Форм-факторы SSD

Термин «форм-фактор» используется в компьютерной индустрии для описания формы и размеров различных его компонентов, таких как жесткие диски, материнские платы, блоки питания и многое другое. Когда жесткие диски только начинали использоваться в микрокомпьютерах (в то время являвшихся новинкой), они использовали магнитные пластины до 8 дюймов в диаметре. Эти пластины были самым большим компонентом жестких дисков и определяли ширину самого металлического корпуса, защищавшего хрупкие внутренности.

Высота корпуса диктовалась количеством «блинов», использовавшихся в конкретной модели. В самых емких число доходило до 14. С тех пор, именно диаметр магнитных пластин использовался для определения форм-фактора жестких дисков. На смену большим 8" дискам пришли 5.25", долгое время бывшие основным стандартом для настольных ПК, их сменили привычные нам диски на 3.5", в ноутбуках используются в основном 2.5", кое-где нашли применение микро-диски форм-фактора 1.8".

Что же определяет форм-фактор SSD?

Когда твердотельные диски только начали приходить на смену традиционным HDD, их габариты диктовались совместимостью, ведь их устанавливали в те же корпуса и те же разъемы, что и механические диски. Показанные на изображении ниже диски, фактически, являются близнецами по форм-фактору, за исключением размеров. Оба диска используют почти одинаковые SATA-разъемы, но для 1.8" разъем уже.

Внутрение платы SSD на 1.8" и 2.5"

Но на самом деле, требование совместимости по размерам с традиционными жесткими дисками не является обязательным. Некоторые SSD выпускаются в форм-факторе плат расширения для слотов PCIe, что и находит отражение в их форм-факторе. Несмотря на совершенно другой внешний вид, суть самого диска меняется не сильно, главное отличие состоит в измененном интерфейсе (PCIe вместо SATA).

Самый большой компонент SSD — чипы памяти. Именно их количество и размер определяют физические размеры накопителя. При современных тенденциях к миниатюризации, появление более компактных форм-факторов не заставило себя долго ждать.

Разрабокой и стандартизацией форм-факторов компьютерных компонентов, включая и SSD, обычно занимается JEDEC (Joint Electronic Device Engineering Council). Они разработали стандарт MO-297, описывающий параметры, размеры и расположение коннекторов SSD меньшего формата. Размер накопителя по этому стандарту составляет 54 мм х 39 мм, что позволяет использовать такие же коннекторы, как у 2.5" дисков, занимая меньше места.

По мере уменьшения дисков, стало понятно, что дальнейшей миниатюризации мешает стандартный SATA-коннектор. Помимо того, что он задавал как минимум один из размеров, он еще и увеличивал стоимость готового решения, так как SATA-коннектор надо дополнительно припаивать на плату. Логичным шагом стало появление накопителей, интерфейсом которых выступал край платы, как у плат расширения. Кроме описанных выше преимуществ, такой разъем может просто включаться прямо в соответствующий слот на материнской плате, исключая необходимость в лишних проводах/коннекторах.

Поняв необходимость в дальнейшем уменьшении размеров, JEDEC приняли стандарт MO-300 (50.8 мм x 29.85 мм) с коннектором mini-SATA (mSATA). Этот коннектор по размерам совпадает с mini PCI Express, хотя и не совместим с ним электрически. Производители SSD представили много решений, в этом форм-факторе. Некоторые накопители повышенной емкости делали длинней, чтоб разместить больше чипов памяти.

Диск стандарта MO-300 и диск произвольной длины

В 2012 году был представлен новый, еще сильнее уменьшенный, формат Next Generation Form Factor (NGFF), который был потом переименован в M.2. Данный стандарт определяет большой список возможных размеров платы и вводит коннектор, электрически совместимый одновременно с mSATA и PCIe. Конкретные детали интерфейса определяются его формой.

Компания Apple, часто использующая SSD в своих ноутбуках, традиционно пошла своим путем и использовала проприетарный интерфейс, похожий на M.2, изменяя его почти каждый год. В 2013 году они перешли с интерфейса SATA на PCIe для достижения еще большей скорости.

В некоторых случаях ни один стандартный форм-фактор не подходит, и производители SSD выпускают узкоспециализированные решения, рассчитанные на нишевое применение.

Наконец мы подошли к самому знакомому варианту интерфейса — USB. Хотя вездесущие «флэшки» уже давно не новинка, они тоже являются по сути SSD и достойны упоминания. Первые USB-накопители появились как более надежная и быстрая замена обычным 3.5" дискетам и главным ограничителем скорости выступал интерфейс USB. Сейчас, с появлением стандарта USB 3, скоростных мостов SATA-USB 3 и продвинутых контроллеров, таких как LSI® SandForce®, флэшки достигли скоростей, сравнимых с встроенными дисками. При этом они по-прежнему сохраняют свое основное преимущество: портативность и простоту подключения.

Как видите, основным вектором развития в SSD является миниатюризация. Но, как и у многих правил, у этого есть исключения. Например, сейчас на стадии разработки и утверждения находится коннектор SFF-8639. Его основным преимуществом является поддержка множественных интерфейсов на одном коннекторе. Расплатой за подобную универсальность как раз и стал большой размер коннектора и, соотвественно, накопителей. Основное применение SFF-8639 — сложные системы хранения данных в датацентрах и мега ЦОДах. Похож на SFF-8639 и будущий коннектор SATA Express, но он заслуживает отдельного разговора.

По сути, отсутствие механичесих элементов в SSD-решениях обуславливает возможность их миниатюризации и расширяет возможности использования там, где традиционные диски не справлялись.