SATA是Serial ATA的縮寫，即串行ATA，其實SATA是接口系列，包括SATA、eSATA（External Serial ATA）、mSATA和M.2(取代mSATA)等多種類型，管腳數量各不相同。
各類SATA接口實物闆卡
- SATA：理論最高速度為6 Gbit/s（SATA3.0），實際傳輸速度在500 MB/s左右。
- eSATA：理論最高速度也為6 Gbit/s，它的傳輸速度與SATA相同。eSATA接口連接配接外部儲存設備，可以使用更長的線纜，一般支援2米到5米以上的線纜長度。
- mSATA：理論最高速度為6 Gbit/s，通常用于連接配接固态硬碟（SSD）或者短小輕便的主機闆裝置，實際的傳輸速度在500 MB/s左右。
- M.2：傳輸速度最快的一種，可達到32 Gbit/s，也有低速的M.2接口，速度僅為2.5 Gbit/s。M.2接口适用于連接配接高性能的儲存設備，如SSD等。
SATA接口接口分為信号與電源兩部分。如圖1，SATA實體接口示意圖（a）為硬碟裝置信号部分連接配接器，（b）為裝置供電部分連機器（c）（d）是分别是電纜部分的信号、電源連接配接器，（e）是主機部分的電纜連接配接器，（f）和（g）是電纜與插座連接配接的示意圖。
SATA實體接口示意圖
SATA接口定義
SATA接口的信号部分由7根電纜線組成，其中3根地線，可以削弱消除串行電纜間的幹擾，另外4根為兩兩差分的信号線，分别起到發送與接收的作用。電源供電部分共有15根電纜，分别提供3.3V，5V，12V電源。如，電纜管腳配置設定圖。
eSATA資料線
SATA的連接配接器一般固定在主機闆或硬碟上，連接配接時需要打開機箱以便固定連接配接，而eSATA的連接配接器通常在機箱外部，不需要打開機箱即可連接配接。SATA連接配接器使用的是較短的内部線纜，約不超過1米，而eSATA連接配接器則使用長度較長的鋼絲膜屏蔽信号線，最長可達2米以上。
eSATA接口
mSATA接口原理圖--信号定義
mSATA卡
M.2接口是為超極本（Ultrabook）量身定做的新一代接口标準，以取代原來的mSATA接口。無論是更小巧的規格尺寸，還是更高的傳輸性能，M.2都遠勝于mSATA。M.2接口有兩種類型：Socket 2（B key——ngff）和Socket 3（M key——nvme），其中Socket2支援SATA、PCI-E X2接口，而如果采用PCI-E ×2接口标準，最大的讀取速度可以達到700MB/s，寫入也能達到550MB/s。而其中的Socket 3可支援PCI-E ×4接口，理論帶寬可達4GB/s。
M.2
M.2接口有B key和M Key，那理所當然對應到SSD上面分别就有B key和M Key，這個很好了解，然而SSD的接口除了B key和M Key之外，還有兩個接口都通用的B&M Key，它等于把B key和M Key防呆設計都去掉，是以它能插在B key和M Key上，那目前市面上的M.2 SSD隻要走SATA通道的全部都是采用B&M Key，可以相容B key和M Key插槽，而走PCIe通道的則絕大多數都采用M Key接口，隻有少數的是B&M Key，至于單獨采用B key的SSD目前還沒見過，是以就忽略它吧。
PCB走線注意事項：
高速差分訊号設計規則包括：
SATA訊号的上升時間約為100ps，如此快的上升時間，再加上有限的電信号傳輸速度，是以即使很短的走線也必須當成傳輸線來對待，處理不好，将會導緻PCB無法工作或者工作起來時好時壞。為保證采用FR4 PCB闆的SATA設計能正常工作，必須遵守下面列出的FR4 PCB布局布線規則。這些規則可分為兩大類：設計使用差分訊号和避免阻抗不比對。
1．SATA是高速差分訊号，一個SATA連接配接包含一個發送訊号對和一個接收訊号對，這些差分訊号的走線長度差别應小于5mil。使差分對的走線長度保持一緻非常重要，不比對的走線長度會減少信号之間的內插補點，增加誤碼率，而且還會産生共模噪音，因而增加EMI輻射。差分訊号線對應該在電路闆表層并排走線(微帶線)，如果差分訊号線對必須在不同的層走線，那麼過孔兩側的走線長度必須保持一緻。
2．差分訊号線對的走線不能太靠近，建議走線間距是走線相對于參考平面高度的6至10倍(最好是10倍)。
3．為減少EMI，差分對的走線間距不要超過150mil。
4．SATA差分對的差分阻抗必須為100歐姆。
5．為減少串擾，同一層其它訊号與差分訊号線對之間的間距至少為走線相對于參考平面高度的10至15倍。
6．在Gb位元傳輸速度的差分訊号上不要使用測試點。
避免阻抗不比對的設計規則包括：
1．注意避免不正确的走線寬度和走線相對于參考平面的高度，走線寬度和走線相對于參考平面的高度決定走線阻抗。
2．保持完整的參考平面。在高速訊号走線兩側，走線相對于參考平面高度10倍距離範圍内，參考平面不應被切斷或有挖空的區域。
3．采用寬度過窄以緻無法可靠蝕刻的走線，經常會導緻走線的寬度或高度産生變化，因而産生問題。最小的走線寬度和走線相對于參考平面的高度應為4mil。
4．采用0402封裝的10nF電容器，盡量減少走線寬度與電容器焊盤寬度的差别。
5．盡可能在同一層走線，如果一定要改變走線層，則必須保證走線層改變後仍有合适的回流路徑。
6．注意避免與線路阻抗不比對的連接配接器阻抗設計。Gb位元訊号需要經過特殊設計、與受控阻抗相比對的連接配接器。
7．盡可能用表面安裝元件來替代穿孔插裝元件。使元件接腳長度盡量短，切短過長的接腳應作為PCB制作制程的一部份。
8．盡量保證高速訊号走線與同一層其它走線或電路闆組成部份(如闆邊緣、安裝孔等)之間的間距不小于走線相對參考平面高度的10倍。
9．不要在高速訊号走線上放置測試點(小焊盤或過孔)。
10．確定PCB制作過程中不在高速訊号走線相對于參考平面10倍距離内增加取樣點(Thieving)。
遵循上述通用規則有助于確定設計獲得成功。