過去10年間で、ソリッドステート・ドライブ（SSD）は、ハード・ディスク・ドライブ（HDD）と比較して読み取りや書き込み速度が優れ、可動部品がないため、多くのコンピューティング環境で最適な選択肢となっています。ただし、選択肢が多数あるため、ニーズに合ったものを見つけるのは難しい場合があります。

この記事では、最も広く使用されているSSDのタイプの1つであるM.2と、SSDをマザーボードに接続するために使用できる最も人気のある（そして最速の）プロトコルである 不揮発性メモリー・エクスプレス（NVMe） についてご説明します。

M.2とNVMeという用語は同じ意味で使われることがよくありますが、実際には、一緒に使用することも、別々に使用することもできる異なるテクノロジーを指します。簡単に違いを説明すると次のようになります。

• NVMeは、高性能の不揮発性ストレージ・メディア向けに特別に設計されたストレージおよび転送プロトコルです。
• M.2は、高性能ストレージを可能にするSSDフォーム・ファクターです。

NVMeインターフェースを使用して接続されたM.2 SSDは、利用可能なデータ転送速度の中で最も高速なものの1つです。

SSDは、フラッシュ・メモリーを利用してコンピューターにデータを保存する半導体ベースのストレージ・デバイスの一種です。ハード・ディスク・ドライブ（HDD）やフロッピー・ドライブなど、磁石を使用してデータを保存する磁気ストレージとは異なり、SSDは、データを維持するために電力を必要としない不揮発性ストレージの一種であるNANDテクノロジーを使用します。SSDでは、各メモリー・チップは、それぞれがメモリー・ビットを持つメモリー・セル（ページまたはセクターとも呼ばれます）を含むブロックで構成されています。ハード・ドライブにはプラッターと読み取りと書き込みヘッドの動きによる固有の遅延とアクセス時間がありますが、SSDには可動部品がないため、はるかに高速です。

不揮発性メモリー・エクスプレス（NVMe）は、SSDやフラッシュ・ストレージで使用される、1 秒あたりの入出力（I/O、またはIOPS）あたりのシステム・オーバーヘッドを削減したデータ転送プロトコルです。2023年度International Data Corporation（IDC）レポート（ibm.com外部へのリンク）によると、NVMeは、コンピューターを1台以上の周辺機器に接続するための標準シリアル拡張バスであるPCI Express経由で接続されたシステムへのデータ転送を高速化するように設計されています。NVMeは、その前身であるSerial Advanced Technology Attachment（SATA）とは異なり、高性能の不揮発性ストレージ・メディア向けに構築されており、コンシューマーとエンタープライズの両方のワークロードに最適です。

NVMeは、一般的なSmall Computer System Interface（SCSI）よりもインフラストラクチャーのフットプリントが小さく、消費電力も少ないため、エンタープライズ・レベルで使用できます。NVMe SSDは、ドライバーの改良によりHDDと比較して応答時間が短縮され、並列処理とポーリングが可能になり、CPUボトルネックを回避するためのレイテンシーの削減に役立ちます。

2011年、NVMeストレージ・テクノロジーは、数年間業界標準であったSATAおよびSerial Attached SCSI（SAS）プロトコルの代替として導入されました。NVMeは、前世代に比べてストレージとテクノロジーが向上しただけでなく、モノのインターネット（IoT） 、人工知能（AI） 、機械学習（ML）など、同時期に開発が進められていた重要なテクノロジーの発展にも貢献しNVMe は、従来のものに比べてストレージとテクノロジーが向上しただけでなく、モノのインターネット（IoT）、人工知能（AI）、機械学習（ML）など、同時期に開発されていた重要なテクノロジーの開発にも貢献しました。

周辺機器相互接続エクスプレス（PCIe）バス

NVMeSSDの最も重要な差別化要因の1つは、フラッシュ・ストレージへアクセスする方法です。周辺機器相互接続エクスプレス（PCIe）バスを使用することで、「中間」コントローラーが削除され、レイテンシーが大幅に削減されます。しかも、NVMeは、ファイバー・チャネルやイーサネットなどのあらゆるタイプの「ファブリック」相互接続、およびイーサネット、iWarp、RoCEv2、iSER、NVMe-TCP内でも実行できます。

PCIe Gen4は最新のPCI Express仕様で、そのデータ転送速度はGen3の2倍です。Gen3 PCIeの転送速度はPCIeレーンあたり毎秒8ギガ転送（GT/s）である一方で、Gen4の転送速度は16 GT/s、つまりPCIeレーンあたり2 GT/sとなっています。

並列コマンド・キュー

単一のコマンド・キューしかデプロイできないSCSIプロトコルを使用するドライブとは異なり、NVMe SSDは一度に数万の並列コマンド・キューを実行できます。NVMe SSDなら、接続方法はプロトコルに依存しません。例えば、NVMe PCIeコネクターは、NVMeプロトコルを実行するPCIeリンクを介して単一のドライブにアクセスできます。

M.2ドライブ（または次世代フォーム・ファクター（NGFF）ドライブ）は、M.2インターフェースを介してコンピューターのマザーボードに接続するSSDの一種です。M.2ドライブは、他の種類のSSDと比較して電力効率が非常に高く、占有するスペースも少なくなります。さらに、接続にケーブルは一切必要なく、広く使用されている2.5 インチSSDよりも小型で高速です。

M.2ドライブは比較的小さいそのサイズにもかかわらず、同等のドライブと同量のデータ（最大8テラバイト、つまりTB）を保存でき、通常はより高速に動作します。取り付けも簡単で、M.2スロットを備えたあらゆるマザーボードで使用できます。マザーボードにM.2ポートがない場合でも、PCIeスロットに適合するアダプタ カードを使用してM.2ドライブを接続できます。

SATA M.2 SSD

SATAドライブは、古いテクノロジーとの互換性があるため、ますます人気の高いフォーム・ファクターになりつつあります。NVMe SSDは依然としてより広い帯域幅を特徴としていますが、多くの古いコンピューターはNVMeまたはPCIeテクノロジーをサポートしていないため、M.2 SATAインターフェースが最適なオプションになります。

SATA SSDは最大毎秒6ギガバイト（Gbps）のデータ転送速度を実現できますが、これは他の新型インターフェースよりも低速です。厳密に言えば、SATA M.2は市場で最もグレードの低いタイプのSSDです。しかし、この技術は依然としてHDDよりもかなり高速で、帯域幅は3倍ないし4倍にもなります。さらに、SATA M.2 SSDはNVME SSDよりも手頃な価格で提供されており、2.5インチ・ドライブ用のスペースがないマザーボードの場合、SATA M.2は優れた代替手段となります。

M.2 NVMe SSD

NVMeテクノロジーは、高帯域幅と高速データ転送速度を特徴としています。最高性能のNVMeドライブは毎秒3,000メガバイト（MB/s）を超え、新しいモデルの中には最大 7,500 MB/sに達するものもあります。NVMe M.2 SSDは、市場で圧倒的に最速のデータ転送速度を実現しています。NVMeテクノロジーのもう 1 つの特長は、その名前のどおり「不揮発性メモリー」です。これは、NVMeデバイスがデータを保持するために電力を必要としないことを意味します。

他のテクノロジーとは異なり、NVMe M.2 SSDはPCIeソケットを使用してコンピューターのCPUに直接接続します。この機能により、かなり低速で動作するSATAドライバーではなく、ドライブのフラッシュ・メモリーがPCIe経由で機能できるようになります。NVMe M.2 SSDドライブは、PCIeバスを介して、SATA M.2の3倍を超える20Gbpsという驚異的な転送速度を実現します。

これらのテクノロジーを初めて使用するユーザーは、NVMeとM.2のどちらが優れているのか疑問に思うかもしれません。しかし、実際には比較の余地はありません。また、これらは異なるテクノロジーであり、両方を同時に使用できるため、どちらかを選択する必要はありません。ストレージ・ドライブを選択する場合、NVMe M.2 SSDは、入手可能なドライブの中で最も高速で、簡単にインストールできるドライブの1つです。

その一方で、ドライブを購入する際には、速度とパフォーマンス以外にも考慮すべき要素が多数あります。プロセスを効率化するために、価格、技術仕様、ストレージ容量、速度という4つの重要な要素を使用して、最も人気のあるテクノロジーを以下で比較しました。

• 価格：最近まで、SATA M.2 SSDはNVMe M.2よりも比較的安価だったため、予算重視のユーザーにとって魅力的な選択肢となっていました。しかし、NVMe M.2の価格は毎年下がっており、価格は以前ほど重要な要素ではなくなっています。この記事の執筆時点では、ストレージ容量が1 TBまたは2 TBのSamsung NVMeおよびSamsung SATA M.2 SSDの価格は、Amazonで64～130ドルの範囲で販売されています。
• 技術仕様：ここで、これら2つのテクノロジーの違いが顕著に現れ始めます。一部の古いデバイスはNVMeテクノロジーをサポートしていないため、SATA M.2が最適な選択肢となります。また、NVMeドライブを購入する前に、ユーザーはシステムの互換性を確認し、複数のデバイスをサポートするのに十分なPCIe接続があることを確認する必要があります。
• ストレージ容量：NVMeおよびSATA M.2ドライブは、通常、1 TBまたは2 TBのオプションで提供されます。より大きな容量を求めるユーザーは、かなり高い価格で4TBおよび8TBモデルにアップグレードできます。本稿執筆時点では、NVMeとSATAの両方の4TB M.2がAmazonで200～300ドルで販売されており、8TB SSD の同等品は400ドル近くで提供されていました。
• 速度：NVMe M.2 SSDの高性能、高スループット、高速データ転送機能は、市場における重要な差別化要因です。NVMeテクノロジーはPCIeインターフェースを活用し、CPUとSSDに直接接続できます。これにより、レイテンシーが低減され、システムの応答性が向上します。ただし、ニーズによっては、NVMe M.2 SSDが提供する超高速の速度が必要ない場合があり、その場合はSATA M.2 SSDが若干安価で手頃なオプションになります。NVMe SSDほど高速ではないとはいえ、SATAドライブはどのHDDよりもかなり高速です。ゲーマーやオフィス・アプリケーションにPCを使用している場合は、SATA M.2 SSDで十分でしょう。

この時点で、NVMeとM.2は競合するテクノロジーではなく、むしろ互いに補完し合うことができることが明らかになっています。エンタープライズ・レベルのビジネス・ニーズでは、NVMeを使用するメリットを無視することはできません。M.2 SSDは確かに企業でのユースケースが豊富ですが、ノートPCやデスクトップPCのアップグレードを検討している消費者の間でも広く人気があります。両方のテクノロジーの最も一般的なユースケースをいくつかご紹介します。

• 高性能コンピューティング：NVMeは、高頻度金融取引、AI、ML などの要求の厳しいアプリケーションの重要な要件の1つである並列処理を処理するために必要な速度とストレージ容量を備えています。
• 要求の厳しいアプリケーション：リアルタイムでの顧客とのやり取りや大量のデータへの高速アクセスを特徴とするアプリケーションは、多くの場合、ワークロードの実行にNVMeテクノロジーに依存しています。例としては、電子商取引、個人金融、多くの クラウドネイティブ・アプリケーションなどが挙げられます。
• データセンター：NVMe M.2 SSDは、データセンターのストレージ機能を拡張し、超高速の速度を実現しています。IT分析調査会社であるEnterprise Strategy Group（ESG）の最近のレポート （ibm.com外部へのリンク）によると、ほぼ4分の3の企業がすでにNVMe SSDストレージを使用しているか、今後1年以内に導入する予定です。
• 動画と画像の編集：多くの動画編集者は、NVMe M.2 SSDを使用してストレージを拡張し、アプリケーションに必要な高い処理速度を実現しています。さらに、携帯に適したNVMe M.2のスリムで小型な形状は、外出先で編集を行うノートPC、ノートブック、ウルトラブックなどの軽量コンピューターに最適です。
• ゲーム：多くの本格的なゲーマーは、NVMe M.2 SSDが提供する高速な読み込み時間を高く評価しています。手頃な価格で簡単にインストールできるアップグレードであるNVMe SSDは、スムーズなゲーム体験を提供し、さまざまな他のアプリケーションでの日常的なPCの使用感も向上させています。

NVMeテクノロジーとM.2フォーム・ファクターを組み合わせることで、消費者と企業は市場最速のデータ転送速度を実現できます。ゲーム愛好家、動画編集者、およびPCのストレージと転送機能をアップグレードしたいと考えているその他のユーザーにとって、NVMe M.2 SSDは魅力的な選択肢となります。

エンタープライズ・レベルでは、IBM Storage FlashSystem 5300が、NVMeテクノロジーのすべての利点とともに、コンパクトながら力強いストレージ容量を提供します。5200は、データ・ストレージ・ソリューションを通して、企業がより優れた速度、パフォーマンス、拡張性を実現できるように支援します。