Помимо внедрения для передачи данных более скоростной физической шины PCI Express спецификация SATA 3.2 предлагает и ещё одно важное усовершенствование – введение нового логического протокола NVMe вместо устаревшего AHCI. Старый протокол изначально был разработан для механических жёстких дисков и потому не предполагает возможность параллельной обработки запросов доступа к данным. Новый же механизм NVMe предназначается специально для шины PCI Express и накопителей, построенных на базе энергонезависимой памяти. В отличие от AHCI, он учитывает все особенности SSD: их низкую латентность и параллелизм архитектуры. Более того, в нём также принята во внимание и многопоточность современных платформ. Поэтому NVMe поддерживает множественные очереди команд с практически неограниченной глубиной, новые способы обработки прерываний и прочие техники, которые ощутимо увеличивают эффективность задействования физической шины в современных системах при подключении к ней именно твердотельных накопителей. Таким образом, у производителя, желающего выпустить перспективный SSD с интерфейсом PCI Express открывается масса вариантов. Накопитель можно сделать в виде простой PCI Express платы, в виде карты M.2 или в виде модуля, подключаемого через интерфейс SATA Express. При этом логически SSD может работать как по традиционному протоколу AHCI, так и по новомодному NVMe. Каждый вариант имеет свои плюсы и минусы. Поддержка слотов M.2 и портов SATA Express уже существует, например, в интеловских наборах логики девятого поколения – Z97 и H97. Конкретнее, в них предусмотрено два высокоскоростных канала, которые могут работать либо в режиме двух портов SATA, либо двух линий PCI Express 2.0, и благодаря этому после мультиплексирования в единый интерфейс хорошо подходят для реализации одного порта SATA Express, либо слота M.2.
Протокол AHCI поддерживался всеми актуальными на тот момент операционными системами, а врождённый драйвер NVMe появился лишь в Windows 8.1 и Windows Server 2012 R2, в остальных же случаях требовалось внедрение в ядро ОС дополнительных компонентов. На уровне же UEFI материнских плат в большинстве случаев поддержки NVMe вообще не было, поэтому с накопителей, использующих этот протокол загрузка ОС была невозможна.
При использовании слота PCI Express 2.0 x2/x4, реализованного средствами чипсета, из-за нехватки линий PCI Express в современных системах они представлены далеко не на всех платах, а там, где они есть, они, скорее всего, работают через дополнительные свитчи. При использовании слота слота PCI Express 3.0x16, реализованного средствами процессора - такой вариант, естественно, производительнее, так как на магистрали между SSD и процессором отсутствуют какие бы то ни было промежуточные пункты (свитч, чипсет).