M.2 vs. SATA: Was ist die beste Wahl für Sie?

SATA und M.2 sind bekannte Technologien für Solid-State-Speicher in Unternehmen und bei Privatanwendern. M.2 unterstützt mehrere Anwendungsfälle für Speicher und andere Zwecke und ist daher eher eine Formfaktor- und Anschlussspezifikation für Computer. SATA hingegen ist eine Busschnittstelle ausschließlich für Datenspeicher. Obwohl sie oft direkt miteinander verglichen werden, bezeichnen M.2 und SATA zwei unterschiedliche Technologien, und einige M.2-Laufwerke verwenden zur Verbindung mit den Hauptplatinen von Computern den SATA-Bus. Dieser Leitfaden stellt die Unterschiede zwischen beiden Technologien heraus und vergleicht außerdem die Leistung von M.2-SATA- und M.2-NVMe-Laufwerken.

M.2 und SATA

• Was ist M.2?
• Was ist SATA?
• M.2 vs. SATA: Leistung
• Wann sollten Sie M.2-NVMe-SSDs einsetzen?
• Wann sollten Sie herkömmliche SATA-SSDs einsetzen?
• Fazit: M.2 vs. SATA

Was ist M.2?

Die M.2-Spezifikation ermöglicht es Geräteherstellern, Flash-Speichermodule in dünne und leichte Geräte wie die heutigen besonders schlanken Notebook-PCs einzubauen, die möglicherweise Schwierigkeiten haben, ein typisches 2,5-Zoll-Solid-–State-Laufwerk unterzubringen. M.2 ist jedoch nicht auf portable PCs beschränkt.

M.2-Steckplätze finden sich auch auf vielen Hauptplatinen von Servern und Desktop-PCs. Die früher als Next Generation Form Factor (NGFF) bezeichnete M.2-Spezifikation gilt als Nachfolger des mSATA-Standards.

M.2-SSDs sind sowohl hinsichtlich ihres Speicherplatzes als auch ihrer physischen Abmessungen in verschiedenen Größen erhältlich. Wie üblich werden die Datenkapazitäten durch eine Zahl in Gigabyte (GB) oder Terabyte (TB) angegeben, während der von der Komponente benötigte physische Platz durch eine vier- oder fünfstellige Zahl dargestellt wird.

Im April 2018 brachte der südkoreanische Elektronikriese Samsung seine 970-EVO-M.2-SSDs mit Speicherkapazitäten von bis zu 2 TB auf den Markt. Bei dieser M2-SSD handelt es sich um ein Modell 2280, das 22 mm × 80 mm misst. Obwohl 22 mm breite M.2-Module die Norm sind, unterstützt der M.2-Standard verschiedene Breiten (12, 16, 22 und 30 mm) und Längen (16, 26, 30, 38, 42, 60, 80 und 110 mm).

Für Nutzer, die es gewohnt sind, SSDs in die Laufwerksschächte eines Systems einzubauen oder ihre PCs mit PCIe-Karten und RAM-Modulen zu erweitern, kann das Auffinden eines M.2-Steckplatzes auf einer Hauptplatine eine neue Erfahrung sein. In der Regel sind M.2-Steckplätze so angeordnet, dass die SSD flach oder parallel zur Hauptplatine liegt. Nahe gelegene Befestigungsbolzen dienen dazu, die Komponente mit einer Schraube zu sichern. 

Einige Hauptplatinen unterstützen eine senkrechte Ausrichtung, sodass sich eine M.2-SSD mit einem Adapter verwenden lässt. Sobald sie eingerastet ist, betrachtet das System sie als weiteres Laufwerk, das formatiert und mit einem Laufwerksbuchstaben versehen werden kann sowie für andere gängige Aufgaben der Speicherkonfiguration zur Verfügung steht.

Neben seiner kompakten Bauweise ist M.2 auch ein flexibler Anschluss. M.2 unterstützt nicht nur SATA, sondern auch PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), allerdings nicht gleichzeitig in derselben M.2-SSD. In bestimmten Konfigurationen werden sogar USB 3.0, Bluetooth, Wi-Fi und Near-Field Communication (NFC) unterstützt.

Bei genauerer Betrachtung eines M.2-Moduls fällt möglicherweise auf, dass sich an den Stellen der Anschlusskontakte Kerben oder Schlüssel befinden, die asymmetrische Kontaktanordnungen ergeben. Diese bestimmen, welche Schnittstelle das M.2-Modul verwendet und mit welchem Bus (PCIe, USB 3.0 usw.) es verbunden werden kann. Dieses Design verhindert außerdem, dass eine M.2-Karte in eine inkompatible Schnittstelle oder umgekehrt eingesetzt wird.

M.2-SSDs können hohe Datenübertragungsgeschwindigkeiten erreichen, doch dies hängt von der verwendeten Speicherschnittstelle ab. Eine SATA-basierte M.2-SSD ist durch die durchschnittliche Obergrenze von SATA von 600–700 MB/s (Megabyte pro Sekunde) beschränkt. Eine M.2-SSD, die PCIe unterstützt, kann Non-Volatile Memory Express (NVMe) verwenden. NVMe ist eine Spezifikation für eine Host-Controller-Schnittstelle mit geringer Latenz, die Geschwindigkeiten von bis zu 7 GB/s (Gigabyte pro Sekunde) beziehungsweise 7.000 MB/s ermöglicht und auf kompatiblen Hauptplatinen eine im Vergleich rasante Leistung liefert. 

Erfahren Sie mehr über NVMe-Geschwindigkeiten im Vergleich zu anderen Laufwerksgeschwindigkeiten.

Was ist SATA?

SATA, kurz für Serial Advanced Technology Attachment, ist eine Busschnittstelle zum Verbinden von SSDs, Festplatten (HDDs) und optischen Laufwerken. Sie ist ein fester Bestandteil der Speicherbranche und versorgt sowohl mehrere Rechenzentrums-Arrays als auch die einfache Serverspeicherung in Zweigstellen mit Strom.

SATA hat die Speichertechnologie PATA beziehungsweise Parallel ATA weitgehend verdrängt, was teilweise an der dünneren, benutzerfreundlicheren Verkabelung und den höheren Leistungswerten liegt. Wie bereits erwähnt, erreicht SATA Geschwindigkeiten von etwa 600 MB/s, während PATA bei 133 MB/s das Maximum erreicht.

SATA konnte nicht immer diese Geschwindigkeiten erreichen, übertraf PATA jedoch von Anfang an deutlich. Bei seiner Einführung im Jahr 2000 konnte SATA I oder 1.0 Daten mit bis zu 150 MB/s übertragen. Seitdem gab es zahlreiche leistungssteigernde Überarbeitungen. Heute erreichen die besten SATA-SSDs der Speicherbranche 600–700 MB/s.

Zu den weiteren Vorzügen gehören die Hot-Plug-Unterstützung, mit der Nutzer ein SATA-Speichergerät bei laufendem System ohne negative Auswirkungen anschließen oder entfernen können, sowie die Kompatibilität mit der Advanced Host Controller Interface (AHCI). AHCI ermöglicht Hot-Plug-Unterstützung und eine Laufwerksoptimierungstechnologie namens Native Command Queuing (NCQ), die die Leistung verbessert, indem sie die effizienteste Reihenfolge für Lese- und Schreibvorgänge bestimmt.

Der SATA-Standard wird von der Serial ATA International Organization (SATA-IO) gepflegt, einer von zahlreichen Schwergewichten der IT-Branche unterstützten Non-Profit-Organisation. Zu den Unterstützern gehören AMD, Dell, HPE, Intel, Micron, Seagate und weitere IT-Anbieter.

Da SATA ein Busstandard für Speichergeräte ist, gehört es nicht in dieselbe Kategorie wie M.2, ein Formfaktor und eine Schnittstelle. Dennoch werden M.2 und SATA häufig miteinander verglichen, obwohl sie unterschiedliche Konzepte bezeichnen. Diese Analyse vermittelt ein genaueres Bild davon, wie diese Technologien in den Speicherbereich einzuordnen sind.  

M.2 vs. SATA: Leistung

NVMe-SSDs lassen ihre SATA-Pendants bei der Datenübertragung weit hinter sich. Das hat natürlich seinen Preis. Zwar sind die Preise für NVMe-SSDs für Privatanwender in den vergangenen Jahren erheblich gesunken, doch ihre Implementierung in mehreren Unternehmenscomputern oder Servern ist insgesamt kostspieliger. 

Die folgende Tabelle zeigt die Unterschiede bei den Lese- und Schreibgeschwindigkeiten von M.2-SATA- und NVMe-Laufwerken. Beachten Sie, dass Anbieter möglicherweise davon abrücken, M.2-SATA-Laufwerke zu bewerben und regulär auf Lager zu halten. Wiederverkäufer wie Amazon und NewEgg bieten jedoch weiterhin einige Modelle an. 

Wann sollten Sie M.2-NVMe-SSDs einsetzen?

Die Geschwindigkeit NVMe-basierter Laufwerke ist bei großen Workloads von Vorteil, bei denen Daten sofort bereitgestellt werden müssen. Sie ist auch bei beengten Platzverhältnissen nützlich. Ziehen Sie M.2-NVMe-SSDs für folgende Anwendungsfälle in Betracht: 

• Wenn Leistung Priorität hat. Haben Sie einen High-End-Prozessor und anspruchsvolle Anwendungen, die nicht darauf warten wollen, dass Daten bereitgestellt werden? Eine NVMe-basierte M.2-SSD ist die Antwort.
• Viel Flash-Speicher in ein Servergehäuse packen. Insbesondere PCIe-Adapter für M.2-SSDs mit hoher Kapazität eröffnen neue Möglichkeiten im Rechenzentrum.
• Wenn der physische Platz knapp ist. M.2 hat einen guten Grund, bei OEMs beliebt zu sein. Sie können Speicher mithilfe einer winzigen Karte hinzufügen, die kaum Platz beansprucht.
• Verkabelung reduzieren. Obwohl SATA-Kabel deutlich dünner sind als ihre PATA-Vorgänger, können SATA-basierte M.2-SSDs verwendet werden, um vollständig auf Kabel zu verzichten.

Wann sollten Sie herkömmliche SATA-SSDs einsetzen? 

Der ursprüngliche SATA-Formfaktor, 2,5″, ist auch in einigen Geschäftsumgebungen nützlich, insbesondere bei begrenztem Budget. Ziehen Sie 2,5″-SATA-Laufwerke für folgende Anwendungsfälle in Betracht: 

• Ausreichende Leistung. Für unkritische, alltägliche Workloads, die von einem kleinen Geschwindigkeitsschub profitieren könnten, sind SATA-SSDs eine gute Lösung.
• Breite Unterstützung. SATA blickt auf eine lange Geschichte zurück, und es gibt zahlreiche Anbieter, die Produkte für diese bewährte Speichertechnologie herstellen.
• Wirtschaftlich. Wenn die Kapazität und nicht die Leistung Priorität hat, ist das Preis-Leistungs-Verhältnis von SATA kaum zu übertreffen.

Fazit: M.2 vs. SATA

Obwohl M.2- und SATA-Technologien häufig verwechselt werden, sind beide für die Datenspeicheranforderungen von Unternehmen nützlich. Wenn Sie hohe Geschwindigkeiten und starke Leistung benötigen, sollten Sie M.2-Laufwerke mit NVMe-Technologie in Betracht ziehen. M.2-SATA-Laufwerke sind zwar weiterhin erhältlich, übertragen Daten jedoch nicht so schnell. Wenn Sie besonders günstige Laufwerke suchen, die von den meisten Speichersystemen weiterhin unterstützt werden, sind herkömmliche 2,5″-SATA-SSDs eine gute Wahl. M.2 und SATA sind keine Gegensätze – sie überschneiden sich teilweise und spielen beide in vielen Speicherumgebungen eine Rolle.

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