SATAとM.2は、企業と一般消費者の双方によく知られたソリッドステートストレージ技術です。M.2はストレージ用途だけでなく、複数の非ストレージ用途にも対応するため、コンピューター向けのフォームファクターおよびコネクター仕様に近い存在です。一方、SATAはデータストレージデバイス専用のバスインターフェースです。M.2とSATAはしばしば直接比較されますが、実際には異なる2つの技術を指しており、M.2ドライブの中にはSATAバスを使ってコンピューターのマザーボードに接続するものもあります。本稿では、両者の違いに加え、M.2 SATAとM.2 NVMeの性能を比較します。
M.2とSATA
M.2とは？
M.2仕様により、デバイスメーカーはフラッシュストレージモジュールを、一般的な2.5インチソリッド–ステートドライブの搭載が難しい、現在の非常に薄型のノートPCなど、薄型・軽量デバイスに組み込めるようになりました。ただし、M.2は携帯型PC専用ではありません。
M.2ソケットは、多くのサーバーやデスクトップPCのマザーボードにも搭載されています。かつてはNext Generation Form Factor（NGFF）と呼ばれていたM.2仕様は、mSATA規格の後継と見なされています。
ストレージ容量と物理的な寸法のどちらについても、M.2 SSDにはさまざまなサイズがあります。通常、データ容量はギガバイト（GB）またはテラバイト（TB）単位の数字で示され、部品が占める物理的なスペースは4桁または5桁の数字で表されます。
2018年4月、韓国の大手電機メーカーSamsungは、最大2TBの容量を備えた970 EVO M.2 SSDを発売しました。このM.2 SSDは2280規格で、22mm×80mmのサイズを意味します。幅22mmのM.2モジュールが標準的ですが、M.2規格はさまざまな幅（12、16、22、30mm）と長さ（16、26、30、38、42、60、80、110mm）に対応しています。
マザーボード上のM.2スロットを見つけることは、SSDをシステムのドライブベイに取り付けたり、PCIeカードやRAMモジュールでPCを拡張したりすることに慣れたユーザーにとって、新鮮な体験になるかもしれません。通常、M.2スロットはSSDがマザーボードと平行に、平らに配置されるよう設計され、近くにある固定ポストでねじ留めします。
一部のマザーボードは垂直方向にも対応しており、アダプターを使ってM.2 SSDを取り付けられます。所定の位置に装着すると、システムはこれを別のドライブとして認識し、フォーマット、ドライブレターの割り当てなど、一般的なストレージ設定を行えるようになります。
コンパクトさに加え、M.2は柔軟なコネクターでもあります。M.2はSATAだけでなく、PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）にも対応しています。ただし、1つのM.2 SSDで同時に利用できるわけではありません。構成によっては、USB 3.0、Bluetooth、Wi-Fi、近距離無線通信（NFC）にも対応します。
M.2モジュールを詳しく見ると、ユーザーはコネクターピンの位置に切り欠き、つまりキーがあり、ピン構成が非対称になっていることに気づくかもしれません。これにより、M.2モジュールが使用するインターフェースと、接続可能なバス（PCIe、USB 3.0など）が決まります。また、M.2カードを互換性のないインターフェースに挿入したり、逆向きに取り付けたりするのを防ぐ設計でもあります。
M.2 SSDは高速なデータ転送速度を実現できますが、速度は使用するストレージインターフェースの種類によって異なります。SATAベースのM.2 SSDは、SATAの平均的な上限である600～700MB/s（毎秒メガバイト）に制限されます。PCIeに対応するM.2 SSDでは、Non-Volatile Memory Express（NVMe）を利用できます。NVMeは低レイテンシーのホストコントローラーインターフェース仕様で、最大7GB/s（毎秒ギガバイト）、つまり7,000MB/sの速度を可能にし、対応マザーボード上で比較にならないほどの高速性能を発揮します。
詳しくは他のドライブ速度と比較したNVMeの速度。
SATAとは？
SATA（Serial Advanced Technology Attachment）は、SSD、ハードディスクドライブ（HDD）、光学ドライブを接続するためのバスインターフェースです。これはストレージ業界の定番であり、複数のデータセンターアレイから小規模な支社のサーバーストレージまで、幅広く支えています。
SATAは、より薄く扱いやすいケーブルと、より軽快な性能特性を備えていたこともあり、PATA（Parallel ATA）ストレージ技術の座をほぼ完全に奪いました。前述のとおり、SATAは約600MB/sに達する一方、PATAは最大133MB/sです。
SATAが当初からこの速度を実現できたわけではありませんが、登場時点でPATAを大きく上回っていました。2000年に登場したSATA I（1.0）は、最大150MB/sでデータを転送できました。その後、性能を高める改訂が複数回行われています。現在、ストレージ業界で最も優れたSATA SSDは600～700MB/sに達します。
その他の特長として、ホットプラグに対応している点が挙げられます。これにより、システムの稼働中でも悪影響なくSATAストレージデバイスを接続・取り外しできます。また、Advanced Host Controller Interface（AHCI）インターフェースとの互換性も備えています。AHCIはホットプラグに対応するとともに、ネイティブコマンドキューイング（NCQ）というドライブ最適化技術を利用できます。NCQは、読み取り／書き込み処理を完了する最も効率的な順序を決めることで、性能を向上させます。
SATA規格は、多数のIT大手企業が支援する非営利団体、Serial ATA International Organization（SATA-IO）によって維持されています。支援企業にはAMD、Dell、HPE、Intel、Micron、SeagateなどのITベンダーが名を連ねています。
SATAはストレージデバイス向けのバス規格であるため、フォームファクターおよびインターフェースであるM.2と同じカテゴリーには属しません。しかし、M.2とSATAは異なる概念を指すにもかかわらず、頻繁に比較されています。本分析では、これらの技術がストレージ領域でどのように位置づけられるかを、より正確に示します。
M.2とSATA：性能
データ転送に関しては、NVMe SSDがSATA SSDを大きく上回ります。もちろん、その分コストもかかります。一般消費者向けNVMe SSDの価格は近年大幅に下がりましたが、複数の業務用コンピューターやサーバーに導入すると、全体としてはより高額な取り組みになります。
次の表は、M.2 SATAドライブとNVMeドライブの読み取り・書き込み速度の違いを示したものです。ベンダーはM.2 SATAドライブの宣伝や通常在庫での取り扱いを縮小しつつあるようですが、AmazonやNewEggなどの再販業者では今も一部が販売されています。
| ドライブ | ドライブ容量 | 最大読み取り／書き込み速度 |
|---|---|---|
| M.2 SATA | ||
| Western Digital 500GB WD Blue SA510 | 500 GB | 読み取り560 MB/s、書き込み520 MB/s |
| Kingston A400 240G Internal SSD | 480 GB | 読み取り500 MB/s、書き込み450MB/s1 |
| M.2 NVMe | ||
| Samsung 970 EVO Plus | 500 GB | 読み取り3,500、SamsungのTurboWrite有効時の書き込み3,300 MB/s |
| Kingston KC3000 | 512 GB | 読み取り7,000、書き込み7,000MB/s |
M.2 NVMe SSDはどのような場合に使うべきか？
NVMeベースのドライブは、データをすぐに供給する必要がある大規模なワークロードで力を発揮します。限られたスペースでの利用にも適しています。M.2 NVMe SSDは、次のような用途に適しています。
- 性能を最優先する場合。高性能プロセッサーを搭載し、データを待たされることを嫌う負荷の高いアプリケーションを使っていますか？NVMeベースのM.2 SSDがその答えです。
- サーバーシャーシに大量のフラッシュストレージを搭載する場合。特に、大容量M.2 SSD用のPCIeアダプターは、データセンターに新たな可能性をもたらします。
- 物理的なスペースが限られている場合。OEMがM.2を好むのには理由があります。ほとんど場所を取らない小さなカードでストレージを追加できるのです。
- ケーブルを削減したい場合。SATAケーブルはPATAの旧世代ケーブルよりはるかに細いものの、SATAベースのM.2 SSDを使えばケーブル自体を完全になくせます。
従来型のSATA SSDはどのような場合に使うべきか？
SATAの元来のフォームファクターである2.5インチは、特に低予算の環境など、一部の業務環境でも有用です。2.5インチSATAドライブは、次のような用途に適しています。
- 十分な性能で足りる場合。重要度が低く、一般的なワークロードで、少し速度を高められると便利な場合、SATA SSDは優れた選択肢です。
- 幅広くサポートされている場合。SATAには長い歴史があり、実績のあるストレージ技術向けの製品を提供するベンダーに事欠きません。
- 経済性を重視する場合。性能ではなく容量が優先なら、SATAのコストパフォーマンスに勝るものはありません。
結論：M.2とSATA
M.2とSATAの技術はしばしば混同されますが、どちらも企業のデータストレージニーズに役立ちます。高速性と高い性能を求めるなら、NVMe技術を採用したM.2ドライブを検討してください。M.2 SATAドライブもまだ入手できますが、データ転送速度はそれほど速くありません。多くのストレージシステムが今も対応する、手頃な価格のドライブを求めるなら、従来型の2.5インチSATA SSDが適しています。M.2とSATAは対極にあるわけではなく、重複する場合もあり、どちらも多くのストレージ環境で役割を果たしています。
さらに詳しくは主要なソリッドステートドライブをご覧ください。