M.2

　mSATAが登場した数年後の2013年に「M.2」フォームファクターが誕生した。より小型のSSDで、mSATAドライブを上回るパフォーマンスを備える。データの保存量も多い。この新しいフォームファクターは“エムドットツー”と発音する。これは、SATAとPCIeのインタフェースコネクターに加えてUSB 3.0にも対応する。AHCIプロトコルまたはNon-Volatile Memory Express（NVMe）プロトコルのいずれかを利用できる。

　PCIeコネクターはSATAなどの古いテクノロジーよりも遅延が少なく、転送速度が向上している。PCIeではバスごとに専用の接続があるため、帯域幅を求めて競う必要がない。このインタフェースは物理的な占有面積も小さい。

左からmSATA、M.2 SSD両面実装、M.2片面実装、2.5型SATA

　NVMeプロトコルは、ホストとなるソフトウェアからNVMeサブシステムへの通信を可能にする。また、PCIeコネクターを使用したSSD用に最適化されている。NVMeは、旧式のストレージプロトコルにある多数の制約に対処しながら、パフォーマンスとスループットを大幅に高めている。

　mSATAドライブとは異なり、M.2ドライブは縦横の長さの組み合わせを複数サポートする。22ミリ×60ミリや22ミリ×80ミリといった具合だ。NVMeが使用されたPCIeベースのM.2ドライブではPCIeレーンを4レーンまでサポートする。そのため、SATAやmSATAドライブの6Gbpsという上限を超えることができる。M.2フォームファクターは本来ノートPC、Ultrabook、タブレットをターゲットにしていた。だが、一部のデスクトップPCにも搭載されるようになっている。

M.2製品の種類を区別するコネクターのキーと切り欠き

　M.2ドライブはPCIの高速性能を生かすように設計されており、mSATAの代わりと見なされることが多い。mSATA SSDが大量に出回っているのは相変わらずだが、小型市場ではほとんどの関心がM.2ドライブに移っている。遅延を抑え、IOPS（1秒当たりの処理数）が向上して、消費電力を減らせるためだ。

PCIe

　「PCIe」フォームファクターベースのSSDは、SSDのパフォーマンスを最大限に引き出すために、PCIeインタフェースコネクターとNVMeプロトコルを利用する。PCIeドライブはPCIe拡張スロットを使ってマザーボードに直接接続する。PCI拡張スロットは、データ転送レーンを1レーンから32レーンまで拡張可能だ。ドライブで使用するレーン数を増やすほどパフォーマンスは向上する。

　PCIe SSDは4つの主要フォームファクターの中で最もコストが高い。だが、最も高速だ。SATAドライブ、Serial Attached SCSI（SAS）ドライブやファイバーチャネル（FC）ドライブをパフォーマンスで上回る。最近までPCIeドライブは企業での導入を主なターゲットにしていた。だが、この状況は変わってきており、一般消費者向け市場にも進出している。

　PCIeドライブはデータ転送速度を大幅に引き上げる「ポイントツーポイントアーキテクチャ」を採用して、遅延を減らしている。各PCIeドライブは固有の接続経路でマザーボードに直接接続される。この方法では複数のドライブが同じバスを共有する必要がない。

PCIe SSDの例

　PCIeドライブはM.2ドライブよりも大型になる。そのため、各カードに搭載できるチップ数は多くなる。それでも冷却用の空間は十分ある。このサイズだと小型デバイスよりもPCやサーバの方が適している。だが、それはずっと多くの容量をサポートできるということでもある。一部のSSDは既に8TBを超えており、今後さらに容量は増えるだろう。一方、M.2ドライブはつい最近になって1TBの壁を突破したところだ。

　PCIeドライブの課題の1つはNVMeプロトコルが直接接続型ドライブに限られることだ。そのため、分散型ストレージを主に利用している企業ではNVMeドライブのメリットをほとんど生かせない可能性がある。だが「NVMe over Fabrics」（NVMe-oF）規格が最近登場した。これにより、イーサネット、InfiniBand、FCなどのネットワークファブリック間でNVMeのメリットを利用できるようになる。NVMe-oFプロトコルではメッセージベースの通信を使用し、PCやネットワーク接続型ドライブ間でデータを転送する。そのため、組織は所有するデータセンターでSSDのメリットを十分に引き出せるようになる。

SSDフォームファクターの今後

　SSDは動きの激しい市場だ。新たなイノベーションが日々起きている。フォームファクターの進化は続くことになるだろう。インタフェースコネクターとそれをサポートするプロトコルも同様だ。本稿で取り上げたフォームファクターのバリエーションとなる他のSSDフォームファクターも存在する。また、全く異なるフォームファクターもある。

　例えば、一部のベンダーは主に企業市場向けにU.2ドライブを提供している。これにはM.2ドライブを上回るメリットが多数備わる。それでも、大半のSSDでは2.5型SATA、mSATA、M.2、PCIeのフォームファクターが引き続き使用されることになる。だが、何かが新たに登場するのは時間の問題でしかない。