, что накопитель должен выдержать не менее 230 Тбайт записанных данных (Total Host Write), дневной ресурс при этом установлен как «не менее 1.8 DWPD» (Diskful Writes Per Day – количество циклов перезаписи в сутки).

Несложно подсчитать, что суммарный предполагаемый ресурс составляет больше 2000 циклов перезаписи. Разительный контраст с рассмотренной выше продукцией Crucial и ее «40 Гбайт в день/72 Тбайт за весь срок службы».

Технические характеристики

Сводная таблица спецификаций всех участников данного тестирования.

Параметр	Crucial M500	Crucial M550	Kingston M.2 SATA 2280
Объем, Гбайт	120	128	120
Технический код модели	CT120M500SSD4	CT128M550SSD4	SM2280S3/120G
Объем, фактически доступный пользователю после создания файловой системы, Гбайт, MBR, NTFS	111.79	119.24	111.79
Информация, сообщаемая диагностической программой CrystalDiskInfo
Форм-фактор, дюймы	M.2 2280	M.2 2280	M.2 2280
Интерфейс подключения	SATA 6 Гбит/с	SATA 6 Гбит/с	SATA 6 Гбит/с
Тип памяти, интерфейс памяти	20 нм 128 Gbit MLC NAND, IMFT, синхронный/ONFi 3.x	20 нм 64 Gbit MLC NAND, IMFT, синхронный/ONFi 3.x	19 нм 64 Gbit MLC NAND Toshiba, Toggle Mode 2.0
Контроллер	Marvell 88SS9187	Marvell 88SS9189	Phison PS3108-S8
Версия микропрограммы	MU03	MU01	S8FM06.A
Заявленная производителем максимальная скорость чтения, Мбайт/с	500	550	500
Заявленная производителем максимальная скорость записи, Мбайт/с	130	350	330
Заявленная производителем максимальная скорость записи, IOPS	35000	75000	65000
Гарантия производителя, лет	3 года из расчета 72 Тбайт суммарной записи и не более 40 Гбайт в день	3 года из расчета 72 Тбайт суммарной записи и не более 40 Гбайт в день	3 года, не менее 230 Тбайт суммарной записи и 226 Гбайт записи в день

Тестовый стенд и ПО

Так как используемая традиционно материнская плата Gigabyte GA-Z77X-D3H не располагает разъемом M.2 и в моем распоряжении нет необходимого адаптера M.2 SATA, для проведения тестирования было решено использовать материнскую плату ASUS H97-PLUS вкупе с процессором Intel Pentium G3258, разогнанным до частоты 4.8 ГГц.

В остальном тестовая система осталась неизменна.

Тестовая конфигурация:

Материнская плата: ASUS H97-PLUS (версия BIOS 1102 от 18 июня 2014 года);
Процессор: Intel Pentium G3528 «Haswell» 3.2 ГГц с разгоном до 4.8 ГГц при напряжении VCore 1.42 В (Turbo Boost отключен);
Система охлаждения: Noctua NH-D14;
Термоинтерфейс: Arctic Cooling MX-2;
Видеокарта: Sapphire Radeon HD 7870 (11199-16-20G);
Оперативная память: 2 х 2 Гбайт Corsair Dominator-GT DDR3-2133 ver.7.1 (9-10-9-24; 1.65 В), 1866 МГц с таймингами 8-8-8-24-1T;
Дисковая подсистема:
Блок питания: Corsair HX750W, 750 Ватт;
Корпус: открытый стенд.

Программное обеспечение:

Microsoft Windows 7 SP1 x64 со всеми текущими обновлениями;
Драйверы набора контроллера SATA системной логики:

Штатный драйвер msahci – для тестирования производительности;
Intel Chipset Device Software 9.3.0.1026 и штатный драйвер msahci – тестирование работоспособности DIPM;

AMD Catalyst 14.4.

Глобальные настройки операционной системы:

Отключены индексация и дефрагментация;
Не установлен антивирус;
Отключена служба System Restore;
Отключен спящий режим, профиль электропитания – «высокая производительность», «отключать диски – никогда»;
Файл подкачки отключен;
Создание файловой системы стандартными средствами ОС Windows 7 одним разделом на весь объем носителя, файловая система NTFS, размер кластера – «стандартный», «сжатие файлов» отключено.

В качестве тестового программного обеспечения используются:

Futuremark PCMark 7 (тестирование только носителя, стандартные настройки);
AS SSD Benchmark версии 1.7.4739.38088 (тесты Copy-Benchmark ISO, Program и Game);
CrystalDiskMark (64bit) версии 3.0.1 (стандартные настройки);
Intel NAS Performance Toolkit 1.7.1 (стандартный набор тестов).

Операции с реальными файлами (все операции – в пределах тестируемого носителя):

Копирование папки с фотографиями в формате jpeg, размер 1.52 Гбайт (1 634 455 894 байт), 423 файла;
Копирование папки с HD-видео (AVC), размер папки 10.3 Гбайт (11 085 980 739 байт), 7 файлов;
Копирование папки с музыкальными аудиозаписями в формате mp3, размер папки 1.51 Гбайт (1 631 352 647 байт), 479 файлов;
Копирование папки с документами в формате doc, размер папки 1.50 Гбайт (1 614 504 324 байт), 555 файлов;
Обработка контейнера mkv при помощи программы MKVToolnix 6.1.0 с удалением всех звуковых дорожек и субтитров (в качестве файла использовался доступный в сети короткометражный анимационный фильм Sintel, в виде файла размером 5.11 Гбайт);

Архивация папки с фотографиями и папки с документами в один архив (архиватор 7Zip версии 9.20 x64, тип архива – 7z, без сжатия).

Для удобства замеров первые четыре операции осуществлялись с помощью утилиты TeraCopy версии 2.27, выдающей статистические данные по окончании процесса операции с файлами. Кроме того, программа не использует системный файловый кэш, отчего скорость копирования не зависит от внутренних настроек операционной системы и более агрессивного кэширования файлов, когда «проводник» Windows отчитался о завершении операции копирования, но на самом деле процесс еще не завершился.

Тестирование производительности

Тяжка судьба обозревателя, занятого серийным тестированием моделей SSD. Но не менее тяжела она у того, кто интересуется твердотельными накопителями на серьезной основе, а не по принципу «Ага, бренд! Заверните два!». Проблема заключается в том, что производители, пользуясь невысоким уровнем знаний некоторых пользователей, а также тем, что корпуса накопителей непрозрачные и опломбированы, могут под крышку своего продукта помещать что угодно. Да, сначала идет самое лучшее, затем же, когда пройдет волна обзоров и наберется некоторая масса положительных отзывов, в ход начинает идти что-то более дешевое. А иногда одна и та же модель изначально идет в различных вариациях. Кому-то из пользователей это без разницы, а кого-то – интересует вопрос, за что же он уплатил деньги?

Кто-то начинает тестировать свежекупленное устройство и затем сравнивать полученные результаты с теми, что он видит в обзорах. И могут возникать вполне закономерные вопросы: «А почему мой SSD показывает меньший/больший уровень производительности, чем в обзоре?» Да, причина разницы может крыться и в некорректно настроенном ПК (например, в фоне работают приложения вроде антивируса), не совсем удачном микрокоде BIOS материнской платы (пример выше – тестовая плата Zotac) и изначально невысоком уровне производительности системы. Например, контроллер SATA 6 Гбит/с в наборах системной логики AMD даже в самых новых A88X и A78 ненамного, но слабее, чем в уже не самом «свежем» Intel Z77.

А тут еще и игры производителей с начинкой твердотельных накопителей. Особенно вопрос разности устройства касается платформы SandForce: особенность ее такова, что в ней нет одной-двух-трех (и так далее, то есть ограниченного числа) конфигураций контроллера и флеш-памяти. Общее число конфигураций у этой платформы на сегодняшний день таково, что их нумерация уже преодолела значение в 33000 (не опечатка, именно тридцать три тысячи). Как правило, бренды стараются внутри одной модели использовать наиболее близкие по производительности конфигурации, однако так бывает не всегда. Иногда случаются и казусы, как в прошлом обзоре.

Разберем обновленные графики на примере. На данном графике присутствуют два Silicon Power S60 и два Silicon Power S70, а также формально они же, но в более толстом 9 мм корпусе V60 и V70. Вот здесь уже можно видеть наглядную разницу в их производительности.

В скобках указывается:

Контроллер;
Техпроцесс, режим работы памяти и ее производитель (в том случае, если производитель один, а упаковщик другой, то указывается «упаковщик/производитель», например, «Spectek/Micron»);
Идентификатор конфигурации памяти и контроллера (актуально для SandForce);
Версия микропрограммы, с которой проводилось тестирование.

В случае если какие-то данные отсутствуют или есть сомнения в достоверности (например, непонятен упаковщик микросхем памяти), стоит знак вопроса («?»). Это значит, что они мною не были зафиксированы или же были утеряны. В основном это касается идентификаторов SandForce – даже не предполагалось, что накопленная мною статистика постепенно разрастется до масштабов нескольких сотен моделей. И данные эти мы уже никогда не узнаем, ибо выловить ту же конфигурацию сложно, а спустя год-полтора – и вовсе невозможно.

overclockers.ru

M 2 SSD - Frequently Asked Questions | Kingston

What is M.2? Is it the same as NGFF?

M.2 was developed by the PCI-SIG and SATA-IO standards organizations and is defined in the PCI-SIG M.2 and the SATA Rev. 3.2 specifications. It was originally called the Next Generation Form Factor (NGFF), and then formally renamed to M.2 in 2013. Many people still refer to M.2 as NGFF.

The M.2 small form factor applies to many add-in card types, such as Wi-Fi, Bluetooth, satellite navigation, Near Field Communication (NFC), digital radio, Wireless Gigabit Alliance (WiGig), Wireless WAN (WWAN), and Solid-State Drives (SSDs).

M.2 has a subset of specific form factors strictly for SSDs.

Is an M.2 SSD the same as an mSATA SSD?

No, they are different; M.2 supports both SATA and PCIe storage interface options, while mSATA is SATA only. Physically, they look different and cannot be plugged into the same system connectors. The picture below shows an M.2 SSD and an mSATA SSD (you can see the connector is different, as are their card sizes):

M.2 2280 (above) compared to mSATA. Note the Keys (or notches) that will prevent them from being inserted into incompatible sockets.

Why was the M.2 form factor created?

The M.2 form factor was created to provide multiple options for small form factor cards, including SSDs. SSDs previously relied on the mSATA for the smallest form factor, but mSATA was unable to be scaled up to 1TB capacities at reasonable cost. The answer was the new M.2 specification that allows for different M.2 SSD card sizes and capacities. The M.2 specification allows system manufacturers to standardize on a common small form factor that can be extended to high capacities where needed.

Why would I want to install an M.2 SSD?

All M.2 SSDs flush-mount into M.2 sockets on system boards. The M.2 form factor introduces a path to higher performance via a smaller footprint and is the future path for SSD technological advancement.In addition, no power or data cables are needed making cable management unnecessary. Like mSATA SSDs, M.2 SSDs just plug into a socket and the physical installation is complete.

In what systems do M.2 SSDs work?

Motherboards using the recently released Intel z97 and AMD FX 990 chipsets support M.2 SATA and PCIe SSDs. In addition there are numerous notebooks already supporting the M.2 SSD. Please consult system specifications and user manual to check for compatibility before purchasing an M.2 SSD.

I’ve read M.2 comes in different dimensions, what are they?

There are many different M.2 module sizes because of the different types of M.2 cards ranging from SSDs to Wide-Area Network (WAN) cards.

For SSD-based M.2 modules, the most commonly occurring sizes are 22mm wide x30mm long, 22mm x 42mm, 22mm x 60mm, 22mm x 80mm and 22mm x 110mm. The cards will be called after their dimensions above: The first 2 digits define Width (all 22mm) and the remaining digits define Length from 30mm up to 110mm long. So, the M.2 SSDs are specified as 2230, 2242, 2260, 2280 and 22110.

The picture below shows a 2.5-inch SSD and a 2242, 2260, and 2280 M.2 SSDs:

Why are there different lengths for M.2 SSDs?

There are two reasons for the different lengths of M.2 SSDs:

The different lengths enable different SSD drive capacities; the longer the drive, the more NAND Flash chips can be mounted on it, in addition to a controller and possibly a DRAM memory chip. The 2230 and 2242 lengths support 1-3 NAND Flash chips while the 2280 and 22110 support up to 8 NAND Flash chips, which can enable a 1TB SSD in the largest M.2 form factors.
Socket space in the system board can limit the M.2 size: Some notebooks can support an M.2 for caching purposes, but only have a small space that will accommodate only a 2242 M.2 SSD (2230 M.2 SSDs are smaller still but not needed in most cases where 2242 M.2 SSDs will fit).
For example, if an M.2 SSD is used as a Cache (With Intel® Smart Response Technology (SRT) software on Client systems) or small capacity OS boot drive in an Ultrabook or Chromebook, 2242 M.2 SSDs are commonly used.If the M.2 SSD is used as the primary drive in in either a notebook or desktop system, longer and higher-capacity 2280 M.2 SSDs are most commonly used.

Kingston introduced 2280 SATA M.2 SSDs starting in June 2014 and will add different sizes as required by the market.

What is the difference between M.2 SATA and M.2 PCIe SSDs?

M.2 is the physical form factor.SATA and PCIe refer to the storage interface, the primary difference is performance and the protocol (language) spoken by the M.2 SSD.

The M.2 spec was designed to accommodate both a SATA and PCIe interface for SSDs.M.2 SATA SSDs will use the same controller currently on typical 2.5 in SATA SSDs.M.2 PCIe SSDs will use a controller specifically designed to support the PCIe protocol.

An M.2 SSD can only support one protocol, but some systems have M.2 sockets that can support either SATA or PCIe.

Does an M.2 SSD support both SATA and PCIe?

No. An M.2 SSD will support either SATA or PCIe, but not both at the same time. In addition, system board sockets will be designated by manufacturers to support either SATA, PCIe, or in some cases, both. It is important to check your system’s manual to verify which technologies are supported; in some motherboards, there can even be sockets that support both and some limited to either SATA or PCIe only.

Are M.2 PCIe SSDs faster than M.2 SATA?

The PCIe interface is faster, as the SATA 3.0 spec is limited to ~600MB/s maximum speed, while PCIe Gen 2 x2 lanes is capable of up to 1000MB/s and Gen 2 x4 lanes is capable of up to 2000MB/s. There is also a new PCIe Gen 3 technology that will become more common in 2015, with x4 speeds of up to 4000MB/s.

Why would I need to enable my M.2 SSD within the BIOS?

In certain cases, the M.2 SSD socket could share PCIe lanes or SATA ports with other devices on the motherboard. Please review your motherboard documentation for additional information as using both shared ports at the same time could disable one of the devices.

Are M.2 SATA SSDs faster than regular 2.5-inch SATA or mSATA SSDs?

Performance would likely be similar; it would also depend on the specific controller inside the host system that the SSDs were using as well as the internal layout and controller of each SSD. The SATA 3.0 specification supports up to 600MB/s whether in a 2.5-inch, mSATA or M.2 SSD form factors.

The PCIe M.2 SSD would only be able to operate at PCIe x2 (2-lane functionality) speeds within that motherboard. If you purchase a motherboard that supports PCIe x4 speeds, your x4-capable M.2 SSD should work as expected within that environment. In addition, there are PCIe limitations on system boards where the total number of PCIe lanes could be exceeded, limiting the PCIe M.2 x4 SSD to either have 2 lanes or even none.

What do the different module keys on M.2 SSD drives mean?

The M.2 specification defines 12 keys or notches in the M.2 card and socket interface; many are reserved for future use:

Currently defined M.2 Keys (only B and M apply to M.2 SSDs)Source: All About M.2 SSDs, SNIA, June 2014.

Specifically for M.2 SSDs, there are 3 commonly used keys:

B
M
B+M (so both keys are on the M.2 SSD)

The different key types are often labeled on or near the edge connector (or gold fingers) of the M.2 SSD and also on the M.2 socket.

The following graphic illustrates the M.2 SSD keys on both the M.2 SSDs and the compatible M.2 sockets with the notches that will allow insertion of the appropriately keyed connectors:

Note that B keyed M.2 SSDs have a different number of pins at the edge (6) vs. M keyed M.2 SSDs (5); this asymmetrical layout prevents users from reversing the M.2 SSDs and attempting to plug a B keyed M.2 SSD into an M keyed socket, and vice versa.

What do the different keys mean?

An M.2 SSD with the B-key edge connector can support SATA and/or PCIe protocol depending on your device, but can only support up to PCIe x2 performance (1000MB/s) on the PCIe bus.

An M.2 SSD with the M-key edge connector can support SATA and/or PCIe protocol depending on your device, and can support up to PCIe x4 performance (2000MB/s) on the PCIe bus, provided that the host system also supports x4.

An M.2 SSD with the B+M-key edge connector can support SATA and/or PCIe protocol depending on your device, but can only support up to x2 performance on the PCIe bus.

What is the benefit of having both the B+M key on an M.2 SSD?

The B+M keys on an M.2 SSD allow for cross-compatibility on various motherboards as long as the appropriate SSDs protocol is supported (SATA or PCIe). Some motherboard host connectors may be designed only to accommodate M-key SSDs, while others may only accommodate B-key SSD. The B+M keys SSD was designed to address this issue; however, plugging in an M.2 SSD into a socket will not guarantee it will work, as that will depend on having a shared protocol between the M.2 SSD and the motherboard.

What type of M.2 SSD host connectors will appear on motherboards?

M.2 host connectors will either be B-key or M-key based. They may support both SATA and PCIe protocol. Conversely, they may only support one of the two protocols.

If your SSD connector is a B+M key edge connector, it will physically fit either host connector, but you need to check the motherboard / system manufacturer’s specification to ensure protocol compatibility.

How do I know which length M.2 SSDs my motherboard supports?

You should always read the motherboard / system manufacturer’s information to confirm which lengths are supported, but many motherboards will support 2260, 2280 and 22110. Many motherboards will provide multiple retaining-screw offset, allowing a user to secure either a 2242, 2260, 2280, or even up to 22100 M.2 SSD. The amount of space on the motherboard will limit the size of M.2 SSDs that can be secured into the socket and used.

When “socket 1, 2 or 3” is referenced, what does that mean?

Different socket types are part of the M.2 Specification that calls for supporting specific device types within a given socket.

Socket 1 is designed for Wi-Fi, Bluetooth®, NFC and WI Gig

Socket 2 is designed for WWAN, SSD (caching), and GNSS

Socket 3 is designed for SSDs (both SATA and PCIe, up to x4 performance)

Socket 2 supports both WWAN and SSDs?

If a Socket 2 is available on a system for supporting a WWAN card and it is not used, it may be used for an M.2 SSD (typically a small form factor like 2242) if it is B keyed. SATA M.2 SSDs can be plugged into compatible WWAN connectors if the system board supports it. Typically, lower capacity 2242 M.2 SSDs will be used for caching purposes along with a 2.5-inch hard drive. Once again, it is important to consult your system’s documentation for M.2 support.

What are Single-Sided and Double-Sided M/2 SSDs?

For certain embedded applications where space is limited, the M.2 specifications provide for different thicknesses of M.2 SSDs – 3 different Single-Sided versions (S1, S2, and S3) and 5 Dual-Sided versions (D1, D2, D3, D4, and D5). Some platforms may have specific requirements due to limited space below their M.2 connector, as shown in the graphic below (Courtesy of LSI).

Kingston M.2 SSDs conform to the Dual Sided M.2 specifications and will fit in the majority of system boards that accept Dual Sided M.2 SSDs; please consult with your sales representative if you require Single-Sided for specific embedded applications.

What is expected in the future?

The next-generation M.2 PCIe SSDs will shift from utilizing the legacy AHCI drivers built into Operating Systems today to using a new architecture using a new Non-Volatile Memory Express (NVMe) host interface. NVMe was designed from the ground up to natively support NAND Flash-based (and possibly future non-volatile memory) SSDs and deliver even greater performance levels. Preliminary industry testing has indicated performance levels of 4–6 times greater than SATA Rev. 3.0 SSDs today.

It is expected to launch in 2015 in the Enterprise space first and then move on to Client systems. There are beta drivers present today in many operating systems as the industry sets up the ecosystem to launch NVMe SSDs.

www.kingston.com

Kingston SM2280S3 120GB M.2 SATA SSD Review

Posted by Joe Evans Thu, Aug 14, 2014 - 9:10 AM

Kingston M.2 SSDs Are Here

We’ve received a few M.2 drives recently and we didn’t throw them on the test bench right away because we wanted to wait until we got our new test bench on the Z97 platform. Now that the system has been upgraded, we were eager to test one of these guys out and we kick it off with a drive from the prominent memory and storage maker Kingston. Currently, they are only offering the 120GB version that we received for testing which are selling on Amazon under part number SM2280S3/120GB for $88.99 shipped ). [Editors Note: On August 11th 2014 Kingston released a 240GB version] . Because of their diminutive size, they are perfect for any small form factor application yet have the potential to yield higher bandwidth over mSATA through a PCIe interface.

M.2 Key Types – Image Courtesy of Wikipedia

With a new form factor comes some lessons in the nuances that come with it. There are actually several types of M.2 drives which vary in size and type. While the drive widths seem to be a consistent 22mm, the drive lengths can be anywhere from 30mm to 80mm and so the particular form factor for any model is express as ‘WWLL’ – or ‘2280’ as in the naming of the Kingston SM2280S3 120GB drive we ‘ll be testing. Second is the actual interface connectors shapes, called keys, that dictate the type of connection. Some are PCIe and some are SATA. The “B key” has a notch with the smaller portion on the right having six pins. This is a PCIe x2 connection and we aren’t aware of any drives that currently are configured in this fashion. The “M key” is similarly shaped yet reversed with the smaller portion on the left having only 5 pins, though this is a PCIe x4 connection. Finally, the most common configuration is “B & M key” that is aptly named as it basically combines the shapes of both the B and M keys into the same connection. This is typically a SATA III connection and what we find with the Kingston SM2280S3 drive. Unfortunately, we found out that our ASUS Z97-A board doesn’t support this (only M.2 PCIe) with the built in M.2 socket so for this review, we’ll be using a SATA adapter card which should in no way impact the performance of the drive over using it in a built-in slot. This is similar to what we have done with mSATA drives.

Kingston SM2280S3/120GB M.2 Features and Specifications:

Popular M.2 Size — 22mm width, 80mm length
NAND Flash memory based — shock resistant with lower power consumption
Supports Intel’s SRT — combines capacity advantage of HDD with performance improvements of SSD in dual-storage configuration
Supports S.M.A.R.T. — monitors the status of your drive
Supports TRIM — maintains maximum performance of compatible operating systems
Guaranteed — 3-year warranty and free technical support

Form factor: M.2 2280
Interface: SATA Rev. 3.0 (6Gb/s)
Capacities: 120GB
Baseline Performance:
- Compressible Data Transfer (ATTO): 550MB/s Read and 520MB/s Write
- Incompressible Data Transfer (AS-SSD and CrystalDiskMark): 500MB/s Read and 330MB/s Write
- IOMETER Maximum Random 4k Read/Write: up to 66,000/ up to 65,000 IOPS
- Random 4k Read/Write: up to 46,000/ up to 4,500 IOPS
- PCMARK Vantage HDD Suite Score: 56,000
- PCMARK 8 Storage Bandwidth: 215 MB/s
Power Consumption: 0.09 W Idle / 1.11 W Avg / 1.02W (MAX) Read / 2.86 W (MAX) Write
Storage temperatures: -40°C ~ 85°C
Operating temperatures: 0°C ~ 70°C
Dimensions: 80mm x 22mm x 3.5mm
Weight: 7.36g
Vibration operating: 2.17G Peak (7–800Hz)
Vibration non-operating: 20G Peak (10–2000Hz)
Life expectancy: 1 million hours MTBF
Warranty/support: 3-year warranty with free technical support
Total Bytes Written (TBW): 230TB 1.8 DWPD4

Having a closer look at the Kingston SM2280S3 M.32 drive, we first peek around the back to find two of the four total NAND modules hanging out by themselves.

The part number on these Kingston branded MLC chips is FA32B08UCT1-BC and appear to be 32GB NAND packages for a total of 128GB of raw capacity. We’re not sure who Kingston sourced the NAND from since they are self-branded and generally when this is the case, they are multi-sourced.

On the front are the other two NAND packages which are obscured by the product sticker as well as a cache chip and the controller.

The NANYA 667MHz DDR3-1333 SDRAM cache ship carries part number NT5CB128M16HP and is 2Gb (256MB) in capacity.

Finally, the Phison PS3108 controller is one we’ve seen in several drives which are typically more budget oriented than high-performance. The firmware on this now supports DevSleep for ultra low power modes and of course garbage collection and TRIM to keep performance consistent over the drive life. Overall drive endurance is rated for 230TBW and 1M hours MTBF which is thanks to wear-leveling algorithms. The SM2280 also has firmware based power loss protection should power be unexpectedly cut by constantly flushing the cache. This is always a concern for users, especially if they are using it in some sort of enterprise application.

www.legitreviews.com