17/10/2013 17h34 - Atualizado em 17/10/2013 17h34

SSD: o padrão NGFF ou M.2

B. Piropo
por
Para o TechTudo

A coluna anterior discutiu as alterações necessárias para fazer com que um dispositivo SSD, originalmente concebido para aderir ao padrão SATA, pudesse ser conectado ao barramento PCIe (criando assim o padrão NVMe). E foi encerrada mencionando um misterioso fator de forma, o NGFF, que seria discutido na coluna de hoje. Pois vamos a ele.

Antes, porém, vamos tecer algumas considerações sobre o tamanho e aspecto dos SSD. Veja, na Figura 1 aí embaixo, meu primeiro SSD, comprado pouco depois que este tipo de dispositivo começou a se disseminar, ao lado de um disco magnético comum, de 3,5” (a foto é de minha lavra e em termos de qualidade deixa muito a desejar, mas afinal seu objetivo é essencialmente comparar dimensões e para isto se presta muito bem; mas, seja como for, desculpem, meus preclaros leitores bem que mereciam coisa melhor).

GPC20131017_1SSD e disco magnético de 3,5" (Foto: Reprodução/Internet)

A primeira coisa que chama a atenção e que, embora o SSD seja bem menos espesso, as demais dimensões são iguais.

Ora, no interior do disco magnético há motores elétricos, o próprio disco, eixos, cabeça de leitura e gravação e seu suporte móvel, o diabo. Já no SSD há apenas uma placa de circuito impresso com um pequeno punhado de circuitos integrados nela soldados. Será que precisam ser do mesmo tamanho?

Claro que não. Tanto assim que se você desmontar o SSD e abrir sua caixa plástica descobrirá que o que mais há em seu interior é espaço vazio. O que leva à conclusão que o tamanho da caixa visa apenas manter a compatibilidade com o fator de forma convencional dos discos magnéticos permitindo que os SSD ocupem os mesmos compartimentos dos gabinetes reservados aos discos magnéticos. Tanto assim que, pelas mesmas razões de compatibilidade de formato, eles logo passaram a ser fabricados nas dimensões dos discos magnéticos de 2,5”, e ainda assim sobrava um bocado de espaço em seu interior, como mostra a Figura 2 (obtida no sítio da Office Essentials).

GPC20131017_2Disco magnético de 2,5" (Foto: Reprodução/Internet)
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Agora, pense um pouco. Estamos na era dos ultrabooks, com seus 18 mm de espessura, dos tabletes, ainda mais finos, dos dispositivos portáteis que estão encolhendo cada vez mais. Enfiar um SSD como o mostrado na Figura 2 no interior de um dispositivo que precisa usar cada milímetro cúbico de seu interior não faz o menor sentido. Como também, se a memória secundária (no caso, o SSD) for integrada ao projeto do dispositivo, não faz sentido sequer montá-la no interior de uma caixa protetora. Que era necessária nos primeiros modelos porque eram usados efetivamente como “memória externa”, ou seja, um dispositivo de armazenamento de massa situado fora da placa-mãe

Mas qual a necessidade disto, digamos, em um micro portátil tipo “notebook”, onde todos os componentes – inclusive os que constituem a memória externa – já vêm “encapsulados” no interior de um gabinete fechado?

Nenhuma. Os SSD podem ser significativamente menores que os discos magnéticos e podem dispensar a caixa protetora, como vimos na última figura da coluna anterior.

Mas acontece que para que uma mudança como esta seja estabelecida, é preciso que toda a indústria, ou seja, fabricantes de placas-mãe, de dispositivos de memória secundária, gabinetes, caixas plásticas e tudo o mais, se ponham de acordo. O que pode ser condensado em uma afirmação singela: é preciso padronizar.

Mas padronizar o que, mesmo?

Bem, aqui nossa preocupação é padronizar os tamanhos e formatos (ou seja, o “fator de forma”) dos dispositivos SSD. Mas com os micros, tabletes, telefones espertos e o diabo a quatro ficando cada vez menores, não são apenas os SSD que precisam reduzir o padrão de suas dimensões. Outros dispositivos que usam o barramento PCIe, como os SSD NVMe discutidos na semana passada, também precisam ser menores.

O que nos leva a uma observação: o fator de forma que será discutido adiante, mais especificamente e principalmente seu padrão de conector, também poderá ser usado para receptores Wi-Fi, Bluetooth, sistemas de navegação global por satélite (GPS), Near Field Communication (NFC), Rádio digital, rede sem fio de largo alcance (Wide Area Network) e dispositivos SSD. Como nesta série estamos discutindo os SSD, dirigiremos nosso foco a estes dispositivos.

Como eu disse, começando pelos conectores.

Embora o fator de forma e seus conectores sejam conhecidos genericamente por NGFF, este não é seu nome oficial. NGFF é o acrônimo, em inglês, de “fator de forma da próxima geração”, a forma pela qual os técnicos se referiam a ele quando ainda estava em desenvolvimento. O nome oficial do padrão é “M.2”.

GPC20131017_3Unidades SATA de 2,5" e mSATA
(Foto: Reprodução/Internet)

Por mais esforço que fizesse não consegui identificar exatamente a que corresponde este “M”. Por pura ilação concluí que deve corresponder a “Mini”, não somente por ser menor como também por ser um desenvolvimento do conector mini SATA, ou mSATA, criado originalmente para permitir que dispositivos SATA de pequeníssimas dimensões pudessem ser ligados a placas-mãe de computadores portáteis ou tabletes (veja, na Figura 3 obtida na Wikipedia, um dispositivo mSATA, com seu conector em evidência, colocado sobre um pequeno disco SATA de 2,5” destes usados para micros portáteis)Isto feito, resta ver com que se parece um dispositivo M.2 (ou NGFF) com seu conector e quais são as suas dimensões.

Veja, na figura 4 (uma figura extremamente ilustrativa obtida no sítio QDPMA de Joe Chang), os quatro fatores de forma atualmente utilizados para pequenos dispositivos de memória secundária.

GPC20131017_4Fatores de forma para memória secundária (Foto: Reprodução/Internet)

À esquerda um disco magnético antigo, padrão PATA, de 2,5”, com seu único conector e ao lado dele, também aberto, um disco SATA convencional também de 2,5” e seu conector SATA padrão original (repare novamente no desperdício de espaço em seu interior). Ambos os formatos admitem dois tipos, um com 9,5 mm de espessura e outro com a espessura reduzida para 7mm para facilitar seu uso nos dispositivos móveis mais finos.

À direita destes dois há mais dois dispositivos de memória secundária. Que também parecem “abertos”, já que mostram seu interior, mas na verdade este é seu aspecto real, já que nenhum deles usa qualquer tipo de invólucro. O primeiro, à direita do SSD SATA padrão, é um SSD mSATA, ou mini SATA, acima mencionado. Todas as suas dimensões são padronizadas: espessura 4,85 mm, largura 30 mm e profundidade (ou, na foto, altura) de 51mm. À sua direita, próximo à margem direita da foto, um exemplar do padrão M.2. Que é um fator de forma bastante mais flexível e, por isto, somente têm fixada uma de suas dimensões, justamente a largura, que é de 30 mm. A espessura depende do tipo, já que o padrão admite módulos com circuitos integrados em apenas uma das faces, e neste caso a espessura padrão é de 2,75 mm, ou em ambos as faces, e a espessura será então de 3,85mm. Já quanto à profundidade (ou altura, como queiram), o padrão é ainda mais flexível e admite cinco valores diferentes: 30 mm, 42 mm (mostrado na figura), 60 mm, 80mm e 110 mm. No que toca aos SSD, esta variedade permite acomodar unidades de diferentes capacidades sem fugir à padronização.

Agora, vamos adiante, sempre lembrando que nossa discussão está centrada em módulos M.2 usados para dispositivos SSD. Que tipos de unidades eles poderiam acomodar?

Praticamente todas, dependendo do soquete. Senão vejamos.

GPC20131017_5Detalhe do conector M.2 (Reprodução/Internet)

Na figura aparece o tipo mais comum de conector M.2, com duas fendas (repare que as distâncias entra cada fenda e a extremidade do conector são diferentes, com a fenda “B” mais distante que a “M”, para impedir que o módulo seja encaixado ao revés no conector fêmea da placa-mãe). E há ainda conectores apenas com uma das fendas. Combinando tudo isto, resultam três tipos de conectores.

Segundo o interessante e muito bem ilustrado artigo “Trend: NGFF Card Format” da AnandTech, módulos cujos conectores macho apresentam apenas a fenda “B” encaixam em soquetes tipo “2”, são usados para unidades tipo SATAe que usam duas pistas PCIe e suportam ainda as antigas interfaces SATA por questões de compatibilidade retroativa. Já conectores machos que somente apresentam a fenda “B”, encaixam em soquetes tipo “3”, suportam quatro pistas PCIe para SSDs PCIe com fluxo de dados de até 4 GB/s (Gigabytes por segundo). Finalmente, os mais comuns, são os conectores macho que apresentam ambas as fendas, encaixam em ambos os soquetes e podem usar tanto unidades SATAe que usam apenas duas pistas quanto PCIe que recorrem às quatro.

Com isto se consegue acomodar unidades de memória secundária SSD de diferentes capacidades em espaços surpreendentemente pequenos no interior dos dispositivos móveis de última geração.

Vejam, na parte superior da Figura 6 (obtida no sítio Ifixit), um detalhe do SSD HG5d de 512 GB da Toshiba padrão M.2 com 110mm e, na parte inferior, uma unidade similar, da Samsung, sendo encaixada no soquete fêmea da placa-mãe de um dispositivo.

GPC20131017_6SSDs com soquetes padrão M.2 (Foto: Reprodução/Internet)

Incidentalmente: enquanto discos rígidos e dispositivos SSD padrão SATA podem ser encontrados com facilidade em lojas que vendem produtos eletrônicos, as unidades SSD padrão M.2 não são encontradas facilmente no varejo. Quando você as compra, elas já vêm no interior do dispositivo que irá usá-las como memória secundária.

Agora pronto, isto era o que tínhamos a discutir sobre o NGFF ou M.2;

Será que podemos passar, afinal, para a arquitetura interna dos SSD?

Que nada… Nem falamos nos conectores multifuncionais que são usados pelos SSD padrão NVMe…

Que, aliás, será o assunto da próxima coluna…

B. Piropo

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  • Luiz Martins
    2013-10-24T15:05:11

    Que artigo Ruim!