SSD Interface / Form Factor

SSD에 적용되는 Interface / Form Factor에는 어떤 것들이 있는지 간단하게 알아본다.

SSD (Solid State Drive)는 하드디스크 이후에 등장한 고속 저장장치로, 현재는 대부분의 하드디스크를 대체중이다. Solid State란, 트랜지스터를 의미하는데, Flash Memory로 구성되는 데에서 그 어원을 알 수 있다.

1. Interface

인터페이스는 통신을 하기위한 규격을 말한다. 통신의 양단에 연결되는 장치들은 서로 인터페이스가 호환되어야 통신이 가능하다. (서버용인 SAS는 생략)

2006년 PATA (Parallel ATA) 규격의 SSD가 등장했다.

PATA 규격은 아래와 같은 케이블(IDE)을 이용하며, 현재는 대부분 SATA가 대체하였다.

PATA에서 낼 수 있는 최대속도는 167MB/s이다. (Ultra ATA/167)

2007년부터 SATA (Serial ATA) 규격의 SSD가 등장하기 시작했다.

SATA 규격은 아래와 같은 케이블을 이용한다.

SATA에서는 150MB/s, SATA2에서는 300MB/s, SATA3에서는 600MB/s의 속도를 가지며, SATA3 규격에서 SSD의 의미있는 속도를 내기 시작하였다.

2014년에 SATA Express 규격이 NVMe 규격과 공존하였다. SATA Express는 기존 SATA3 포트 2개와 PCIe 2.0 또는 3.0의 x2 레인을 허용하여 호환성을 높인 규격이다. SATA3 포트 2개는 1.2GB/s 속도를, PCI 2.0 x2의 경우 1GB/s, PCI 3.0 x2의 경우 약 2GB/s의 속도를 가진다. SATA Express는 기존 SATA 규격과 NVMe 규격이 호환된다.

2013년부터 NVMe (Non-Volatile Memory express)가 등장하였다. 이 때 등장한 NVMe는 PCIe 2.0 x4 규격을 사용하여, 속도로 환산하면 2GB/s이다.

2015년에 PCIe 3.0 x4 규격이 등장하였으며, 속도는 약 4GB/s가 되었다.

2. Form Factor

폼팩터는 물리적으로 연결되는 규격을 말한다. 인터페이스나 프로토콜이 호환된다 하더라도, 폼팩터가 같지 않으면 물리적으로 연결할 수 없다.

여기서는 간단한 모양 정도를 보며, Pin Definition은 생략한다.

인터페이스를 설명하면서, IDE나 SATA에서 연결되는 폼팩터를 간략히 언급했으므로 해당 내용은 생략한다. (Micro SATA는 생략)

기존 SATA 이후로 Mini SATA (mSATA)가 등장하였고, 아래 그림과 같다.

SATA Express는 2개의 SATA 또는 2레인의 PCIe를 연결할 수 있다.

M.2는 B Key와 M Key가 있으며, 이를 혼용한 B & M Key도 있다. SATA 규격의 SSD는 B키와 M키를 모두 뚫고, NVMe 규격의 SSD는 PCIe x2 레인인 경우는 B키와 M키를 모두 뚫어도 되고, PCIe x4 레인인 경우는 M키만 뚫는다.

Size에 따라서도 규격이 있는데, 가로 세로길이에 따라서 2230, 2242, 2260, 2280으로 나타낸다. 즉, 2230(22mm*30mm), 2242(22mm*42mm), 2260(22mm*60mm), 2280(22mm*80mm)이다.

M.2 폼팩터를 가졌다고 해서, 모두 같은 것이 아니라, 인터페이스가 SATA인지, NVMe인지에 따라서 다른 SSD이다.

U.2 (SFF-8639)는 SATA에서 사용하는 규격을 확장한 것으로, 기존 SATA와 호환될 수 있으면서 NVMe와도 호환될 수 있으며, 최대속도를 NVMe와 같이 4GB/s까지 끌어올릴 수 있도록 한 규격이다. 소형 장치에서는 M.2로 넘어가는 반면, 서버같은 대형 장치에서는 U.2로 넘어가는 움직임을 보이고 있다.