Durante la última década, las unidades de estado sólido (SSD) se han convertido en la mejor opción para muchos entornos informáticos debido a sus mejores velocidades de lectura/escritura y a la falta de piezas móviles en comparación con las unidades de disco duro (HDD). Sin embargo, con muchas opciones para elegir, encontrar la que mejor se adapte a sus necesidades puede ser un desafío.

En esta publicación, vamos a analizar uno de los tipos de SSD más empleados, el M.2, y el protocolo más popular (y rápido) disponible para conectar SSD a placas base, la memoria no volátil exprés (NVMe).

Si bien los términos M.2 y NVMe a menudo se usan indistintamente, en realidad se refieren a diferentes tecnologías que se pueden usar juntas o por separado. Es decir:

• NVMe es un protocolo de almacenamiento y transferencia diseñado específicamente para soportes de almacenamiento no volátiles de alto rendimiento.
• M.2 es un factor de forma SSD que permite un almacenamiento de alto rendimiento.

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

Las SSD son un tipo de dispositivo de almacenamiento basado en semiconductores que depende de la memoria flash para almacenar datos en una computadora. A diferencia del almacenamiento magnético, como las unidades de disco duro (HDD) y las unidades de disquete que almacenan datos mediante imanes, las SSD emplean tecnología NAND, un tipo de almacenamiento no volátil que no requiere energía para mantener sus datos. En una SSD, cada chip de memoria está construido con bloques que contienen celdas de memoria (también conocidas como páginas o sectores) que tienen bits de memoria. Mientras que los discos duros tienen latencia y tiempo de acceso inherentes debido a los platos y al movimiento de los cabezales de lectura/escritura, las SSD no tienen piezas móviles, lo que las hace mucho más rápidas.

NVMe (memoria no volátil exprés) es un protocolo para la transferencia de datos con gastos generales reducidos del sistema por entrada/salida por segundo (E/S o IOPS) que se emplea en SSD y almacenamiento flash. Según un informe de International Data Corporation (IDC) de 2023 (enlace externo a ibm.com), NVMe se diseñó para acelerar la transferencia de datos a sistemas conectados a través de PCI Express, un bus de expansión en serie que es estándar para conectar una computadora a uno o más dispositivos periféricos. A diferencia de su predecesor, Serial Advanced Technology Attachment (SATA), NVMe se creó para medios de almacenamiento no volátil de alto rendimiento, lo que lo convierte en una excelente opción para cargas de trabajo tanto de consumidores como empresariales.

NVMe se puede utilizar a nivel empresarial con un espacio de infraestructura más pequeño y utilizando menos energía que la popular Small Computer System Interface (SCSI). Las SSD NVMe pueden ofrecer mejores tiempos de respuesta que las HDD debido a optimizaciones en sus controladores, lo que permite el paralelismo y el sondeo, y ayuda a reducir la latencia para evitar cuellos de botella en la CPU.

En 2011, la tecnología de almacenamiento NVMe se introdujo como alternativa a los protocolos SATA y SCSI conectado en serie (SAS), que fueron el estándar de la industria durante varios años. Además de las mejoras en el almacenamiento y la tecnología con respecto a sus predecesores, NVMe contribuyó al desarrollo de tecnologías importantes que se estaban creando al mismo tiempo, como Internet de las cosas (IoT), inteligencia artificial (IA) y machine learning (ML).

Bus Peripheral Component Interconnect Express (PCIe)

Uno de los diferenciadores más importantes de las SSD NVMe es la forma en que accede al almacenamiento flash. Mediante el uso de un bus Peripheral Component Interconnect Express (PCIe), elimina el controlador de "intermediario", lo que reduce en gran medida la latencia. Sin embargo, las de NVMe también pueden funcionar en cualquier tipo de interconexión "fabric", como Fibre Channel y Ethernet, y dentro de Ethernet, iWarp, 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 los PCIe Gen3 tienen una velocidad de transferencia de 8 giga transferencias 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 emplean el protocolo SCSI, que solo pueden desplegar una única cola de comandos, las SSD NVMe pueden ejecutar decenas de miles de colas de comandos paralelas a la vez. Con las SSD NVMe, el método de conexión es independiente del protocolo. Por ejemplo, los conectores PCIe NVMe pueden acceder a una sola unidad a través de un enlace PCIe que ejecuta el protocolo NVMe.

Las unidades M.2 (o unidades de factor de forma de próxima generación (NGFF)) son un tipo de SSD que se conecta a la placa base de una computadora a través de una interfaz M.2. Las unidades M.2 son extremadamente eficientes en uso de energía en comparación con otros tipos de SSD y ocupan menos espacio. Además, no requieren cables de ningún tipo para conectarse y son más pequeñas y rápidas que las SSD de 2.5 pulgadas ampliamente utilizadas.

A pesar de su tamaño relativamente pequeño, las unidades M.2 pueden almacenar la misma cantidad de datos que sus homólogas (hasta 8 terabytes o TB) y suelen funcionar más rápido. Son fáciles de instalar y compatibles con cualquier placa base que tenga una ranura M.2. Aunque la placa base no disponga de puerto M.2, se puede conectar una unidad M.2 mediante una tarjeta adaptadora que encaje en una ranura PCIe.

SSD SATA M.2

Las unidades SATA se están convirtiendo en un factor de forma cada vez más popular debido a su compatibilidad con tecnologías más antiguas. Aunque las SSD NVMe siguen teniendo más ancho de banda, muchas computadoras antiguas no son compatibles ni con la tecnología NVMe ni con PCIe, por lo que la mejor opción es una interfaz M.2 SATA.

Las SSD SATA pueden alcanzar una velocidad máxima de transferencia de datos de 6 gigabytes por segundo (Gbps), que es más lenta que otras interfaces más nuevas. Estrictamente en términos de rendimiento, SATA M.2 es el tipo de SSD de menor calidad del mercado. Pero la tecnología sigue siendo considerablemente más rápida que un HDD, con tres o incluso cuatro veces el ancho de banda. Además, las SSD SATA M.2 son más asequibles que las SSD de NVME, y para las placas base que no tienen espacio para una unidad de 2.5 pulgadas, SATA M.2 es una gran alternativa.

SSD M.2 NVMe

La tecnología NVMe se caracteriza por un alto ancho de banda y velocidades de transferencia de datos rápidas. Las unidades NVMe de alto rendimiento superan los 3000 megabytes por segundo (MB/s), y algunos de los modelos más nuevos pueden alcanzar hasta 7500 MB/s. Las SSD NVMe M.2 proporcionan las velocidades de transferencia de datos más rápidas del mercado, por mucho. Otra característica atractiva de la tecnología NVMe está ahí mismo en su nombre: memoria no volátil. Esta especificación significa que no se requiere energía para que un dispositivo NVMe retenga sus datos.

A diferencia de otras tecnologías, las SSD NVMe M.2 se conectan directamente a la CPU de una computadora mediante un socket PCIe. Esta característica permite que la memoria flash de la unidad funcione a través de PCIe en lugar de un controlador SATA que funciona a una velocidad considerablemente más lenta. A través del bus PCIe, una unidad SSD NVMe M.2 puede alcanzar una velocidad de transferencia de 20 Gbps, más del triple que una SATA M.2.

Los usuarios sin experiencia en estas tecnologías pueden preguntarse cuál es mejor: ¿NVMe o M.2? La realidad es que no hay comparación. Son tecnologías diferentes y no necesita elegir entre ellas porque puede tener ambas. Al elegir una unidad de almacenamiento, una SSD NVMe M.2 es una de las unidades de disco más rápidas y fáciles de instalar disponibles.

Sin embargo, hay muchos factores a considerar además de la velocidad y el rendimiento al comprar una unidad. Para agilizar el proceso, hemos comparado las tecnologías más populares mediante cuatro factores críticos: precio, especificaciones técnicas, capacidad de almacenamiento de información y velocidad.

• Precio: hasta hace poco, las SSD SATA M.2 eran comparativamente más baratas que las NVMe M.2, lo que las convertía en una opción atractiva para los usuarios con presupuesto limitado. Sin embargo, dado que el precio de las NVMe M.2 baja cada año, el precio ya no es un factor tan importante como antes. En el momento de redactar este artículo, una NVMe de Samsung y una SSD SATA M.2 de Samsung con capacidades de almacenamiento de uno o dos TB oscilaban entre 64 y 130 USD en Amazon.
• Especificaciones técnicas: es en este punto donde la diferencia entre las dos tecnologías realmente comienza a destacar. Algunos dispositivos más antiguos simplemente no son compatibles con la tecnología NVMe, por lo que SATA M.2 es la mejor opción. Además, antes de comprar una unidad NVMe, los usuarios deberán verificar la compatibilidad de su sistema y cerciorarse de que tenga suficientes conexiones PCIe para admitir múltiples dispositivos.
• Capacidad de almacenamiento de información: las unidades M.2 NVMe y SATA generalmente se ofrecen en opciones de 1 TB o 2 TB. Los usuarios que buscan algo más grande pueden actualizar a modelos de 4 TB y 8 TB a un precio considerablemente más alto. En el momento de redactar este informe, los M.2 de 4 TB, tanto de la variedad NVMe como SATA, costaban entre 200 y 300 USD en Amazon, y sus contrapartes SSD de 8 TB estaban más cerca de los 400 USD.
• Velocidad: las capacidades de transferencia de datos de alto rendimiento y alta velocidad de las SSD NVMe M.2 son diferenciadores clave en el mercado. La tecnología NVMe aprovecha la interfaz PCIe, lo que le permite conectarse directamente a la CPU y la SSD. Esto ayuda a reducir la latencia y mejorar la capacidad de respuesta del sistema. Sin embargo, según sus necesidades, es posible que no necesite las velocidades ultrarrápidas que proporciona una SSD NVMe M.2, en cuyo caso una SSD SATA M.2 es una opción un poco más barata. Aunque no son tan rápidas como las SSD NVMe, las unidades SATA siguen siendo considerablemente más rápidas que cualquier HDD. Si juega o usa su PC para aplicaciones de oficina, una SSD SATA M.2 probablemente esté bien.

En este punto, establecimos que NVMe y M.2 no son tecnologías competidoras, sino que en realidad pueden complementar entre sí. Para las necesidades comerciales a nivel empresarial, los beneficios de usar NVMe son simplemente imposibles de ignorar. Las SSD M.2 ciertamente tienen muchos casos de uso empresarial, pero también son muy populares entre los consumidores que buscan actualizar una computadora portátil o PC. Estos son algunos de los casos de uso más populares para ambas tecnologías:

• Computación de alto rendimiento: NVMe tiene la velocidad y la capacidad de almacenamiento necesarias para manejar el procesamiento paralelo, uno de los requisitos clave de aplicaciones exigentes como el comercio financiero de alta frecuencia, la IA y el ML.
• Aplicaciones exigentes: las aplicaciones que ofrecen interacciones con clientes en tiempo real y acceso rápido a grandes volúmenes de datos a menudo dependen de la tecnología NVMe para ejecutar sus cargas de trabajo. Los ejemplos incluyen comercio electrónico, finanzas personales y muchas aplicaciones nativas de la nube.
• Centros de datos: las SSD NVMe M.2 ayudan a los centros de datos a ampliar sus capacidades de almacenamiento y seguir ofreciendo velocidades ultrarrápidas. Según un informe reciente de Enterprise Strategy Group (ESG) (enlace externo a ibm.com), casi tres cuartas partes de las empresas ya emplean almacenamiento SSD de NVMe o planean adquirirlo el próximo año.
• Edición de video y gráficos: muchos editores de video usan SSD NVMe M.2 para ampliar su almacenamiento y seguir obteniendo las altas velocidades de procesamiento que requieren sus aplicaciones. Además, el perfil delgado y pequeño de las NVMe M.2 portátiles las hace ideales para computadoras livianas, como computadoras portátiles, notebooks y ultrabooks para editores en movimiento.
• Juegos: muchos jugadores serios han llegado a depender de los rápidos tiempos de carga que proporcionan los SSD NVMe M.2. Las SSD NVMe, una actualización asequible y fácil de instalar, ofrecen una experiencia de juego fluida y también mejoran el uso diario de la PC para una variedad de otras aplicaciones.

La tecnología NVMe combinada con el factor de forma M.2 ayuda a los consumidores y a las empresas a lograr las velocidades de transferencia de datos más rápidas del mercado. Para los entusiastas de los juegos, editores de video y otros usuarios que buscan mejorar las capacidades de almacenamiento y transferencia de su PC, las SSD NVMe M.2 son una opción atractiva.

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