SSD硬盤通常根據其外形來描述，其外形尺寸指的是硬盤的大小和形狀。但SSD硬盤外形因素可能不僅意味著是硬盤的物理尺寸，還表明硬盤如何連接到計算機，以及如何在主板和驅動器之間傳遞數據。
SSD硬盤有多種外形尺寸可供選擇，某些類型可以支持多種寬度和長度。當今市場上四種最常見的SSD硬盤外形包括2.5英寸SATA硬盤、mSATA硬盤、M.2硬盤，以及PCIe硬盤。
(1)2.5英寸SATA硬盤外形
2.5英寸SATA硬盤外形尺寸基于串行高級技術附件標準，該標準是為在計算機和硬盤驅動器之間連接和傳輸數據而開發的。SATA標準采用串行信令技術，不像原有的并行ATA(PATA)標準，它依賴于并行信令。
SATA硬盤可以提供比PATA硬盤快得多的傳輸速率，達到600MBps，而PATA硬盤只有133 MBps。與PATA硬盤不同的是，SATA硬盤可以支持外部硬盤和熱插拔硬盤。此外，SATA可以使用更薄的電纜，更易于管理，并且能夠改善計算機內部的氣流，可以安裝更多硬盤。
許多SSD硬盤廠商早期都采用了2.5英寸SATA標準，因為它使得從HDD硬盤和SSD硬盤的轉換變得更加容易。組織不僅可以逐步采用新的硬盤驅動器，而且2.5英寸的尺寸也使SSD硬盤能夠輕松安裝在筆記本電腦和臺式機硬盤托架中。毫不奇怪，這種形狀因素是所有主要參與者中最常見，并且成本最低的。
2.5英寸SATA驅動器使用SATA電纜連接到計算機主板。它還利用高級主機控制器接口(AHCI)總線協議在計算機和硬盤驅動器之間傳輸數據。該協議支持高級SATA功能，例如熱交換和本機命令排隊，可優化驅動器處理同步數據請求的方式。
但是，由于SATA標準是專為HDD硬盤開發的，因此SATA硬盤驅動器無法充分利用SSD硬盤固有的吞吐量功能。SATA接口連接器的速度最高可達6Gbps，遠低于SSD硬盤的全部潛力。
(2)MSATA硬盤
一些供應商提供一種名為mSATA硬盤的尺寸更小的SATA SSD硬盤，簡稱為mini-SATA。該驅動器符合mSATA接口規范，專為功耗受限的設備而設計，如筆記本電腦、平板電腦。該規范基于將SATA信號映射到直接插入主板上的mSATA插槽的卡中。
mSATA硬盤的大小約為2.5英寸SATA驅動器的八分之一，但可以支持相同的SATA吞吐量，最高可達6Gbps。除了是一種較小的SSD硬盤之外，mSATA硬盤消耗更少的功率，支持啟動和關閉功能，并且更耐沖擊和振動。其較小的外形也使mSATA驅動器非常適合商用產品，如信息亭、數字標牌、多功能打印機和銷售點設備等。
與2.5英寸SATA硬盤一樣，mSATA硬盤依賴于ATA命令集在計算機和驅動器之間傳輸數據。事實上，兩個硬盤驅動器之間唯一真正的區別是它們的尺寸以及它們如何連接到主板。
(3)M.2硬盤
在mSATA硬盤出現幾年后的2013年，M.2硬盤首次亮相，提供了比mSATA硬盤更優越的存儲功能，是一種可以存儲更多數據的小型SSD硬盤。其可以容納SATA和PCIe接口連接器以及USB 3.0，并且可以與AHCI協議或非易失性存儲器快速(NVMe)協議一起使用。
與傳統總線技術(如SATA)相比，PCIe硬盤具有更低的延遲和更高的傳輸速率。使用PCIe，每條總線都有一個專用連接，這意味著它不必競爭帶寬。該接口的物理占用空間也較小。
NVMe協議使主機軟件能夠與NVMe子系統進行通信，該協議針對使用PCIe連接器的SSD硬盤進行了優化。NVMe協議解決了原有存儲協議的許多局限性，同時在性能和吞吐量方面實現了顯著提升。
與mSATA硬盤不同，M.2硬盤支持多種寬度和長度組合，其尺寸如22mm×60mm或22 mm×80mm。使用NVMe協議的基于PCIe的M.2硬盤最多可支持四個PCIe通道，從而可以超過SATA或mSATA驅動器的6Gbps限制。
人們可以從M.2模塊邊緣連接器中的鍵和槽口區分M.2產品的類型。
M.2硬盤旨在利用PCIe的高速功能，通常被認為是mSATA的替代品。盡管仍有大量的mSATA SSD硬盤在應用，但由于M.2硬盤能夠減少延遲，提高IOPS和降低功耗，因此小型市場的大部分興趣已轉移到M.2硬盤。
(4)PCIe外形硬盤
基于PCIe外形尺寸的SSD硬盤利用PCIe接口連接器和NVMe協議來最大化SSD硬盤性能。 PCIe硬盤通過PCIe擴展插槽直接連接到主板，PCIe擴展插槽可以從一個數據傳輸通道擴展到32個數據傳輸通道。硬盤使用的通道越多，性能越好。
PCIe SSD硬盤是四種主要硬盤中價格最昂貴的，但它們提供最快的速度，優于基于服務器的SATA硬盤，以及串行連接的SCSI和光纖通道(FC)硬盤。直到最近，PCIe硬盤主要針對企業部署，但隨著它們進入消費者市場，這種情況一直在變化。
PCIe硬盤采用點對點架構，可提高數據傳輸速率，同時降低網絡延遲。每個PCIe硬盤驅動器通過其自己的串行鏈路直接連接到主板。這樣，多個硬盤不需要共享同一總線。
PCIe SSD硬盤的示例
PCIe硬盤比M.2硬盤的外形要大一些，可以在每張卡上安裝更多芯片，同時仍然提供充足的冷卻空間。雖然其尺寸使硬盤更適合在臺式電腦和服務器安裝，但并不是更小的設備，這也意味著它們可以支持更高的容量。一些固態硬盤已超過8TB的容量。M.2硬盤最近才突破1TB的容量障礙。
PCIe硬盤面臨的挑戰之一是NVMe協議僅限于直接連接硬盤驅動器。因此，主要依賴分布式存儲的企業可能從NVMe硬盤驅動器中獲益很少。然而，最近出現了NVMe over Fabrics(NVMe-oF)協議，可以充分利用NVMe跨網絡結構的優勢，例如以太網、InfiniBand和FC。NVMe-oF協議使用基于消息的通信在計算機和網絡連接的硬盤之間傳輸數據，使組織能夠在其數據中心中實現SSD硬盤的全部優勢。
SSD硬盤外形未來將是什么樣?
固態存儲產品是一個充滿活力的市場，每天都有新的創新。其外形尺寸將繼續發展，而且支持它們的接口連接器和總線協議也將繼續發展。此外還有其他SSD硬盤外形尺寸。
例如，一些供應商提供U.2硬盤，主要用于企業市場，其與M.2硬盤相比具有許多優勢。即便如此，大部分SSD硬盤仍繼續使用2.5英寸SATA、mSATA、M.2和PCIe的外形尺寸，而新產品的推出只是時間問題。
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