SATA Express, U.2, Mini-SAS HD, SFF-TA-1002 : ces autres connecteurs pour le stockage de données

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David Legrand

Si vous avez (dé)monté un PC récemment, vous savez qu'un disque dur ou un SSD se connecte de trois manières : via un port S-ATA, un M.2 ou du PCI Express. Mais ces différentes solutions, désormais standards pour le grand public, cachent bien d'autres possibilités.

Qu'il est loin le temps des connecteurs IDE (ou Parallel ATA) et des nappes que l'on utilisait pour relier à la carte mère un lecteur de disquettes, un graveur de CD ou un disque dur de quelques dizaines de Go.

Depuis les années 90, nos PC ont bien changé : les disquettes ont été remplacées par les clés USB, le grand public n'utilise presque plus de CD et les disques durs sont progressivement remplacés par des SSD. Là aussi, la connectique a progressivement évolué et l'on se repose désormais principalement sur le trio Serial-ATA, PCI Express et M.2. 

Grande compatibilité, compacité, vitesse, chacune dispose de ses avantages... et de ses défauts. Mais lorsque l'on y regarde de plus près, bien d'autres solutions existent. Poussé par l'explosion des usages du côté des serveurs, le secteur du stockage vit ces dernières années de nombreuses révolutions, dont certaines sont à la porte du grand public.

Entre bonnes idées avortées, futur de nos PC et autres solutions trop coûteuses, voici un panorama de l'offre actuelle.

S-ATA 3.2 et arrivée du PCI Express

Il y a quelques années, on pouvait penser que c'était l'avenir du stockage grand public. Le connecteur SATA Express (ou SATAe) était partout, de l'IDF aux conférences privées des constructeurs. Ces derniers commençaient à l'intégrer sur leurs cartes mères et proposaient des kits afin de le tester dans la pratique. 

Mais rien n'y a fait, la sauce n'a jamais pris. La révision 3.2 de la norme Serial ATA, introduite en 2013, mettait fin à la croissance des débits au profit de l'utilisation conjointe du PCI Express (2.0 puis 3.0). Passer de 6 à 12 Gb/s avait été jugé trop complexe, ou tout du moins aurait demandé des changements trop profonds.

Le SATAe devait permettre de répondre à ce besoin avec l'introduction de deux lignes PCIe. Le connecteur avait été pensé pour le grand public en se focalisant sur deux points : la compatibilité avec l'écosystème existant et un coût de fabrication restant mesuré. La promesse de débit était d'un maximum de 10 Gb/s.

ASUS SATA Express SATAe

Ainsi, un port SATAe pouvait être utilisé avec un périphérique SATAe ou deux se limitant à la norme S-ATA 6 Gb/s. L'idée était alors de permettre tant la connexion de SSD actuels que de futurs modèles 2,5" exploitant le protocole NVMe. Mais les constructeurs n'ont jamais suivi cette voie, pour deux raisons : la montée en puissance du M.2 et l'arrivée du SFF-8639.

Le M.2 est en effet né des travaux autour du SATA Express et S-ATA 3.2, avec cette même volonté d'unifier, dans un format ultra-compact cette fois, Serial ATA et PCI Express. On parlait alors de Next Generation Form Factor (NGFF) ou de cartes SATA Express. Plus petit, ne nécessitant pas de câble, pouvant être intégré sur des cartes PCIe, il a eu la préférence du secteur. Pensé pour les portables et autres mini PC, il se trouve désormais dans presque toutes les machines.

Du SFF-8639 au connecteur U.2

Du côté des professionnels, la compatibilité Serial ATA ou le faible coût étaient moins des préoccupations que la possibilité d'adapter du SAS (Serial Attached SCSI) ou de bénéficier de la connexion à chaud (hot plug). Le connecteur SFF-8639 a donc été créé, ce standard étant désormais pris en charge par la SNIA (Storage Networking Industry Association).

Plus épais (15 mm contre 7 mm), il peut également atteindre de meilleures performances via quatre lignes PCIe (plutôt que deux), ouvrant la voie à un débit maximal théorique de 32 Gb/s (soit 4 Go/s) pour un périphérique de 2,5"/3,5". Car dans un rack et pour du stockage en masse, le format M.2 n'a pas sa place (flexibilité, densité, chauffe, hot plug, etc.).

SATA Express SFF-8639 U.2SATA Express SFF-8639 U.2 

Un peu à la manière de l'USB Type-C, le SFF-8639 a l'avantage de pouvoir être utilisé aussi bien pour des appareils S-ATA, que SAS ou PCIe. En 2015, il change de nom et devient le U.2, plus simple à retenir. Il vise par contre un public exigeant ou professionnel, notamment chez Intel pour ses modèles à destination des datacenters ou les séries Optane.

Mais si jamais vous voulez vous construire votre propre SSD U.2, c'est possible. Des adaptateurs 2,5" contenant un emplacement M.2 sont ainsi proposés pour 15/30 euros. Parfait si vous cherchez à utiliser vos SSD miniatures dans le support extractible d'un rack 2U par exemple. Reste la question de la connexion à la carte mère.

Mini-SAS HD : passe-partout

Ici, c'est un connecteur souvent mal nommé qui entre en jeu : le SFF-8643. Introduit en 2013 avec la version 3.0 du SAS, ses 36 broches peuvent être utilisées pour quatre liens S-ATA (6 Gb/s), SAS (12 Gb/s) ou PCIe 3.0 (8 Gb/s). Il a l'avantage d'être très compact et trouve donc facilement sa place sur le PCB d'une carte mère. 

C'est en général lui que vous trouvez lorsqu'une carte est dite équipée d'un port U.2, une simplification courante des constructeurs. En réalité, il peut être utilisé pour relier un SSD U.2 via un câble Mini-SAS HD / U.2 avec une alimentation S-ATA complémentaire. Attention d'ailleurs, ce câble peut s'avérer coûteux. Comptez une trentaine d'euros au minimum. 

Si votre machine n'est pas équipée d'un port Mini-SAS HD, rien de plus simple : des tas d'adaptateurs existent, que ce soit au format PCIe 3.0 x4 ou M.2. Certaines marques, comme ASRock, proposent parfois de tels kits.

ASRock U.2 Mini-SAS HD

SFF-TA-1002 : le connecteur pour serveurs, à l'heure des SSD

Comme nous l'avons évoqué précédemment, le M.2 n'est pas vraiment adapté aux serveurs. À l'inverse, si des formats comme le 2,5" et 3,5" sont très répandus, ils ont été pensés à une période où le HDD était roi. 

Intel a travaillé à une solution au sein de l'EDSFF Working Group (Enterprise and Datacenter SSD Form Factor) qui a donné naissance à plusieurs formats et un connecteur en cours de standardisation à la SNIA : le SFF-TA-1002. Il prend place au bout d'un SSD de type réglette (ruler) qui peut atteindre 8 To, contre 4 To pour un SSD U.2. 

Avec des dimensions de 323,35 x 38,6 x 9,5 mm, Intel annonce pouvoir en utiliser jusqu'à 32 dans un serveur AF1000 (1U), soit 256 To, contre 24 SSD U.2 maximum dans un rack 2U (soit 48 To). L'objectif est d'atteindre 1 Po par unité 1U cette année, grâce aux P4510 (jusqu'à 32 To) attendus pour la fin de l'année.

Dès lors, on comprend tout l'intérêt d'une telle solution, le géant de Santa Clara indiquant que l'ensemble est également plus efficace d'un point de vue thermique. Le connecteur peut utiliser quatre ou huit lignes PCIe 3.0 mais pourra facilement évoluer vers 16 lignes et les révisions 4.0/5.0 peut-on lire dans un document de l'Open Compute Project. 

  • Intel SSD Ruler P4500
  • Intel SSD Ruler P4500
  • Intel SSD Ruler P4500
  • Intel SSD Ruler P4500
  • Intel SSD Ruler P4500
  • Intel SSD Ruler P4500
  • Intel SSD Ruler P4500 

Outre le format long (SFF-TA-1007) Intel prévoit d'utiliser deux autres déclinaisons pour ses SSD « ruler » : une plus courte (SFF-TA-1006) et une autre plus épaisse (18 mm) lorsqu'une dissipation supérieure est nécessaire. Deux modèles annoncés cet été sont proposés au sein de la gamme DC P4500, avec une capacité de 4 ou 8 To.  

Au Flash Memory Summit 2018, Marvell dévoilait des solutions (jusqu'à 32 To) reprenant des formats de l'EDSFF avec de nouveaux contrôleurs maison (88SS1088 ou 88SS1098).

De son côté, Samsung propose le NF1 d'une capacité maximale de 8 To grâce au format NGSFF (Next Generation Small Form Factor) mixant M.2 et U.2. Supermicro propose un rack 1U compatible, avec 32 emplacements depuis le début de l'année. Un document de référence technique vient d'être publié par le coréen.


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