高速周边储存装置传输技术演进与市场趋势
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串行化高速SerDes电路，不仅应用于CPU与PCH、周边元件之间的PCI Express汇流排连接，也应用在SATA、SAS等储存装置界面，并且随者M.2、SATA Express、NVM Express等新规格界面的出现，呈现SATA与PCI Express靠拢合流之势；而外接周边汇流排则是USB与Thunderbolt相互竞逐，前者将在新的USB 3.1规格中纳入带宽加倍、AV支持与新型态连接头；后者则在已纳入PCI Express、DP与GP I/O控制下，以带宽倍增的方式好整以暇…
从80年代PC/NB的主流储存装置－传统硬盘，也就是由5,400rpm、7,200rpm主轴马达与碟盘、磁臂等机构组成的读写储存装置，起初搭配硬盘传输界面，从最早的ST506、ISA Bus/IDE界面(33MB/s)，到后续Ultra DMA mode 0？6规格，传输速率来到了133MB/s，也并列式ATA(Parallel ATA)传输规格的上限。
1995年CompactFlash (CF)卡推出，传输速率仅8.3 MBytes/s，1999年Secure Digital(SD)记忆卡，以25MHz、4bit的SPI界面与2颗Flash芯片的限制，传输速率从12.5MB/s起跳；而CF卡因尺寸较大，可容纳4颗Flash芯片，加上所采用的CF界面源自PATA/IDE，因此伴随着NAND Flash制程与速度的快速演进，CF记忆卡传输速率呈现百倍速起跳，进而朝向其读写速率上限133MB/s(约866X)迈进。
而后来Compact Flash 6.0更对非Intel的他厂南桥或附加IDE主控芯片，定义出UDMA mode 7的167MB/s传输规格，预留了约CF 1100x上限的速度余裕。因此至今仍有不少专业单眼数码镜头，仍保留Compact Flash记忆卡的规格支持与插槽。
在2003年1月英特尔推出串行化的Serial ATA(SATA)Rev 1.0a规范并大力推动下，传统硬盘界面从PATA开始转移到SATA，传输速率从150MB/s(1.5Gbps)开始起跳，2003年PCI-SIG首度介绍PCIe 1.0a，单线道(1x plane)传输速率达250MB/s(2.5Gbps)。
2006年SATA Rev2.0推出，速率提高到300MB/s(3Gbps)，2007年1月PCI-SIG发表PCIe 2.0规范，单线道(1x plane)传输速率进展到500MB/s(5Gbps)。
2008年6月SATA Rev 3.0(SATA6G)界面规格推出，最高速率提升到600MB/s(6Gbps)，2009年JEDEC制定SATA Slim(MO-297A)，同年9月SATA-IO组织推出mSATA界面，到2010年PCIe Gen3推出，提供单线道1GB/s(8GT/s)。
2011年出现SATA Express界面，其规格上沿用原先的SATA Connector，改成2组7pin SATA Port连接器+4pin Power的针脚定义，能跟现有SATA埠接头兼容共存，并可安插两条连接线；若插入SATA Express的公接头时，则切换成以PCIe界面方式运作。SATA Express设计了x2双线道、双向多工串行信号，其最高传输效率可达2GB/s(PCIe 3.0)。
2012年Intel推出M.2(NGFF)界面，起源于2012年IDF发表的Next Generation Form Factor (NGFF)界面─针对Ultrabook、Tablet所设计的SSD附加卡标准。M.2分为做SSD快取的Type 2242 SSD Cache Slot B(22mmx42mm)、纯SSD附加卡模块的Type 2260 SSD Slot C、Type 2280 SSD Slot C，还有Type 22110 SSD Slot C。
伴随着NAND Flash制程技术的精进，而当前不少采16颗Flash晶粒设计的SATA6G SSD固态硬盘，已经出现单碟循序读写效能无法冲高突破600MB/s的界面瓶颈；而无论是ONFI或三星独家的Toggle mode的DDR2、DDR3的NAND Flash颗粒界面读写技术，单通道传输速率已从400、533跳跃至800MB/s，长期做为储存界面主流的SATAⅢ(SATA 6G)规格以不敷所需，更高速的PCIe 3.0成为储存装置下一波打通任、督二脉的新兴界面。
PCIe储存装置界面与相关产品市场趋势
由于SATA与PCIe原始实体层(PHY)均为串行电路，仅初始时脉与部分协定上的不同。目前PCIe form factor界面，有采52pin插卡式的Mini PCIe，用于云端运算与数据中心；PCIe x16则泛见于主机板的绘图显示卡插槽，以及强调高IOPS的PCIe SSD卡所使用；Intel于2012年提出的M.2(NGFF)规范，目前用于Ultrabook，有2242/2260/2280三种尺寸规范。
而SATA Express设计给2.5寸SSD所使用，它提供x2两线道PCIe，并可跟传统SATA接头兼容，PCIe 2.0/3.0 x2规格可达到1GB/s、2GB/s。
NVM Express所使用的SFF-8639界面，目前由企业级2.5寸储存装置的背板(Back Panel)所使用。它可以连接PCIe、SATA与SAS等储存装置，并与SATA Express、SATA与SAS等界面接头兼容。SFF-8639规格预留六线道PCIe，但一次最多只能使用x4四线道；以PCIe 2.0/3.0规格，其传输速率可提高到2GB/s、4GB/s。
像戴尔(Dell) PowerEdge R820/R720 1U Server，连接背板与扩充槽上的PCIe HBA界面卡连接首度使用SFF-8639，而苹果(Apple)的MacBook Air、与部分MacBook Pro等笔记本电脑已经开始采用。
美光(Micron)首推企业级使用的P320h 2.5寸PCIe SSD，采用SFF-8639 (NVMe)连接界面，规格上支持到x4 PCIe Gen2，循序读写速度高达1.75GB/s、1.1GB/s；英特尔也推出2.5寸P3700/P3600/P3500系列SSD，更进化到支持x4 PCIe 3.0。
LSI Logic、HGST便推出支持PCIe 3.0 x8 (8GB/s)界面规格的9300-16e、FlashMAX Ⅲ SSD，美满电子(Marvell)则推出支持PCIe 3.0x4规格的Marvell 88SS1093 SSD控制芯片，提供2？4GB/s传输带宽。英特尔则对等推出PCIe 3.0x4 (4GB/s)的P3700、P3600、P3500 SSD主控附加卡(Host Bus Adapter；HBA)，这些PCIe SSD附加卡提供服务器最需要的高IOPS与高传输读写效能。
USB 3.0成为周边主流 AV为新兴应用
2008年11月USB-IF协会推出USB 3.0，采用串行差分(Differential)驱动信号技术，传输速率高达5Gbps；采用8b/10b编码，理论传输速率为500MB/s。USB 3.0提供最高900毫安培电流，可以与既有的USB 2.0/USB 1.1兼容；功耗？节能机制上也有所强化。
USB AV则是USB 3.0以上新兴的应用新概念。以USB 3.0实测传输速率达390MB/s，传递未压缩的1080p@60Hz画面数据(约每秒190MB)还绰绰有余；若要传输到4K(3840x2160@60Hz；约780MB/s)则需另外搭配硬件芯片，或耗用CPU执行资源来做实时压缩编码。
USB 3.0初期以主机板、笔记本电脑的主控芯片、附加界面卡为主，周边装置部分则以分接器(Hub)、读卡机、外接硬盘转接盒或储存装置为主。随后陆续有网络储存装置(NAS)、显示器甚至数码电视加入USB 3.0。随着AMD与Intel南桥芯片组加入USB 3.0规格原生支持后，很快的USB 3.0成为PC周边界面的主流标准。
USB 3.1 A/V加持 带宽倍增挑战Thunderbolt
2011年Intel推出Lightpeak－也就是后来的Thunderbolt汇流排：结合DisplayPort(DP) + PCI Express + GP I/O三合一传输特色，使用miniDP Port的连接头，铜轴或光纤(100米)两种连接线方式，来连接最多6个Thunderbolt周边，并提供10Gbps的双向传输速率为10Gbps。
因为Thunderbolt芯片成本所费不赀所以并不普及，目前其主要以A/V影音应用为主，配置Thunderbolt系统以Apple的桌电？笔记本电脑为最大宗，PC部分则仅有少数笔记本电脑、AIO一体桌机支持。而Thunderbolt 2.0规格也进一步在2013年第1季发表，传输速度提升到双向20Gbps，支持4K输出并向下兼容Thunderbolt 1.0。其相关产品与线材正在验证当中，正式产品预计2014底面市。
USB-IF协会于2013年，发表将推动10Gbps SuperSpeed USB(USB 3.1)，其传输速率将加倍提高为10Gbps，可正、反面热插拔一万次的新型态Type-C连接头，并且追加A/V独立带宽、纳入DisplayPort(DP)等特点为诉求，当然也跟既有USB 1.1/2.0/3.0装置兼容。
USB 3.1使用USB 3.0相同的线材、连接头与PCB，但PC/NB主机板布线设计上，从USB 3.1主控芯片到联接器长度限制缩成4？12英寸，在不外接加信号放大器(Repeater)装置或相关电路下，非主动式连接线长度限制为1米。
而过去若USB 3.0装置内的金属遮蔽未设计好，会干扰到既有2.4GHz频段的Wi-Fi装置或无线鼠标等造成干扰。USB 3.1 Type A的母插座多设计了4个接地金属弹片，可以减少10dB的电磁波杂讯溢出。
USB 3.1以低成本与既有USB 2.0/3.0周边兼容性的优势，足以点名叫阵、挑战当前周边速度霸主的Thunderbolt。预料USB 3.1将先从主机板？笔记本电脑的主控芯片、周边装置开始，同时转A/V影音装置也会导入，明后年主机板？笔记本电脑的芯片组加入原生USB 3.1规格支持，到2017年可望逐渐成为主流。
