隨著計算機，尤其是筆記本電腦的不斷發展，諸如存儲驅動器等組件也需要相應縮小。 隨著固態硬盤的推出，將它們放置在超薄筆記本等更薄的設計中變得更容易一些，但問題仍然是繼續使用業界標準的SATA接口。 最後，mSATA接口設計用於創建一個仍然可以與SATA接口交互的瘦型卡。 現在的問題是，SATA 3.0標準限制了SSD的性能。 為了解決這些問題，需要開發一種新型的小型卡接口。 最初被稱為NGFF（下一代外形規格），新的接口終於在標準的SATA 3.2版規格下被標準化為新的M.2驅動器接口。
更快的速度
雖然尺寸當然是開發新界面的一個因素，但驅動器的速度同樣重要。 SATA 3.0規格將驅動器接口上SSD的實際帶寬限制在600MB / s左右，這是許多驅動器現在已經達到的。 SATA 3.2規範為M.2接口引入了一種新的混合方法，就像使用SATA Express一樣 。 實質上，一個新的M.2卡可以使用現有的SATA3.0規格，並限制在600MB / s，或者可以選擇使用PCI-Express ，在當前的PCI-Express 3.0下提供1GB / s的帶寬標準。 現在1GB / s的速度適用於單個PCI-Express通道。 可以使用多個通道，並且在M.2 SSD規範下，可以使用多達四條通道。 使用兩條通道可提供2.0GB / s，而四條通道可提供最高4.0GB / s。 隨著PCI-Express 4.0的最終發布，這些速度將會翻番。
現在並非所有系統都能達到這些速度。 計算機上的M.2驅動器和接口必須設置為相同的模式。 M.2接口旨在使用傳統SATA模式或更新的PCI-Express模式，但驅動器將選擇使用哪一種。 例如，使用SATA傳統模式設計的M.2驅動器將被限制為600MB / s的速度。 現在，M.2驅動器可以與PCI-Express兼容多達4通道（x4），但計算機僅使用兩條通道（x2）。 這會導致最高速度僅為2.0GB / s。 所以為了盡可能地提高速度，您需要檢查驅動器和計算機或主板支持的內容。
更小和更大的尺寸
M.2驅動器設計的目標之一是減小存儲設備的總體尺寸。 這可以通過幾種不同的方式實現。 首先，他們確實使卡片比以前的mSATA格式要窄。 與mSATA的30mm相比，M.2卡的寬度僅為22mm。 與50毫米的mSATA相比，這些卡也可以縮短為30毫米長。 不同的是，M.2卡也支持更長的長度達110毫米，這意味著它實際上可以更大，這為芯片提供了更多的空間，從而提高了容量。
除了卡的長度和寬度外，還可以選擇單面或雙面M.2板。 為什麼這兩種不同的厚度？ 那麼單面板提供了非常薄的外形，對於超薄筆記本電腦很有用。 另一方面，雙面電路板允許在M.2板上安裝兩倍的芯片以獲得更大的存儲容量，這對於空間不太重要的緊湊型桌面應用非常有用。 問題是，除了卡的長度外，還需要了解計算機上的M.2連接器類型。 大多數筆記本電腦只使用單面連接器，這意味著他們不能使用雙面M.2卡。
命令模式
十多年來，SATA為電腦即插即用提供了存儲空間。 這是由於使用非常簡單的接口，也是由於AHCI（高級主機控制器接口）命令結構。 這是計算機可以與存儲設備交流指令的一種方式。 它集成到所有現代操作系統中，因此在添加新驅動器時不需要將任何其他驅動程序安裝到操作系統中。 它工作的很好，但它是在硬盤驅動器時代發展起來的，由於驅動器磁頭和磁盤的物理特性，處理指令的能力有限。 具有32個命令的單個命令隊列就足夠了。 問題是固態硬盤可以做更多，但受到AHCI驅動程序的限制。
為了幫助消除這一瓶頸並提高性能，開發了NVMe（非易失性內存快速）命令結構和驅動程序，以消除固態驅動器的這一問題。 它不是使用單個命令隊列，而是每個隊列最多提供65,536個命令隊列，每個命令隊列最多可包含65,536個命令。 這允許更多的並行處理存儲讀取和寫入請求，這將有助於提升AHCI命令結構的性能。
雖然這很好，但有一點問題。 AHCI內置於所有現代操作系統，但NVMe不是。 為了充分發揮驅動器的潛力，驅動程序必須安裝在現有操作系統之上才能使用這種新的命令模式。 對於較老的操作系統上的很多人來說，這是一個問題。 幸運的是，M.2驅動器規格允許使用兩種模式中的任何一種。 這使得通過使用AHCI命令結構使現有計算機和技術更容易地採用新接口。 然後，隨著對NVMe命令結構的支持得到改進，軟件中可以使用與這種新命令模式相同的驅動器。 只需要警告，在兩種模式之間切換將需要對驅動器進行重新格式化。
功耗改進
移動電腦的運行時間根據電池的大小以及各種組件的耗電量而有所限制。 固態硬盤可以顯著降低存儲組件的能耗，從而延長電池使用時間，但仍有改進空間。 由於M.2 SSD接口是SATA 3.2規格的一部分，因此它還包含除界面之外的其他一些功能。 這包括一個名為DevSleep的新功能。 隨著越來越多的系統被設計成在關閉或關閉時進入睡眠模式，而不是完全關閉電源，因此當設備被喚醒時，電池上會持續吸取一些數據以保持快速恢復。 DevSleep通過創建一個新的低功耗狀態來減少像M.2 SSD這樣的設備所使用的電量。 這應該有助於延長處於睡眠狀態的系統的運行時間，而不是在兩次使用之間斷電。
引導問題
M.2接口是計算機存儲和提高計算機性能的強大補充。 儘管如此，早期實施還存在一些小問題。 為了從新界面獲得最佳性能，計算機必須使用PCI-Express總線，否則，其運行方式與現有的任何SATA 3.0驅動器相同。 這看起來不是什麼大問題，但實際上這是使用該功能的許多主板的問題。 當SSD驅動器用作根驅動器或引導驅動器時，SSD驅動器可提供最佳體驗。 問題是現有的Windows軟件在從PCI-Express總線引導而不是從SATA引導的許多驅動器中存在問題。 這意味著在快速安裝使用PCI-Express的M.2驅動器時，不會成為安裝操作系統或程序的主驅動器。 結果是一個快速的數據驅動器，但不是啟動驅動器。
並非所有的計算機和操作系統都有這個問題。 例如，Apple已經開發OS X以使用PCI-Express總線作為根分區。 這是因為在M.2規格定稿之前，蘋果公司在2013年的MacBook Air中將其SSD固態硬盤轉換為PCI-Express。 如果運行的硬件也可以，Microsoft已更新Windows 10以完全支持新的PCI-Express和NVMe驅動器。 如果支持硬件並安裝了外部驅動程序，舊版本的Windows可能會啟用。
如何使用M.2可以刪除其他功能
另一個值得關注的問題特別是台式機主板涉及到M.2接口如何連接到系統的其他部分。 您看到處理器與計算機其餘部分之間的PCI-Express通道數量有限。 為了使用兼容PCI-Express的M.2卡插槽，主板製造商必須將這些PCI-Express通道遠離系統上的其他組件。 這些PCI-Express通道如何在板上的器件之間分配是一個主要問題。 例如，一些製造商使用SATA端口共享PCI-Express通道。 因此，使用M.2驅動器插槽可能會帶走多達四個SATA插槽。 在其他情況下。 M.2可能會與其他PCI-Express擴展插槽共享這些通道。 請務必檢查主板是如何設計的，以確保使用M.2不會干擾其他SATA 硬盤驅動器 ， DVD或藍光驅動器或其他擴展卡的潛在使用。