SSD 不卡彈，新介面 SATA Express 解開速度限制， 1GB/s 起跳兼容老 SATA

將市場銷售固態硬碟性能，依時間軸攤開來看可發現，SATA 6Gb/s從規範頒布到浮現頻寬危機，前後短短不到3年時間。其應用普及速度縱然超越SATA 3Gb/s，卻也在極短時間內被榨乾頻寬極限，成為現行架構固態硬碟（即2.5吋尺寸規格、SATA介面機種）飆速的阻礙。

章節目錄：

第一章：SATA反成為SSD阻礙，頻寬瓶頸引發新革命

第二章：SATA Express身兼重任，向夥伴SAS借鏡學習

第三章：PCI-E提升時脈同樣卡彈，PCI-E與SATA完全分離

第四章：偽SATA Express速度嘗鮮體驗，規範影響在於軟體層

哥倆相互提攜加速普及

過去幾年，個人電腦內接儲存裝置的傳輸介面，都是由SATA-IO組織領導制定規範。現行普遍採用的SATA 6Gb/s，是在2009年5月正式頒布，相對應規格固態硬碟於隔年起陸續推出。如Crucail C300、Ocz Vertex 3等，都是昔日為人津津樂道的代表性產品，SATA 6Gb/s相關周邊亦自此開始開枝散葉。

SATA 6Gb/s與固態硬碟關係密不可分，固態硬碟因為SATA 6Gb/s誕生，得以解開SATA 3Gb/s頻寬限制枷鎖。效能玩家熱衷於搶先升級新規格硬體，換成固態硬碟回饋甜頭給SATA 6Gb/s，兩造一路相扶持建立了深厚關係。相較於SATA 3Gb/s上路當時只有硬碟，SATA 6Gb/s普及之路既為平順，也比預期來得快。

SATA反成為SSD阻礙

可是某程度上來講，SATA 6Gb/s拜固態硬碟所賜，固然迅速吸引許多使用者升級平台。但是固態硬碟發展進程，恐怕也超出SATA-IO預料，上路不過2年左右時間，真實有效頻寬即浮現窘境。最佳典型案例，莫過於採用LSI SandForce SF-2281控制器的機種，循序讀取速度動輒高達500～550MB/s。

起初這並非常態，像是市場另一派要角Marvell，當時產品視容量與韌體調校而定，最佳速度不過400MB/s左右而已（例如Crucial m4）。然而2012年發表的第三代控制器（代表物Plextor M5 Pro），為迎戰勁敵LSI SandForce在架構設計下足功夫，忽然間500分（MB/s）俱樂部不再由特定控制器獨享。

▲翻出陳年存檔，2011年開始許多固態硬碟採用LSI SandForce控制器，最佳測試速度可達500MB/s以上，此時SATA 6Gb/s不過才上路2年而已。（圖例為Team Xtreem S3 120GB）

頻寬瓶頸引發新革命

這問題對個人電腦用戶而言，或許是無感甚至從沒注視過，畢竟固態硬碟除了比拚循序傳輸速度，4K性能更是時下諸多作業系統應用環境的要求重點。各家控制器與固態硬碟廠商深知這點，紛紛從快閃記憶體搭配到韌體調校著手，強化新產品4K與IOPS等面向性能表現。

然而在商業應用環境，無論高效能工作站或前端伺服器，效能要求都遠高於個人電腦。自然是無法接受歷年來罕見，儲存裝置潛在實力大於傳輸介面頻寬的現象，轉往PCI Express（簡稱PCI-E）匯流排介面發展的趨勢因而成形。這股需求力量，催生了NVM Express（簡稱NVMe）組織與其規範，帶領各家產品走向統一標準化。

輕薄筆電也喊吃不飽

儲存裝置轉往PCI-E介面發展，Intel在其中扮演重要推手角色，NVMe即是由他所主導，亦獲得如PCI-SGI等組織支持。SATA 6Gb/s頻寬陷入窘境，不單單只是無法令企業應用滿足，筆電隨著固態硬碟導入應用加深，也開始陸續傳出雜音，這現象在近來流行的超輕薄機種上為之顯著。

Apple MacBook Air是最佳範例，為創造獨特使用體驗，工程師致力將產品極致輕薄化。同時也思考著，提供前所未有的攜帶便利性之餘，實質操作體驗是否也能一併提升。固態硬碟無疑是首選解決方案，但礙於得配合機構薄型化要求，因而衍生出Half-Size固態硬碟、PCI-E Mini Card、mSATA等類型產品應用。

新對手無不PCI-E化

市場競爭相當激烈，消費者胃口也逐漸被養大，光是這樣並無法滿足各家筆電廠商。Intel過去曾力推CULV與Ultrabook，幫眾多Windows筆電協力廠商創造新話題，這2個方案都是瞄準亦敵亦友的Apple。為有效提升使用者操作體驗，同樣加重固態硬碟應用程度，祭出和PCI-E Mini Card機構與腳位相容的mSATA。

mSATA可說是過渡時期方案，Intel終極武器實為M.2（亦稱NGFF，Next Generation Form Facto），特殊之處是相容PCI-E、SATA、USB等近9種介面訊號，適合固態硬碟、無線網路、藍牙等眾多應用。Intel和SATA-IO之間也是亦敵亦友，SATA-IO在最新版規範中，也將它儲存應用部分收編納入。

▲PCI-E是突破SATA 6Gb/s瓶頸的捷徑，其頻寬由通道配置數量決定，先前產品至少採用PCI-E 2.0 x2配置（1GB/s頻寬），輔以RAID 0實際速度輕鬆突破SATA 6Gb/s理論值600MB/s。（圖例為OCZ RevoDrive 3 X2 520GB，PCI-E 2.0 x4設計）