TWCC
event
 

因應產品薄型化設計 mSATA儲存應用介面趨勢

SSD模組採行與Mini-PCI Express完全一致的連接器設計,就能讓體積大幅縮小。Toshiba

硬碟使用的傳輸介面,因應不同使用與裝載需求,有SATA、eSATA或針對消費性電子產品所特製開發的CE-ATA等不同介面技術,其實mSATA即mini-SATA,就技術架構來觀察,即利用Mini PCIe介面來進行儲存裝置連接,2009年提出時雖獲Toshiba表態支援,但相關產品多見於工控電腦應用,直到Apple MacBook Air採行mSATA才逐漸受到重視...

mSATA並不算是全新的技術,其實在mSATA規格還未標準化之前,ASUS、Dell的筆電產品都曾利用Mini-PCI Express傳輸技術來因應固態硬碟的連接需求,以規格觀察,光是PCIe的介面技術已可輕鬆達到2.5Gb/s傳輸速率,比USB 2.0/3.0都更快。

 點擊圖片放大觀看

Renice X3系列mSATA Mini-PCIe SSD模組,採行Sandforce主控晶片,能達到最高讀取240MB/s、最高寫入180MB/s效能表現。RENICE

針對Small Form Factor應用需求,Intel也推出基於mSATA介面規格、代號為 Soda Creek的Intel 310 Mini SSD。Intel

尤其是固態硬碟(Solid State Drive;SSD)應用方面,不但讀/寫性能大幅領先機械式硬碟,更突破機械式硬碟在物理性限制下的固有尺寸限制,理論上,固態硬碟可以做成任何形狀,只要載板布線可以完成連接,以超小型mSATA模組方式製作並不是太困難的事,但相同的概念用於機械式硬碟就相當困難,即便針對小型化應用發展出微型硬碟產品,但也無法有效擴展應用,目前採mSATA介面的SSD,多用於POS、機上盒(Set-Top Box;STB)、印表機、Netbook和平板電腦裝置。

mSATA與USB 3.0比較

mSATA基本上即是採行Mini-PCI Express模組子卡方式與主板進行連接,就目前PCIe 3.0介面規格觀察,PCIe 3.0可以輕易達到8Gb/s的資料傳輸極限,而USB 3.0規格的實際效能極限,目前僅5Gb/s,傳輸效能有一定程度的差異。此外,USB 3.0雖也可因應內接周邊需求,也能相對簡化主板布線,但實際上USB 3.0在系統方面的資源較少,相關解決方案有限,支援必須耗費較多研發成本,而且在內接應用優勢不若外接來得大。

而以內接設備應用為基礎的Mini-PCI Express,在子卡相關電氣規範完整,很容易就能延續SSD固態硬碟的系統裝載需求,Intel針對小型化設計Small Form Factor應用需求,也推出基於mSATA介面規格、代號為 Soda Creek的Intel 310 Mini SSD,相較於傳統2.5吋的儲存裝置,體積已縮減87.5%,將有助於行動裝置、Mini PC裝置縮減產品體積,同時實踐耐衝擊、輕薄機身設計。

檢視Intel 310 Mini SSD產品,其可提供最高200MB/s讀取、70MB/s寫入效能,表現並不亞於現有的2.5吋SSD產品。Intel 310 Mini SSD產品採行的mSATA規格,是SATA-IO於2009年9月釋出,原本即是針對採行NAND Flash的SSD儲存體所設計的Form Factor優化版本,加上原本SSD就沒有傳統機械式硬碟的碟片及馬達驅動組件,mSATA介面應用可能以SSD使用最為常見。

mSATA SSD模組子卡應用優勢 進一步縮減產品體積

採行mSATA設計的SSD模組,有體積方面的絕佳優勢。例如,光是連接器的設計,mSATA沿用mini-PCIe採單板的連接器配置,而SATA介面在尺寸與構型,就比mSATA大許多,加上利用Mini-PCI Express載板進行布線與設置的SSD模組,會比傳統2.5吋採升級途徑設計的SSD,儲存體設備體積減省僅需1/8。

目前採行mSATA的SSD模組,多數會有Full Size與Half Size兩種版本,其中Full Size的mSATA SSD尺寸為50.8mm x 29.85mm;Half Size mSATA SSD尺寸則為26.8mm x 29.85mm,在傳輸訊號方面與現有SATA相同,另可支援全新SATA Revision 3.0規格中高達6Gb/s的傳輸效能。

採mSATA的載板設計,可為PC或NB生產商減省備料成本,因為mSATA採行與 Mini-PCI Express完全一致的Interface Connector連接器設計,分別為連上SATA Host Interface或PCI-Express Host Interface其實並不會增加備料或組裝成本,而經由統一的Form Factor構型設計,也方便變動性較大的採購規格調整,與因應較多變的產品差異化調整。使用擴充卡以模組化的設計方式,也可因應筆記型電腦、消費性電子產品在出貨時的規格改動要求,mSATA自然成為內接設備的高速傳輸介面首選。

新一代 Mini-ITX主機板、工控電腦 多數已內建mSATA擴充設計

隨著半導體製程不斷改進,NAND Flash的單位容量不斷攀升,在成本下降、技術日趨成熟的市場環境下,採行NAND Flash的SSD產品,也能以更低廉的單價推出,以往SSD多延續SATA的介面傳輸設計,但透過產品小型化的嵌入式設計方式,也讓更具小型化優勢的SSD固態硬碟,有更多的縮小構型優勢。

但目前走升級途徑的SSD產品,礙於升級應用目的,其產品構型仍須延續原有2.5/3.5吋的硬碟設計,雖重量、效能都因SSD技術而提升,但實際上在體積減省方面,傳統升級設計的SSD並未具備太多優勢。而在mSATA整合SSD應用的狀況下,mSATA具備更小型化的連接器設計,單板解決NAND Flash載板、主電路PCB與模組連接介面3種目的,讓採用mSATA介面的NAND Flash SSD模組具備可彈性更換、低成本、小型化的優勢。

不只是PC/NB或平板電腦大量使用mSATA設計SSD,現在講求環保、省空間的小型電腦、POS、工控電腦,也逐漸大量採行mSATA設計的SSD模組,使mSATA能見度大幅提高。有趣的是,擁有PC平台近7成市佔的Intel,在推出以mSATA為基礎規格延伸的Intel 310 mSATA系列SSD後,在新一代Mini-ITX主機板產品與行動電腦平台Reference Design參考設計中,亦鼓勵相關業者採行mSATA規格進行儲存應用設計,尤其在Small Form Factor與Mobile平台方面,mSATA的應用模式將會更普及。

mSATA市場應用現況

在導入mSATA的實作產品方面,mSATA為標準SATA的迷你設計版本,透過Mini-PCI Express介面存/取信號,目前仍以筆記型電腦應用為大宗,例如聯想E/Y/K等系列產品,已有選購升級mSATA SSD的機型,Dell M4500、M6400/M6500等產品也有搭載此模式進行擴充應用。

在mSATA的SSD模組部分,Apple算是唯一在量產產品採行預載標準配備方式進行整合的廠商,在產品體積的縮減方面,自然可令其號稱最輕薄的筆電達到驚人的超薄設計效果。而模組廠商方面,除了Intel的310 Mini SSD產品之外,另有Renice等業者相繼推出採行Full Size與Half Size不同尺寸要求的擴充SSD載板,而這類SSD載板因為少了2.5吋相容機構設計,也不需額外製作外殼,整體體積多在5~6公克之間,更可大量減省終端產品的體積與重量。

在性能方面,除SATA本身高達6GB/s的驚人傳輸效能外,Intel的產品為應用自家開發的控制晶片,相關電路設計也能針對SSD應用進行最佳化,其他市售產品相當常見採行Sandforce主控晶片,也能達到最高讀取240MB/s、最高寫入180MB/s,測試4KB隨機讀/寫達30,000 IOPS,其產品平均資料存取時間僅為0.1ms、平均無故障時間大於250萬hr,產品表現並不亞於現有的2.5吋SSD產品,採行mSATA的SSD產品並不會因為介面不同而減損傳輸效能。

  •     按讚加入DIGITIMES智慧應用粉絲團
更多關鍵字報導: 蘋果 NAND Flash SSD SATA msata