M.2スロットとNVMe SSD

近年のマザーボードには、M.2スロットが標準で付くものが多くなってきています。

M.2スロットには、この規格に対応したデバイスを取り付けることができます。最も使われているのが、M.2規格に対応した NVMe SSDになります。

このページでは、自作パソコンのM.2スロットとは何か?取り付け方やOSインストール方法、使い方について実例を交え解説しています。

取り付け

例として、パソコンの組み立てから始めたとして解説します。マザーボードにCPUとメモリーを取り付けた状態です。

マザーボード

M.2スロットがあります。MicroATXでは1つ、ATXでは2つという傾向があります。

M.2スロット

M.2スロットが2つある場合は、一般的にどちらか転送速度の速い方のスロットを使います。マザーボードの仕様書などで確認します。ここでは、上のスロットが16Gpbs、下のスロットが32Gbpsとあるので、下のスロットを使います。

マザーボードの仕様書

マザーボードにスペーサーを取り付けます。通常 M.2スロット用のスペーサーやネジは、マザーボードに付属しています。

スペーサー

M.2スロットに対応した NVMeのSSDを準備します。

NVMe SSD

M.2スロットとNVMe SSDの切り欠けを合わせ、ネジで固定します。

NVMe SSDの取り付け

マザーボードをPCケースに取り付けます。自作パソコンにおける 所定の配線を行います。ここでは、電源ケーブル、フロントパネルコネクタ、光学ドライブなどを接続し、OSインストール準備を整えます。

マザーボードの取り付け

UEFIに入ります。このマザーボードでは、NVMeのSSDは SATAの項目や起動デバイスには表示されていません。

UEFI

認識の確認は別の項目にあります。NVMe Configuration。

NVMe Configuration

NVMe SSDが認識されていることが分かります。

認識の確認

Windows 10 64bitのインストールディスクを入れて、再度UEFIに入ります。UEFIの光学ドライブが表示されています。このドライブから起動させて UEFIインストールを行います。

UEFIからEXIT、あるいはパソコンを再起動させれば、Press any key to boot・・が表示されインストールを進めることができます。

UEFIインストール

インストールを進めると、インストール場所の選択画面に NVMe SSDの未割り当て領域が表示されています。このままインストールを行います。

NVMe SSDの未割り当て領域

インストールが終わると、Windowsのデスクトップ画面になります。

デスクトップ画面

コンピューターのローカルディスク。

ローカルディスク

デバイスマネージャのディスクドライブ。

デバイスマネージャ

ディスクの管理。Windows上では、通常のSSDやHDDと同じようにストレージとして扱われていることが分かります。

ディスクの管理

自作パソコンでは、この後 マザーボードのドライバインストールの作業などに移ります。

M.2スロットとNVMe SSDの特徴的な点は、UEFIでSATAの項目には表示されないということです。UEFIで認識されているかどうかの確認は、M.2スロット専用の項目、例えば NVMe Configurationなどを見ることになります。

取り付けに関しては、自作パソコン組み立て時においては、マザーボードをPCケースに収める前のほうが、どちらかというと取り付けはしやすくなっています。しかし、M.2スロットとNVMe SSDはネジを付けていない状態でも、ある程度固定されるので、マザーボードがすでにケース内にあったとしても、SSDの固定は行いやすくなっています。

M.2スロット

マザーボードのM.2スロットは、MicroAtxとATX、メーカー、型番などによってその数は異なります。MicroATXで1つ、ATXで2つという傾向があります。

M.2スロットには、PCI-Eで動作するものと、SATAで動作するものとがあります。

一般的なATXのマザーボードの例では、上のM.2スロットが、PCI-EとSATAの両方で動作し、下のM.2スロットが、PCI-Eで動作することが多くなります。

PCI-EとSATAの両方で動作する場合は、取り付けた M.2のSSDがPCI-E転送用のものであれば、PCI-Eで動作し、SATA転送用のものであればSATAで動作します。UEFIでは、前者がNVMeの項目に表示され、後者は SATAの項目に表示されます。

PCI-EとSATAの両方に対応しているM.2スロットに、SATA転送用のM.2 SSDを取り付けると、マザーボード上のSATAポートのいずれかひとつが使えなくなることがあります。

マザーボードのマニュアルには、どのような構成になっているかが記載されています。

PCI-E

M.2スロットの特徴は、PCI-Eの信号線を使ってデータ転送を行うことです。したがって SATA接続、SATAⅢよりも転送速度は速くなります。

この転送モードには、主にPCI-E×2、PCI-E×4のモードがあります。前者が16Gbps、後者が32Gbpsのように表記されていることがあります。M.2スロットが登場したばかりのときのマザーボードなどでは、10Gbpsと表記されているのもあります。

PCI-E転送用のSSDを取り付ける場合は、一般的に PCI-E×4となっている転送速度の速い方に取り付けます。マザーボードに、M.2スロットが2つある場合は、どちらかがメインのM.2スロットになっています。

例えば、CPUに近いM.2スロットが、PCI-E×2とSATAの共有スロット、CPUから離れているほうが、PCI-E×4のようになっています。この場合、PCI-E転送用のSSDは、PCI-E×4の方に取り付けます。

ただ 上位のチップセット、例えば IntelのZ390やZ370などではレーン数が多いため、どちらのスロットもPCI-E×4となっているものもあります。

PCI-E×4におけるベンチマークテスト。クリスタルディスクマーク。

PCI-E×4

増設

M.2スロットは、基本的に増設スロットとしても使うことができます。

増設もうひとつのM2スロットに、M2 SSDを増設します。

マザーボードに付属の2個目のスペーサーとネジを使います。


2つめのM2 SSDUEFIでは、2つめのM2 SSDが確認できます。


ドライブ起動後は、Windowsのディスクの管理から初期化とフォーマットを行うと、ドライブとして認識されます。


PCI-E×2に増設した M2 SSDのベンチマークテスト。

PCI-E×2

M2 SSDからM2 SSDへのコピーがどれぐらいの速度か計測すると以下のようになっています。まず約5GBのデータを外付けSSDに準備し、他のパソコン(SATA3対応、内蔵SSD×2、内蔵HDD×1)で計測。

  • USB3.0 外付けSSD→SSD・・・1分5秒
  • SSD→HDD・・・30秒
  • SSD→SSD・・・23秒

システム、増設ドライブともにM2 SSDのパソコンでの計測

  • USB3.0 外付けSSD→M2 SSD・・・27秒
  • M2 SSD→M2 SSD・・・10秒

世代や構成の異なるパソコンとはいえ、USBからのデータコピー速度、内蔵のSSD間でのコピー速度はさらに速くなっていることが分かります。

M2 SSDをシステムドライブとするなら、今まで2.5インチ SSDなどシステムドライブがが収まっていた 3.5インチベイがひとつ空くことになります。また、すでに2.5インチ SATAのSSDなどをシステムドライブとしているなら、M2スロットはドライブ増設用の場所とすることができます。

いずれにせよ、M2スロットは 自作パソコンにさらに拡張性をもたらしていることになります。

発熱・温度

システムドライブとして取り付けたM2 SSDの温度を計測すると以下のようになっています。測定は、Hwmonitorとクリスタルディスクインフォを使用。

通常時通常時・・33℃、35℃。


ベンチマークテスト時ベンチマークテスト時・・51℃、52℃。


従来の2.5インチ SATAのSSDに比較すると、通常時・負荷時ともにやや高めになる傾向があります。M2 SSDがアルミなどの放熱材で覆われていないことや、フロントファンからのエアフローをほとんど受けないためです。

M2 SSDの温度がどのようになるかは、M2 スロットの場所、PCケース内のエアフローなどがいくつかの要因が関係してくると考えられます。

マザーボードによっては、ヒートシンク付きのスロットを搭載するものもあります。

重さ・消費電力

NVMe SSDは非常に軽量で、低消費電力になっています。

例えば、Intelの同世代の2.5インチ SSD 545sシリーズの同容量 256GBと比較すると以下のようになります。

重さIntel SSD 760p。重量 6g。

2.5インチ SSDは 40g。2.5インチSSDの15%ほどの軽さになっています。


IntelのWebサイトで公開されているアイドル時とアクティブ時の消費電力を比較すると以下のようになります。

  • 2.5インチ SSD・・50mW、4.5W
  • NVMe SSD・・・25mW、50mW

アイドル時は半減、アクティブ時は単位が変わり 2.5インチSSDの1.1%ほどになっていることが分かります。

NVMe SSD

PCI-Eの信号線を使ってデータ転送を行うことができるSSDを、NVMe SSDといいます。

M.2スロット用のSSDは、長さや転送モードが異なるものがありますが、現在の主流は、長さ80mmの Type2280、PCI-E×4で動作するタイプのものです。

NVMe SSD。数秒で起動など、圧倒的なパフォーマンスを見せる可能性があります。

NVMe SSDは、現在始まったばかりであり、今後発熱の問題や耐久性などが検証されていくことになると考えられます。また、PCI-Express 4.0が控えてます。

SATAⅢの速度を超えることができ、自作パソコンのストレージでは、最速であるということができます。