| M.2 SSD-NGFF, SATA, PCIe, NVME 용어와 규격에 대한 정리 |
 관리자  |
2025-08-14 16:10:05 |
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링크 #1: https://blog.naver.com/fineday365/220890418472
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M.2 SSD-NGFF, SATA, PCIe, NVME 용어와 규격에 대한 정리
<자료출처 : https://blog.naver.com/fineday365/220890418472 >
용어와 인터페이스 규격의 혼선
개인적으로 데스크탑, 노트북을 자주 포맷팅하고 업그레이드하기도 하고, 특히 노트북은 3년 정도면 교체를 하는 입장이다. 돈이 많아서가 아니라 느린건 분통 터트리는 성격 뿐만 아니라 업무상 다루는 S/W나 데이터의 무게가, 부품의 업그레이드가 불가능한 노트북의 성격상 거의 3년 주기로 교체할 수 밖에 없게 만든다. (물론 주위에 같은 일을 하는 분 중 5년 넘게도 같은 노트북을 사용하시는 분들도 있다)
그러다 보니 자연히 노트북 사양에 대한 정보를 늘 살펴보게 된다.
그런 입장에서 볼 때 최근 노트북의 저장장치의 규격에 대한 혼선이 많은 것 같다.
필자 역시도 용어와 규격에 대한 혼선이 상당히 많이 발생할 수 밖에 없었다. 왜 그러했을까...
정보를 정리해 보기로 하고 살펴 본 결과 이유는 이러했다.
소비자가 정확히 이해가능한 수준의 정보가 제대로 제공되지 않고 있다. 더불어 판매자들 또한 정확한 구분을 하지 못할 정도로 부족한 정보로 판매를 하고 있고, 거기에서 잘못한 정보가 소비자에게 전달되는 것이 아닌가 싶다.
필자가 보기에도 용어가 대단히 혼선이 많다. 그래서 개인적으로 정리를 해 보았다. 개인적으로 study한 결과이므로 잘못된 정보가 있을 수도 있다는 점 미리 밝혀둔다.
시작에 앞서 본문 내용을 미리 정리하면 몇몇 정보는 단순히 제품에 표시된 용어만으로는 판단하기 어렵다는 점이며, 따라서 제품에 표시된 용어 뿐만 아니라 제품 사양서에서 구체적으로 지원하는 사양을 함께 확인해야 정확하게 본인이 어떤 형식의 M.2 제품을 구매해야 하며, 동시에 SSD를 장착하고자 하는 노트북 또는 데스크탑에 호환이 되는지 여부를 최종적으로 판단할 수 있다.
우선 M.2(엠닷투라 읽는다) SSD의 규격에 있어 NGFF는 제외하고 생각해야 한다.
NGFF란 차세대 폼펙터(Next Generation Form Factor)의 약어인데, 이는 m.2가 울트라(슬림) 노트북에 주로 사용되던 minI SATA(mSATA) 표준을 대체하기 위해 개발되었기 때문에 차세대라는 용어가 붙은 것 뿐이다. 따라서 M.2 SSD는 SATA, PCIE, NVME 등 모든 인터페이스 규격과 상관 없이 M.2 그 자체가 NGFF인 것이다. 즉, NGFF는 M.2 규격의 통칭일 뿐 인터페이스 형식을 구분하는 용어는 아닌 것이다.
위 그림에서 보는 바와 같이 mSATA와 M.2는 커넥터의 차이가 있다.
모든 mini SATA와 2.5인치 SSD의 커넥터는 왼쪽의 커넥터와 동일하다. 즉 SATA 방식 Interface인 것이다.
M.2 역시 SATA Interface와 PCIe Interface가 있으며 커넥터의 모양에 차이가 있다.
M.2 인터페이스 형식은 SATA와 PCIe 형식뿐이다
그럼 이제 본격적으로 M.2의 인터페이스 형식에 따른 용어를 확인해 보자.
M.2 SSD의 인터페이스 형식은 SATA방식, PCIe 방식 두가지로 구분된다. 즉 M.2 제품을 구매할 때 해당 제품의 인터페이스 지원 형식이 SATA 방식인지 PCIe 방식인지를 확인해야 한다(NVME도 PCIe 방식의 하나이다. NVME까지 지원하는지는 스펙을 통해 확인할 사항).
M.2 SATA SSD
M.2 SATA 방식의 SSD인 경우 하드디스크와 같은 SATA 포트 인터페이스를 사용하는 것으로 최대 전송속도는 하드 디스크와 동일하게 초당 6Gbps 이다. 즉 커넥터의 모양만 다를 뿐 성능은 기존 mSATA나 2.5인치 SSD와 동일하다. 다만 하드디스크(HDD)의 플래터와 같이 데이터를 읽고 쓰기 위한 물리적인 기계장치가 불필요하므로, 동일한 인터페이스임에도 읽고 쓰는 속도가 훨씬 빠른것이다.
M.2 PCIe SSD(NVME 포함)
가장 혼동이 되는 용어가 PCIe와 NVME의 차이였다.
결과적으로 말하면 둘다 PCIe이다.
SATA 포트를 사용하는 M.2 SATA 방식과 달리 PCIe 방식은 PCI Express 레인을 사용한다.
이런 이유로 M.2 SATA방식과 M.2 PCIe 방식은 SSD의 커넥터 모양이 다르다.
그렇다면 NVME와 PCIe는 같은 PCIe인데 무엇이 다른가..
M.2 제품 사양에는 대부분 SATA방식이거나, PCIe 또는 NVME로 표기 되어 있다.
그렇다면 PCIe와 NVME를 어떻게 구분할 것인가...
결과적으로 말하면 PCIe 를 지원하는 포트를 가지고 있다면 NVME SSD를 결속해도 구동된다는 점이다. 해당 PCIe 포트의 지원 성능에 따라 NVME 본연의 속도를 누리지 못할 뿐이다.
굳이 PCIe와 NVME를 구분하자면, PCIe는 PCIe 2.0 Express Lane을 사용하거나 2개의 PCIe 3.0 Express Lane을 사용하므로 최대 전송속도는 10Gbps 정도를 넘지 못한다. 반면에 NVME는 4개의 PCIe 3.0 Express Lane을 사용해 최대 32Gbps의 속도를 제공한다.
기술적으로 좀더 어렵게 표현하면 위의 그림과 같다. 즉 PCIe Express Lane을 사용하지만 AHCI 드라이버를 통하는 전송방식이 PCIe 이며, PCIe Express Lane을 사용하여 NVME 드라이버를 통하는 전송방식이 NVME 이다.
정리하자면 사용자 입장에서는 본인의 노트북 또는 데스크탑 메인보드의 저장장치 슬롯이 M.2/32Gb라는 표현이 있으면 NVME 전송방식을 지원한다는 것으로 이해하면 된다.
NVME를 포함한 PCIe 전송방식은 하위 호환성을 가지고 있다. 즉, PCIe 3.0 이하의 형식에서도 동작한다는 점이다. 그래서 데스크탑의 경우 PCIe 2.0 슬롯에 장착하여도 인식은 하지만 겨우 SATA 만큼의 전송속도만 경험할 뿐이니 그렇게 사용할 사용자는 없을 것이다. NVME는 아직은..매우...비싸니까...
FAKE, 확인해야 할 스펙 문구
세상 어디에도 꾼들은 있다. 또한 지금과 같이 저장장치의 전송방식이 과도기에 있는 시점에서는 소비자를 현혹하게 하는 문구로 성능을 과장 또는 혼선을 일으키게 하는 방식들이 존재할 수 밖에 없다.
결국은 소비자가 제대로 알고 정확히 물건을 구매할 수 밖에 없다. SSD의 성능을 제대로 누리기 위해서는 우리가 구매할 대상인 데스크탑 또는 노트북의 스펙에 관심을 가지고 구매해야 한다. 적어도 백만원대의 값비싼 물건이고, 향후 3년 이상은 사용해야 하지 않은가....
M.2 SSD를 구매하기 전,
1. 본인이 보유한 노트북 또는 데스크탑의 M.2 Slot이 지원하는 인터페이스 방식을 확인해야 한다.
다음과 같은 경우가 있으니 본인 제품의 지원사양을 스펙 또는 제조사 등을 통해 사전점검하라
1) M.2/32Gb라고 표현되어 있다.
PCIe 방식 중 NVME 까지 지원한다는 의미이다. 즉 NVME의 최대전송속도인 초당 32Gbps의 전송속도를 지원한다는 의미이다.
▶ 점검사항 : 해당 포트에 SATA 방식의 M.2 SSD 결속시 인식하는가?
▶ Why ? : 앞선 내용에서 언급했듯이 M.2방식은 기본적으로 SATA방식과 PCIe 방식의 커넥터가 모양이 다르므로 노트북 또는 PC의 결속커넥터도 이에 맞추어 다르다. 그러나 일부 제품은 SATA와 PCIe가 모두 호환되는 제품도 있기 때문에 확인하라는 것이다.
M.2 SATA 방식의 M.2 SSD를 인식하지 못하는 경우가 있다.
반대로 MSI GS40-Phantom처럼 M.2 SATA 부터 NVME 제품까지 모두 인식되는 제품도 있다.
2) M.2 PCIe 라고만 표현되어 있다.
PCIe 전송방식을 허용한다는 의미이다.
▶ 점검사항
1) 해당 포트에 SATA 방식의 M.2 SSD 결속시 인식하는가?
2) 세부스펙을 통해 허용하는 최대 전송속도가 얼마인지 확인한다. 즉, NVME까지 지원하는지 확인. 흔히 M.2 PCIe 라는 문구만 크게 표시되는데 작은 글자들 자세히 보면 x16 이하인 경우가 꽤 많다. 이건 NVME 속도까지 지원하지 못하는...그냥 PCIe이다. 뭐 그래도 비록 이론상이지만 PCIe의 초당10Gbps는 전송속도는 지원된다.
▶ Why ? :
1) 위 1)과 동일
2) 사용자에게 NVME로 오인하게 만들 여지가 있다. 세부 스펙을 통해 NVME 최대지원 속도인 32Gbps를 지원하는지 확인해야 한다. NVME 32Gb 전송속도를 위해서는 "PCIe 3.0 * 4"라는 문구 또는 M.2/32Gb라는 문구가 어디에서든 확인되어야 한다. 4개의 PCI 3.0 Express Lane을 사용한다는 의미로 NVME 최대전송 속도를 내기 위한 조건이다.
따라서, PCIe라고 되어 있고 세부스펙에서는 PCIe 3.0 * 2 등의 표현이 있을 수 있으니 확인해야 한다.
그러나, 2016년 12월인 지금의 시기에서는 PCIe를 지원한다고 하면 NVME까지 지원한다는 것으로 보아도 무방할 것이다.
2. 본인이 보유한 노트북 또는 데스크탑의 M.2 Slot이 지원하는 사이즈 규격을 확인해야 한다.
M.2 SSD는 사용되는 노트북 또는 데스크탑의 크기와 두께 등에 따라 세가지 사이즈 규격 중 어느 하나가 적용되어 있을 것이다.
사이즈가 맞지 않은 제품을 구매하여 장착도 못해보고 중고로 내보내야 하는 불운을 피하려면 꼭 구매전 본인 노트북 또는 PC의 M.2 SSD 슬롯의 전체 길이를 확인 후 구매해야 한다.
M.2 SSD의 사이즈는 2242, 2260, 2280 규격이 있다.
앞 두자리는 좌우 폭의 길이이며, 뒤 2자리는 세로의 길이이다.
대부분 2280이 사용되지만, 특히 노트북의 경우 두께와 크기에 따른 내부 Packaging 설계로 인해 간혹 2242 또는 2260이 사용되는 경우가 있다. 또는 듀얼슬롯(저장장치 슬롯 2개)을 지원하는 노트북의 경우 메인과 서브가 모두 2280으로 동일한 경우가 대부분이지만, 메인은 2280, 서브는 2242 또는 2260 규격인 경우도 있다. 더불어 샤오미 노트북 초기 모델처럼 메인은 PCIE-NVME 방식지만 서브는 SATA 방식만 지원되는 경우도 있다.
마무리
기술이 발전하면서 삼성과 인텔에서는 초당 읽기 속도가 35Gbps를 넘어서는 제품을 내놓기 시작했다.
느림의 미학이 어울리는 경우는 따로 있다. 힐링을 위한 여행지에서는 느림이 미학이 될 것이다.
하지만 하루 업무의 거의 전부를 컴퓨터를 통해 해결하는 현대인에게 느림의 미학을 논하거나 안위하는건 미학이 아니라 자학이라는 입장인 필자의 입장에서는 현혹 될 수 밖에 없는 속도이다.
( 너무 과장된 표현 아니냐고? 상사가 긴급회의 제안과 동시에 인쇄 요청을 했다. 난 이제 겨우 파일 열리고 있는데 옆 동료는 벌써 인쇄하고 있다면??? )
그러나 !!! 분명 짚고 가야할 점이 있다.
삼성 제품의 경우 외부 제조사(특히 DELL) 노트북(특히 XPS시리즈)에 OEM으로 공급하던 PM951(TLC)와 SM951(MLC)는 초당 21Gbps대의 뛰어난 읽기 성능과 15Gbs의 엄청난 쓰기 속도를 보여주는 퍼포먼스에도 불구하고 중고 시장에 많이 풀렸다. 이는 기존 사용자들로부터 발열과 프리징에 대한 불만이 쏟아진 영향이 컸던 것으로 기억하고 있다. 뒤이어 시중에 애프터마켓용으로 풀린 950 Pro는 프리징 현상은 어느정도 해소 되었지만 여전히 발열에 대한 불만은 남아 있는 상태이다.
※올해 삼성이 발표한 960 PRO 제품은 읽기가 초당 35Gbps, 쓰기가 초당 21Gbps이다.
더불어 또 하나 중요한 것은 저장장치 인터페이스가 빨라지는 만큼 노트북이나 PC의 하드웨어적인 속도도 그만큼 따라 주어야 한다는 점이지만, 아직은 기대에 미치지 못한다는 점이다.
필자의 경우 SM951에 OS 설치 결과, 기존 SATA 방식 SSD와 비교해 부팅 속도에서 10초 이내의 이득을 봤다. 필요한 프로그램까지 설치한 상태에서 SATA 방식의 SSD도 40초 내에서 부팅이 되었다. 겨우 10초의 이득을 보기 위해 4배가 넘는 값을 지불할 이유를 찾을 수 없었다. 결국 방출했다.
이는 대부분의 SSD 유저가 SSD를 OS 부팅용으로 사용하는 경우가 대부분이다. 왜? 비싼 물건이니 I/O(Input/Output, 읽기 쓰기)가 잦은 작업은 (멀티부스터를 통한 외장) HDD를 이용하는 경우가 많기 때문인데, 그 속도의 차이라는 가치를 이겨내기에는 가격의 차이가 너무도 크기 때문이다
다른 경우로, 그렇다면 이동용 저장장치로 사용하는 경우를 예로 들어보자...
이런 경우 노트북(또는 데스크탑)와의 연결은 USB가 절대적이다. 그럼 USB의 최대전송속도는?
USB 3.0 및 USB 3.1 GEN 1의 최대전송속도는 초당 5Gbps이다. USB 3.1 GEN 2는 초당 10Gbps이다.
PCIe-NVME SSD를 장착한 외장 저장장치가 NVME 전송규격을 지원한다는 전제하에서, 저장장치에서 32Gbps의 속도로 내보내도 노트북 USB에서 받아들이는 전송속도는 USB 3.1 GEN 2라는 가정하에 최대 10Gbps이다. 결국 이런 조합에서 최대 전송 가능 속도는 10Gbps인 것이다. 더불어 외장장치의 Controller 또한 이 속도를 소화할수 있어야 한다.
이런 상황에서 외장하드로 NVME 사용이 의미가 있는가?
결국....판단은 사용자의 몫이다. 그 몫에 조금이나마 도움이 될까 하여 정리해 본 포스트이다.
*** 2020년 1월 추가 ***
최근에 USB와 관련된 화두는 Type-C일것이다.
최근 중가 이상 노트북에는 거의 예외없이 기존에 우리가 사용하던 익숙한 USB Type-A 형식 포트와 더불어 Typc-C 포트가 존재한다. 또는 슬림노트북의 경우 Type-C 형식 포트만 존재하는 경우도 있다. 그런데 Type-C 포트 또한 소비자 혼선이 존재한다. 즉 Type-C라고 해서 다 같은 성능이 아니라는 것임을 인지해야 한다. 즉 Type-C는 USB 포트 형식일뿐 전송속도 등 성능과는 별개의 것이다. 따라서 해당 Type-C 포트가 지원하는 Spec을 확인해야 한다.
USB 3.0과 USB 3.1 Gen1(1세대)는 동일하다. USB 3.1 Gen2가 개발되면서 기존 usb3.0을 Gen 2와 구별하기 위해 명칭을 변경한 것 뿐이다. 따라서 USB 3.0과 USB 3.1 Gen 1의 전송속도는 5Gbps로 동일하다.
USB 3.1 Gen 2의 전송속도는 10Gbps로 Gen1의 2배이다.
USB 3.1 Gen 1과 USB 3.1 Gen 2 모두 우리가 익숙한 Type-A 포트 형식과 Type-C 포트 형식이 제공된다.
(데스크탑 메인보드의 USB Type-A포트의 경우 USB3.1 Gen 1과 구별하기 위해 대부분 포트의 색상을 다르게 제공한다. USB 3.1 Gen 2 포트의 경우 파란색인 USB 3.1 Gen 1 포트와 달리 주황색 또는 빨간색으로 표시하고 있다)
자 그럼 이제 노트북 또는 데스크탑에 Type-C 포트가 있는 경우, 성능은 어떻게 구별해야 하는지 정리해보자.
1. Type-C USB 3.1 Gen 1
USB 스펙란에 아무런 설명도 없이 그냥 Type-C 라고만 적시되어 있다면, 이건 십중팔구 USB 3.1 Gen 1이다.
즉, 기존 usb 3.0과 동일하게 전송속도는 5Gbps 속도이며, 데이터 전송만 가능하다. 즉, USB3.0인데 포트 모양만 Type-C 인것이다.
2. Type-C USB 3.1 Gen 2
USB 스펙란에 USB 3.1 Gen 2 Type-C 라는 내용이 적시되어 있다면, 10Gbps의 전송속도를 지원하지만 모니터 영상출력은 대부분 지원되지 않는다고 보면 된다. 구체적으로 말하면 Full HD까지 영상출력이 지원되지만 문제는 지원되는 주파수가 30Hz이다. 우리가 사용하는 모니터는 기본적으로 60Hz의 주파수이며 게임용 모니터는 120Hz까지 지원한다. 비디오 제어판에서 주파수 설정을 30Hz으로 변경하고 마우스를 움직이면 세월아~내월아~하고 움직이며, 움직이는 동선을 따라 마우스 포인터가 궤적을 그리며 움직인다. 즉. 30Hz는 일상에서 사용 불가능하기 때문에 지원되지 않는다고 생각해야 한다.
3.Type-c Thunderbolt 3
Thunderbolt 3는 USB 3.1 Gen 2를 바탕으로 하지만 전송속도가 40Gbps에 이른다. 또한 20V의 전원을 최대 100W까지 공급할 수 있기 때문에 데이터 전송 뿐만 아니라 영상출력도 UHD를 넘어서는 5K 해상도까지 지원된다. 따라서 Type-c Thunderbolt 3라면 기본적으로 영상출력이 지원된다고 보면 되지만 꼭!반드시 그렇지만은 않을 수 있으므로 확인해야 한다. USB 스펙에 3840p 이상의 해상도와 주파수가 표시되어 있다면 영상출력이 된다는 것이다. ex) 3840p@60Hz
결과적으로 요약하면 모니터 연결 영상출력을 원한다면 필히 Thunderbolt 3가 통합된 Type-C 포트인지 확인하면 된다.
(Thunderbolt 2까지는 Type-A 형식만 존재했다고 보면 되므로 모니터가 Type-A 포트를 지원하는 경우가 없으므로 Thunderbolt 2까지는 모니터 연결을 할 수 없었다).
인텔 CPU 10세대부터는 CPU에 Thunderbolt 3 컨트롤러가 통합 탑재되었다고 하는데 그렇다고 영상출력을 지원하는지는 노트북 모델별 스펙에서 확인해야 할것으로 판단한다.
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댓글로 조언 주신 분들의 의견을 따라 본문 내용과 단위를 수정하였습니다.
사실 GB라고 표시하지 않고 Gb로 표시하였기 때문에 당연히 Gbps로 이해할거라는 판단이었지만 명확한 단위표현을 위해 수정하였습니다.
(GB는 Gigabyte의 약자로 용량을 표시한다. 하드나 SSD의 64GB,128GB,256GB,512GB 처럼...
Gbps는 Gigabit Per Second의 약자로, 초당 전송량을 표시하는 것으로 전송속도를 의미하게 된다.)
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