En la última década, las unidades de estado sólido (SSD) se han convertido en la primera opción para muchos entornos informáticos debido a su velocidad de lectura/escritura y a la ausencia de piezas móviles en comparación con las unidades de disco duro (HDD). Sin embargo, con tantas opciones disponibles, puede resultar difícil elegir la que mejor se adapte a sus necesidades.

En este artículo, echamos un vistazo a uno de los tipos de SSD más utilizados, M.2, y al protocolo más popular (y rápido) disponible para conectar SSD a placas base, la memoria no volátil express (NVMe).

Aunque los términos M.2 y NVMe suelen utilizarse indistintamente, en realidad se refieren a tecnologías diferentes que pueden utilizarse juntas o por separado. En pocas palabras:

• NVMe es un protocolo de almacenamiento y transferencia especialmente diseñado para medios de almacenamiento no volátiles de alto rendimiento.
• M.2 es un formato de SSD para almacenamiento de alto rendimiento.

Las SSD M.2 conectadas mediante la interfaz NVMe ofrecen algunas de las velocidades de transferencia de datos más rápidas disponibles.

Las unidades SSD son un tipo de dispositivo de almacenamiento en estado sólido que utiliza memoria flash para almacenar datos en un ordenador. A diferencia del almacenamiento magnético, como las unidades de disco duro (HDD) y las disqueteras, que almacenan los datos mediante imanes, las SSD utilizan tecnología NAND, un tipo de almacenamiento no volátil que no necesita energía para conservar sus datos. En una SSD, cada chip de memoria está formado por bloques que contienen celdas de memoria (también llamadas páginas o sectores), cada una de las cuales contiene bits de memoria. Mientras que los discos duros tienen una latencia y un tiempo de acceso inherentes debidos a los platos y al movimiento del cabezal de lectura/escritura, las unidades SSD no tienen partes móviles, lo que las hace mucho más rápidas.

NVMe (memoria no volátil exprés) es un protocolo de transferencia de datos con restricciones de sistema reducidas por entrada/salida y por segundo (I/O o IOPS), utilizado en SSD y almacenamiento flash. Según un informe publicado en 2023 por International Data Corporation (IDC) (enlace externo a ibm.com), el protocolo NVMe se ha diseñado para acelerar la transferencia de datos a sistemas conectados a través de PCI express, un bus de expansión serie estándar que conecta un ordenador a uno o varios periféricos. A diferencia de su predecesor, SATA (Serial Advanced Technology Attachment), NVMe se ha diseñado para soportes de almacenamiento no volátiles de alto rendimiento, lo que lo convierte en una opción excelente para cargas de trabajo de consumo y empresariales.

NVMe puede utilizarse a nivel empresarial con una infraestructura que es más compacta y consume menos energía que el estándar SCSI (Small Computer System Interface) ampliamente utilizado. Las SSD NVMe pueden ofrecer mejores tiempos de respuesta que las HDD gracias a las mejoras en sus controladores, que permiten el paralelismo y el sondeo y ayudan a reducir la latencia para evitar cuellos de botella en el procesador.

En 2011, se introdujo la tecnología de almacenamiento NVMe como alternativa a SATA y Serial Attached SCSI (SAS), que habían sido el estándar del sector durante varios años. Además de mejorar la capacidad de almacenamiento de datos y la tecnología de transferencia, NVMe también ha contribuido al auge de otras tecnologías importantes que se desarrollaban al mismo tiempo, como el Internet de las cosas (IoT), la inteligencia artificial (IA) y el machine learning (ML).

Bus PCIe (Interconexión de componentes periféricos exprés)

Uno de los principales factores diferenciadores de las SSD NVMe es la forma en que acceden al almacenamiento flash. Al utilizar un bus PCIe (Peripheral Component Interconnect Express), eliminan el controlador intermedio, lo que reduce considerablemente la latencia. Sin embargo, las NVMe también pueden ejecutarse en cualquier tipo de interconexión de “estructura”, como Fibre Channel y Ethernet, y dentro de Ethernet, iWarp, RoCEv2, iSER y NVMe-TCP.

PCIe Gen4 es la última especificación PCI Express, y su velocidad de transferencia de datos duplica la de Gen3. Mientras que PCIe Gen3 tiene una velocidad de transferencia de 8 giga por segundo (GT/s) por carril PCIe, la velocidad de Gen4 es de 16 GT/s, o dos GB/s por carril PCIe.

Colas de comandos paralelas

A diferencia de las unidades que utilizan el protocolo SCSI, que sólo pueden implementar una única cola de comandos, las unidades SSD NVMe pueden ejecutar decenas de miles de colas de comandos paralelas a la vez. Con las unidades SSD NVMe, el método de conexión es independiente del protocolo. Por ejemplo, los conectores PCIe NVMe pueden acceder a un único disco a través de un enlace PCIe que ejecute el protocolo NVMe.

Las unidades M.2 (o NGFF, Next Generation Form Factor) son un tipo de SSD conectadas a la placa base de un ordenador a través de una interfaz M.2. Las unidades M.2 son muy eficientes energéticamente en comparación con otros tipos de SSD y ocupan menos espacio. Además, no necesitan cables para conectarse y son más pequeñas y rápidas que las unidades SSD de 2,5 pulgadas más comunes.

A pesar de su modesto tamaño, los discos M.2 almacenan tantos datos como sus homólogos (hasta 8 terabytes, o TB) y, por lo general, funcionan más rápido. Son fáciles de instalar y compatibles con cualquier placa base con ranura M.2. Aunque la placa base no disponga de ranura M.2, es posible conectar una unidad M.2 mediante una tarjeta adaptadora insertada en una ranura PCIe.

SSD SATA M.2

Las unidades SATA se utilizan cada vez más por su compatibilidad con tecnologías más antiguas. Aunque las SSD NVMe ofrecen más ancho de banda, muchos ordenadores antiguos no admiten ni la tecnología NVMe ni la PCIe, por lo que una interfaz M.2 SATA es la mejor opción.

Las unidades SSD SATA pueden alcanzar una velocidad máxima de transferencia de datos de 6 gigabytes por segundo (Gbit/s), más lenta que otras interfaces más recientes. En términos de rendimiento, SATA M.2 es el tipo de SSD con peor rendimiento del mercado. Pero la tecnología sigue siendo mucho más rápida que un disco duro, con un ancho de banda tres o incluso cuatro veces mayor. Además, las SSD SATA M.2 son más asequibles que las SSD NVME, y para las placas base que no tienen espacio para una unidad de 2,5 pulgadas, SATA M.2 es una alternativa excelente.

SSD M.2 NVMe

La tecnología NVMe se caracteriza por un gran ancho de banda y rápidas velocidades de transferencia rápida de datos. Las unidades NVMe de mejor rendimiento superan los 3 000 megabytes por segundo (MB/s), y algunos de los últimos modelos pueden alcanzar los 7 500 MB/s. Las SSD M.2 NVMe ofrecen con diferencia las velocidades de transferencia de datos más rápidas del mercado. Otra característica atractiva de la tecnología NVMe se expresa en su nombre: memoria no volátil. Esta característica significa que no es necesario alimentar un dispositivo NVMe para almacenar sus datos.

A diferencia de otras tecnologías, las SSD M.2 NVMe se conectan directamente al procesador de un ordenador mediante un zócalo PCIe. Esta característica permite que la memoria flash de la unidad funcione a través de PCIe, a diferencia de un controlador SATA que funciona a una velocidad mucho más lenta. Gracias al bus PCIe, una unidad SSD M.2 NVMe puede alcanzar una velocidad de transferencia de 20 Gbit/s, más del triple que una M.2 SATA.

Los usuarios nuevos en estas tecnologías pueden preguntarse cuál es la mejor solución: ¿NVMe o M.2? En realidad, no hay comparación. Son tecnologías diferentes y no tienes que elegir entre una u otra, porque puedes tener las dos. A la hora de elegir una unidad de almacenamiento, una SSD M.2 NVMe es una de las más rápidas y fáciles de instalar.

Sin embargo, además de la velocidad y el rendimiento, hay muchos otros factores a tener en cuenta a la hora de comprar una unidad. Para simplificar el proceso, hemos comparado las tecnologías más populares en función de cuatro factores principales: precio, especificaciones técnicas, capacidad de almacenamiento y velocidad.

• Precio: hasta hace poco, las SSD SATA M.2 eran comparativamente más baratas que las NVMe M.2, una opción interesante para los usuarios preocupados por el presupuesto. Sin embargo, con el precio de M.2 NVMe bajando cada año, esto no es un factor tan importante como solía ser. En el momento de escribir estas líneas, un Samsung NVMe y un Samsung SATA M.2 SSD con una capacidad de almacenamiento de uno o dos TB costaban entre 64 y 130 dólares en Amazon.
• Características técnicas: aquí es donde se hace evidente la diferencia entre las dos tecnologías. Algunos dispositivos antiguos simplemente no son compatibles con la tecnología NVMe, por lo que SATA M.2 es la mejor opción. Además, antes de adquirir una unidad NVMe, los usuarios deben comprobar la compatibilidad de su sistema y asegurarse de que dispone de un número suficiente de conexiones PCIe para admitir varios dispositivos.
• Capacidad de almacenamiento: las unidades M.2 NVMe y SATA suelen estar disponibles en opciones de 1 TB o 2 TB. Los usuarios que busquen más capacidad pueden optar por modelos de 4 TB y 8 TB, pero a un precio mucho más elevado. En el momento de escribir estas líneas, los M.2 de 4 TB en versiones NVMe o SATA se ofrecían a entre 200 y 300 dólares en Amazon, y sus homólogos SSD de 8 TB estaban más cerca de los 400 dólares.
• Velocidad: el alto rendimiento, la alta capacidad y alta velocidad de transferencia de datos de las SSD M.2 NVMe son diferenciadores clave del mercado. La tecnología NVMe utiliza la interfaz PCIe, lo que permite una conexión directa con el procesador y la unidad SSD. La latencia se reduce y el sistema responde mejor. Sin embargo, puede que no necesite las velocidades ultrarrápidas de una SSD M.2 NVMe, en cuyo caso una SSD M.2 SATA es una opción ligeramente más barata. Aunque no son tan rápidas como las SSD NVMe, las unidades SATA siguen siendo mucho más rápidas que cualquier disco duro. Si eres un jugador o utilizas tu PC para aplicaciones de oficina, una SSD SATA M.2 probablemente sea suficiente.

A estas alturas, hemos visto que NVMe y M.2 no son tecnologías competidoras, sino que se complementan. Para las necesidades de las empresas, las ventajas de utilizar NVMe son evidentes. Las unidades SSD M.2 tienen muchos usos empresariales, pero también son muy populares entre los consumidores que desean actualizar un ordenador portátil o un PC. Estos son algunos de los casos de uso más comunes para estas dos tecnologías:

• Computación de alto rendimiento: NVMe tiene la velocidad y la capacidad de almacenamiento para manejar el procesamiento paralelo, uno de los requisitos clave de aplicaciones intensivas como el comercio financiero de alta frecuencia, la IA y el ML.
• Aplicaciones exigentes: las aplicaciones que requieren una interacción en tiempo real con los clientes y un acceso rápido a grandes volúmenes de datos suelen confiar en la tecnología NVMe para gestionar sus cargas de trabajo. El comercio electrónico, las finanzas personales y muchas aplicaciones nativas en la nube son solo algunos ejemplos.
• Centros de datos: las SSD M.2 NVMe permiten a los centros de datos ampliar sus capacidades de almacenamiento al tiempo que ofrecen velocidades ultrarrápidas. Según un informe reciente de Enterprise Strategy Group (ESG) (enlace externo a ibm.com), casi tres cuartas partes de las empresas ya utilizan sistemas de almacenamiento SSD NVMe o tienen previsto adquirirlos durante el próximo año.
• Edición de vídeo y creación de gráficos: muchos editores de vídeo utilizan unidades SSD M.2 NVMe para aumentar su capacidad de almacenamiento al tiempo que se benefician de las altas velocidades de procesamiento que requieren sus aplicaciones. Y para los editores en movimiento, el perfil delgado y compacto de NVMe M.2 Portable es ideal para dispositivos ligeros como ordenadores portátiles, notebooks y ultrabooks.
• Juegos: muchos jugadores serios dependen ahora de los rápidos tiempos de carga que ofrecen las SSD M.2 NVMe. Las unidades SSD NVMe, asequibles y fáciles de instalar, ofrecen una experiencia de juego fluida y también mejoran el uso cotidiano de muchas aplicaciones de PC.

La tecnología NVMe combinada con el factor de forma M.2 permite a consumidores y empresas alcanzar las velocidades de transferencia de datos más rápidas del mercado. Para los entusiastas de los juegos, los editores de vídeo y otros usuarios que quieran aumentar la capacidad de almacenamiento y transferencia de sus PC, las SSD M.2 NVMe son una opción interesante.

A nivel empresarial, IBM Storage FlashSystem 5300 proporciona un almacenamiento compacto y potente junto con todas las ventajas de la tecnología NVMe. El 5200 permite a las empresas obtener velocidad, rendimiento y escalabilidad de su solución de almacenamiento de datos.