1.6 接口形态

SSD接口形态和尺寸的英文是SSD Form Factor。由于SSD是标准件，故它必须符合一定的接口规范、尺寸和电气特性，这样在应用层面才易于统一和部署，所以厂商和标准组织制定了Form Factor规范，SSD厂商和系统提供商都应遵守。

不同应用场景下的SSD，其Form Factor尺寸也不一样，如图1-31所示。表1-11列出了当下SATA、PCIe、SAS接口和协议的SSD所使用的Form Factor。

SATA SSD目前主要为消费级产品和企业级低端产品（如数据中心盘），这类产品接口和电气功能比较成熟，是目前出货量最大的SSD。它的Form Factor的种类比较多，其中消费级产品以M.2和2.5寸最为流行。消费级产品以SATA M.2为主导，企业级产品以SATA 2.5寸为主导。

PCIe SSD借助它的高性能、NVMe标准的制定和普及，以及软件生态的奠定，从2016年开始兴起。PCIe SSD Form Factor最开始起步于AIC（Add In Card），采用主板上插卡的形式，后演变到现在加入M.2和U.2形态。消费级PCIe SSD由M.2主导，企业级PCIe SSD多为2.5寸、 U.2和AIC的形态。

SAS SSD基本上应用于企业级SSD，其借助成熟的SAS协议和软件生态，过去十年在企业级存储上大量应用。从HDD转换到SSD，虽然介质变了，但接口依然保留，原因是SAS在企业级应用已经普及，所以在传统的企业级存储阵列上，主要出货量还是SAS，形态为2.5寸。

mSATA是前些年出现的，与标准SATA相比体积大为缩小，主要应用于消费级笔记本领域。但待M.2出现后，基本上替代了mSATA，革了它的命。

M.2原名是NGFF（Next Generation Form Factor），它是为超极本（Ultrabook）量身定做的新一代接口标准，主要用来取代mSATA接口，具备体积小巧、性能主流等特点。

U.2 Form Factor（SFF-8639）起步于PCIe SSD 2.5寸盘形态制定的接口，到后来统一了SATA、SAS和PCIe三种物理接口，从而减小了下游SSD应用场合的接口复杂度，是一种新型连接器Form Factor，目前标准还在更新中。

1.6.1 2.5寸

2.5寸是主流企业级SSD的尺寸，这类SSD包括SATA、SAS和PCIe三种不同接口和性能的企业级SSD,1U存储和服务器机架上可以放入20～30块硬盘，专为2.5寸尺寸设计。消费级SSD，尺寸主流包括2.5寸和更小尺寸的M.2,2.5寸多应用于桌面型PC，而轻薄型笔记本更多地使用M.2。

2.5寸也是HDD时代的笔记本硬盘的主流尺寸，到了后SSD时代，可以在笔记本和桌面型PC上沿用，但面对消费者更轻薄、更小硬盘的尺寸的需求，HDD就无能为力了，SSD依然可以往更小尺寸的方向发展。

对于2.5寸SSD而言，由于闪存密度的逐年增大，往这个盒子里塞入的容量可以越来越大，比如有了3层PCB的16TB、32TB容量的SSD，这是高密度SSD发展的一种趋势。

1.6.2 M.2

如图1-32所示，首先看看M.2 Form Factor（包括M.2普通和BGA SSD）的三围标准：Type 1216、Type 1620、Type 1630、Type 2024、Type 2226、Type 2228 、Type 2230、Type 2242、Type 2260、Type 2280、Type 2828、Type 3026、Type 3030、Type 3042 、Type 22110，前两个数字为宽度，后两个（或三个）数字是高度。注意，PM971就是Type 1620，厚度需要另外定义，单面贴片和双面贴片厚度大小不同。对于对厚度有要求的，比如平板电脑，一般采用单面贴片。

实际上四个（或五个）数字并不能完整定义M.2 SSD Form Factor, PCI-SIG定义了更完整的命名规则，包括宽、高、厚度信息和接口定义。如D2对应双面，单面厚度是1.35mm; B-M是M.2 connector key ID，表示同时支持PCIe x2、x4和SATA接口；等等。其他参数定义参考图1-33，图中明确定义了宽、高、厚尺寸和接口总线形式，甚至可以支持USB/SD卡接口，同时又保留了一些总线接口。总之M.2只是规范了一种引脚物理形式，它上面走什么协议和总线，要看具体的产品。

这里需要解释一下B和M key，这是两种主流的M.2 key定义，B也叫Socket2, M叫Socket3, B+M表示同时支持Socket2和Scoket3。B和M的区别在于：M多了PCIe x4，可以支持4个通道，接口带宽最高可以到4GB/s，实际上Top和Bottom两面都有接口金手指，引脚数翻倍；B仅支持SATA/PCIe x2，接口带宽最高可以到2GB/s，仅支持Top面金手指引脚。M/Socket3无论在消费级还是企业级都是未来主流形式。

1.6.3 BGA SSD

1. BG A SSD的出现

半导体的发展规律是从单个分立元件到高度集成化。想象一下，过去的单个HDD，从只能存储几十MB的庞然大物发展到现在一个能装下几十TB的2.5寸SSD，这些都是半导体技术进步、制程进步和生产制造进步带来的。

SSD也走在这条规律的道路上，随着制程和封装技术的成熟，当今一个PCB 2.5寸大小的存储器可以放到一个16mm×20mm BGA封装中，这就是BGA uSSD，如图1-34所示。

早在几年前，Intel和几家公司就在讨论在消费级平板或笔记本市场推出M.2 BGA SSD及其标准，如比较传统的M.22260/2280/22110 SSD，它有几点技术优势：

❏ 节省了15%以上的平台空间；

❏ 增加了10%的电池寿命；

❏ 节省了0.5mm～1.5mm SSD本身的高度；

❏ 具有更好的散热性（由于是BGA封装，热可以由ball pin传导到PCB板散出）。

实际上那时候标准规范滞后，SSD也才刚刚兴起，BGA封装技术还不成熟并且还缺乏消费级平台主板的支持，故并没有在消费级笔记本和平板上看到BGA M.2的产品，在工业级和其他小细分市场倒是有少量的BGA SSD在售。2016年PM971被三星投放到市场，从而拉开了BGA SSD在消费级平板类产品普及的大幕，预测各大厂商随后会推出相应的竞品，让我们拭目以待。当然了，在BGA SSD普及的过程中，关键还是要看价格，只要OEM价格到位，普及不是问题。

BGA uSSD引脚纳入M.2标准，包括Type 1620、Type 2024、Type 2228、Type 2828，主流的是Type 1620。

2．江波龙P900 PCIe BGA SSD

2017年7月14日，国内存储行业的领跑者深圳市江波龙电子有限公司（Longsys）率先发布目前世界上最小尺寸的NVMe PCIe SSD（11.5mm×13mm），主要是面向嵌入式存储应用，包括二合一电脑、超薄笔记本、VR虚拟现实、智能汽车等。新推出的FORESEE® PCIe BGA SSD，以P900命名，如图1-35所示。该产品在2017年8月8日硅谷的FMS（全球闪存峰会）2017及9月6日深圳洲际酒店CFM（中国闪存市场峰会）2017亮相。

2016年，Flash原厂相继发布了16mm×20mm的PCIe BGA SSD产品。而江波龙此次发布的P900系列，设计尺寸仅为11.5mm×13mm（见图1-36），是目前（2017年）世界上最小尺寸的SSD，其与手机中的eMMC及UFS的尺寸一样大小，但是容量要大得多。

而在容量方面，P900系列可提供512GB、256GB、128GB以及60GB等多种选择。江波龙计划在2017.Q4向客户提供样品，2018.Q1量产，并面向全球销售。

P900支持PCIe Gen3.0x2接口与NVMe1.3协议，且主控配备带硬件加速器的嵌入式SRAM。江波龙自己开发固件用于优化IOPS性能，使用LDPC支持3D NAND Flash，可实现TLC存储器驱动器的高耐用性。

P900可以支持微软HMB（Host Memory Buffer）功能，有了这一功能，SSD不再需要额外搭配DRAM，只需要借助系统内存就能达到高性能的要求，同时成本和功耗更低。

另外，P900系列可以支持Boot Partition的功能，相当于把BIOS/UEFI系统整合到SSD里面。主机不再需要额外用SPI Flash作为系统引导，这样可降低这些设备的成本。

而在NAND Flash部分，P900采用最新制程的64层3D TLC，相比于2D TLC, 64层3D TLC拥有更高的存储密度、更低的成本、更好的耐久性和更高的性能（见图1-37）。

“将闪存应用到极致”是江波龙的工作目标。作为存储行业的创新者，江波龙基于3D NAND Flash会不断创新、厚积薄发。江波龙在存储行业已耕耘了近20年，一直在努力开发新技术、新产品、新存储商业模式，这也体现了做中国存储的风格。

1.6.4 SDP

2016年8月25日，国内存储行业领军企业深圳市江波龙电子有限公司开创性地推出了SSD的一体化模块产品——SDP™（见图1-38），从而为消费类SSD的零售渠道市场及商业模式带来革命性的改变。

SDP™就是SATA Disk in Package，是指将SSD主控芯片、闪存芯片在封装厂封装成一体化模块，经过开卡量产、测试后出厂。这种产品形态相当于SSD的半成品，只需要加上外壳就能成为完整的SSD产品。SDP™具有尺寸小、功耗低、质量轻等亮点，其尺寸大小仅为33.4×17.2×1.23mm（见图1-39），功耗低至1430mW，质量仅为1.9g。

与传统PCBA模式相比，SDP™具备哪些优势？具体如图1-40所示。

由于采用了模块化的制造方式，相对于传统的PCBA制造方式，SDP™产品可以将SSD成品生产时间从以前的15天缩短到1天。产能从15K/天扩大到100K/天，同时具有更稳定的品质以及更短的交货时间等优点。

1.6.5 U.2

U.2俗称SFF-8639，这是新生产物，采用非AIC形式，以盘的形态存在。开发U.2的目的是统一SAS、SATA、PCIe三种接口，方便用户部署。其标准至本书完稿时还在不断更新和补充中。不可否认的是，在PCIe取代SATA甚至SAS的未来，U.2连接器和Form Factor会成为企业级SSD盘存在的主要形态，PCIe接口成为主要接口。