M.2

M.2 (pronunciado "em-dot-two"), ^{[ 1 ]} anteriormente conocido como Next Generation Form Factor ( NGFF ), es una especificación para tarjetas de expansión y conectores de computadora montados internamente. Fue desarrollado para reemplazar los estándares más antiguos Mini SATA ( mSATA ) y Mini PCIe ( mPCIe ).

M.2 admite una variedad de tamaños de módulo y tipos de interfaz, lo que ofrece mayor flexibilidad para los dispositivos modernos. Se utiliza ampliamente en sistemas compactos como ultrabooks y tabletas , particularmente para unidades de estado sólido (SSD), debido a su menor tamaño y mayor rendimiento en comparación con mSATA. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

El conector M.2 puede proporcionar múltiples opciones de interfaz, incluyendo hasta cuatro carriles PCI Express , así como Serial ATA 3.0 y USB 3.0 . Las interfaces compatibles varían según el dispositivo y la implementación del host. Los módulos y ranuras M.2 utilizan diferentes muescas de "identificación" para indicar las interfaces compatibles y evitar instalaciones incompatibles. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 5 ]}

Para dispositivos de almacenamiento, M.2 admite tanto el protocolo antiguo Advanced Host Controller Interface (AHCI) como el más reciente NVM Express (NVMe). AHCI proporciona compatibilidad con sistemas y sistemas operativos SATA heredados, mientras que NVMe está diseñado para SSD de alta velocidad y permite un rendimiento mucho más rápido al admitir múltiples operaciones de E/S simultáneas . ^{[ 2 ] : 14 [ 6 ]}

Los módulos M.2 pueden integrar múltiples funciones, incluidas las siguientes clases de dispositivos: Wi-Fi , Bluetooth , navegación por satélite , comunicación de campo cercano (NFC), radio digital , WiGig , WAN inalámbrica (WWAN) y unidades de estado sólido (SSD). ^{[ 7 ]} La especificación SATA revisión 3.2 , en su revisión dorada a partir de agosto de 2013 , estandariza M.2 como un nuevo formato para dispositivos de almacenamiento y especifica su diseño de hardware. ^{[ 2 ] : 12 [ 8 ]} Los buses expuestos a través del conector M.2 incluyen PCI Express (PCIe)  3.0 y posteriores, Serial ATA (SATA)  3.0 y USB  3.0; todos estos estándares son retrocompatibles .

La especificación M.2 proporciona hasta cuatro carriles PCI Express y un puerto lógico SATA 3.0 (6  Gbit/s), y los expone a través del mismo conector, de modo que tanto los dispositivos de almacenamiento PCI Express como SATA pueden existir en forma de módulos M.2. Los carriles PCI Express expuestos proporcionan una conexión PCI Express pura entre el host y el dispositivo de almacenamiento, sin capas adicionales de abstracción de bus . ^{[ 9 ]} Especificación PCI-SIG M.2, en su revisión 1.0 a diciembre de 2013 , proporciona especificaciones detalladas de M.2. ^{[ 2 ] : 12 [ 10 ]}

El estándar M.2 se basa en el estándar mSATA , que utiliza el formato y conector PCI Express Mini Card (Mini PCIe) existente. M.2 añade la posibilidad de placas de circuito impreso (PCB) más grandes, lo que permite módulos más largos y componentes de doble cara. En consecuencia, los módulos SSD M.2 pueden proporcionar el doble de capacidad de almacenamiento dentro del tamaño de un dispositivo mSATA. ^{[ 2 ] : 20, 22–23 [ 4 ] [ 13 ]}

Los módulos M.2 son rectangulares, con un conector de borde en un lado y un orificio de montaje semicircular en el centro del borde opuesto. El conector de borde tiene 75 posiciones con hasta 67 pines, empleando un paso  de 0,5 mm y desplazando los pines en lados opuestos de la PCB entre sí. Cada pin del conector está clasificado para hasta 50 V y 0,5 A , mientras que el conector en sí está especificado para soportar 60 ciclos de acoplamiento. ^{[ 14 ] : 6} Sin embargo, muchas ranuras M.2 (Socket 1, 2 y 3) que se encuentran en las placas base solo proporcionan hasta 3,3 V de alimentación. ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}  

El estándar M.2 permite anchos de módulo de 12, 16, 22 y 30  mm, y longitudes de 16, 26, 30, 38, 42, 60, 80 y 110  mm. La línea inicial de tarjetas de expansión M.2 disponibles comercialmente es de 22  mm de ancho, con longitudes variables de 30, 42, 60, 80 y 110  mm. ^{[ 3 ] [ 5 ] [ 14 ] [ 18 ]} Los códigos para los tamaños de módulos M.2 contienen tanto el ancho como la longitud de un módulo en particular; por ejemplo, "2242" como código de módulo significa que el módulo tiene 22  mm de ancho y 42  mm de largo, mientras que "2280" denota un módulo de 22  mm de ancho y 80  mm de largo.

Un módulo M.2 se instala en un conector compatible proporcionado por la placa de circuito del host, y un único tornillo de montaje lo asegura en su lugar. Los componentes pueden montarse en cualquiera de los lados del módulo, y el tipo de módulo limita el grosor de los componentes; el grosor máximo permitido de los componentes es de 1,5  mm por lado, y el grosor de la PCB es de 0,8 mm ± 10 % . ^{[ 10 ]} Se utilizan diferentes conectores del host para módulos M.2 de una y dos caras, lo que proporciona diferentes cantidades de espacio entre la tarjeta de expansión M.2 y la PCB del host. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 14 ]} Las placas de circuito de los hosts suelen estar diseñadas para aceptar módulos M.2 de varias longitudes, lo que significa que los zócalos capaces de aceptar módulos M.2 más largos también suelen aceptar los más cortos al proporcionar diferentes posiciones para el tornillo de montaje. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

La PCB de un módulo M.2 proporciona un conector de borde de 75 posiciones; según el tipo de módulo, se eliminan ciertas posiciones de pines para presentar una o más muescas de llave. Los conectores M.2 del lado del host (zócalos) pueden ocupar una o más posiciones de llave de acoplamiento, lo que determina el tipo de módulos aceptados por el host; a partir de abril de 2014 Los conectores del lado del host están disponibles con una sola posición de llave de acoplamiento ocupada (ya sea B o M). ^{[ 5 ] [ 14 ] [ 11 ]} Además, los zócalos M.2 configurados para SATA o dos carriles PCI Express (PCIe  ×2) se denominan "  configuración de zócalo 2" o "zócalo  2", mientras que los zócalos configurados para cuatro carriles PCI Express (PCIe  ×4) se denominan "  configuración de zócalo 3" o "zócalo  3". ^{[ 2 ] : 15 [ 24 ]}

Por ejemplo, los módulos M.2 con dos muescas en las posiciones B y M utilizan hasta dos carriles PCI Express y ofrecen una compatibilidad más amplia, mientras que los módulos M.2 con una sola muesca en la posición M utilizan hasta cuatro carriles PCI Express; ambos ejemplos también pueden proporcionar dispositivos de almacenamiento SATA. Un sistema de codificación similar se aplica a los módulos M.2 que utilizan  la conectividad USB 3.0 proporcionada. ^{[ 5 ] [ 11 ] [ 25 ]}

Los distintos tipos de módulos M.2 se designan mediante los esquemas de nomenclatura "WWLL-HH-KK" o "WWLL-HH-K", donde "WW" y "LL" especifican el ancho y la longitud del módulo en milímetros, respectivamente. La parte "HH" especifica, en forma codificada, si un módulo es de una o dos caras, y el grosor máximo permitido de los componentes montados; los valores posibles se muestran en la tabla de la derecha. La clave del módulo se especifica mediante la parte "KK", en forma codificada utilizando los identificadores de clave de la tabla de la izquierda; también puede especificarse solo como "K" si un módulo tiene una sola muesca de clave. ^{[ 5 ] [ 14 ]}

Además de los módulos con zócalo, el estándar M.2 también incluye la opción de tener módulos de una sola cara soldados permanentemente. ^{[ 14 ]}

• 
  Una unidad SSD M.2 2242 conectada a un adaptador USB  3.0 y conectada a una computadora.
• 
  Una estación de acoplamiento para módulos M.2
• 
  La ranura de conexión de la estación de acoplamiento
• 
  SSD NVMe M.2 2280 Samsung 980 PRO PCIe 4.0 con  capacidad de almacenamiento de 1 TB.
• 
  Tarjetas WiFi M.2 2230 (izquierda) y M.2 1630

• Factor de forma estándar para empresas y centros de datos (EDSFF)
• Lista de velocidades de bits de la interfaz
• NVM Express (NVMe)
• Unidad de estado sólido §  Configuraciones
• U.2

• Sitio web oficial de la Organización Internacional Serial ATA (SATA-IO)
• Sitio web oficial del Grupo de Interés Especial en Interconexión de Componentes Periféricos (PCI-SIG)
• Entendiendo M.2, la interfaz que acelerará tu próximo SSD , Ars Technica , 9 de febrero de 2015, por Andrew Cunningham
• LFCS: Preparando Linux para dispositivos de memoria no volátil , LWN.net , 19 de abril de 2013, por Jonathan Corbet
• Introducción a las unidades SSD PCIe: una visión general de los estándares, los mercados y el rendimiento , SNIA , agosto de 2013, archivado del original el 2 de febrero de 2014.
• Descripciones de pines y diseños de referencia del M.2 , 28 de enero de 2020, una nota de aplicación de Congatec.
• Soporte para tarjeta de interfaz – Patente estadounidense 20130294023, 7 de noviembre de 2013, asignada a Raphael Gay