为什么 SATA 要单独供电，而不像 USB 供电和数据一条线？
你这个问题问得非常到位，也触及到了数据传输和电源供应的根本区别。USB 和 SATA 在设计之初，它们的定位和应用场景就有很大不同，这直接导致了供电和数据线设计上的差异。
咱们就从这俩“亲戚”身上的不同说起，一步步捋清楚。
USB：万能的“即插即用”瑞士军刀
USB（Universal Serial Bus），从名字上就能看出来，它的核心是“通用”和“串行”。设计USB的初衷，就是为了替代各种繁杂的接口，让外设连接变得简单、统一。键盘、鼠标、摄像头、U盘、移动硬盘，甚至小型的打印机，都能通过USB来连接。
你有没有想过，为什么咱们用USB充电宝给手机充电，或者用电脑给U盘供电，都不需要另外拉一根电源线？这正是USB设计上的一大亮点：集成供电和数据传输。
供电能力： USB接口的设计，就是包含了供电功能的。早期的USB 1.0/2.0，每口能提供5V电压，电流在500mA左右。后来USB 3.0/3.1/3.2电流提升到900mA，再到USB PD（Power Delivery）协议，更是能提供高达240W的功率，足以给笔记本电脑充电。这种设计，就是为了方便用户，让各种外设都能“自给自足”，降低了连接的复杂度。
数据传输： USB同时也是一条数据线，采用的是串行传输。它定义了数据信号的传输方式和协议，让各种设备之间能够互相通信。
为什么能做到“一条线”？ USB的数据线和供电线路是分别传输的，但它们被整合在同一根USB线缆中，并且通过USB接口的特定引脚来实现连接。USB线缆内部通常有四根线：两根是供电线（VBUS和GND），两根是数据线（D+和D）。当然，USB 3.0及以上版本会有更多的数据线。
SATA：专注“高性能”的存储接口
SATA（Serial ATA），顾名思义，也是串行接口，但它的定位和USB完全不同。SATA的主要目标是连接电脑内部的存储设备，比如机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。这些设备通常需要比USB外设更高的供电功率和更稳定的数据传输。
你可能会注意到，SATA硬盘后面通常有两个接口：一个细长的是数据接口，另一个宽一些的是供电接口。为什么要把供电和数据分开呢？这背后有几个关键原因：
1. 供电需求差异巨大：
机械硬盘（HDD）： 尤其是3.5英寸的机械硬盘，启动和运行时需要相对较大的电流。一个典型的3.5英寸HDD在启动时可能需要1.5A甚至更多的电流，运行时也需要几百毫安。如果把这么大的电流信号混在USB那样的数据线上，不仅会产生严重的信号干扰，还会对USB接口的稳定性造成巨大压力。USB接口的设计，尤其是早期，并没有考虑承担如此大的持续电流。
固态硬盘（SSD）： 虽然SSD比HDD功耗低，但同样需要稳定的供电。对于高性能的SSD，尤其是在高负载读写时，对供电的稳定性和响应速度也有较高的要求。
2. 信号完整性和干扰：
高带宽数据传输： SATA接口设计之初就考虑到高速度（SATA III最高6Gbps）的数据传输。数据线需要非常干净、不受干扰的信号环境才能保证传输的准确性和稳定性。
电源线干扰： 电源线在传输电流时会产生电磁场，这种电磁场如果靠近数据线，就会产生电磁干扰（EMI）。如果将供电和数据线集成在同一根线上，尤其是在大电流传输时，对高速数据信号的干扰会非常严重，可能导致数据错误、传输速率下降甚至连接中断。
物理隔离： 将供电线和数据线物理上分开，并使用不同的线缆或接口，可以最大程度地降低它们之间的电磁耦合和干扰，确保数据传输的纯净和稳定。
3. 连接器设计和承载能力：
SATA电源接口： SATA电源接口（称为SATA Power Connector）设计得比较宽大，通常有15个引脚。这些引脚粗细不一，专门用于承载不同电压和电流。例如，它提供+3.3V、+5V和+12V电压，而且能够提供远超USB接口的电流能力。+12V就是驱动硬盘电机的主要电压。
SATA数据接口： SATA数据接口（称为SATA Data Connector）则非常细小，只有7个引脚，专门用于传输高速差分信号，对信号纯净度要求极高。
区分与便捷： 这种物理上的区分，也使得用户在安装或更换硬盘时，不容易插错。电源接口和数据接口的形状是不同的，强行插错是插不进去的。
4. 历史原因与演进：
SATA是在PATA（并行ATA，也叫IDE）接口的基础上发展而来的。PATA接口本身就是将供电和数据分开的。当SATA从PATA转向串行传输时，为了兼容性、简化布线以及满足更高级的供电需求，依然保留了独立的供电接口设计。
USB的设计则更侧重于“外设”和“便利性”，一开始就考虑到了供电的需求，因为它连接的很多设备本身就不需要很大的功率，而且用户不希望为这些小设备单独接电源。
总结一下，为什么SATA要单独供电，而USB可以一条线？
USB 旨在提供一个通用、集成的接口，方便连接各种低功耗外设，所以集成供电是为了提升用户体验和简化连接。
SATA 主要用于连接电脑内部的高性能存储设备，这些设备往往需要比USB外设更高的、更稳定的电流，并且需要极高的信号纯净度来保证高速数据传输。将供电和数据线分开，能够有效地隔离电磁干扰，保证数据传输的稳定性和可靠性，同时物理上的区分也更符合其作为内部组件的定位。
你可以把USB想象成一条多功能的小河，能载着各种小船（数据）和提供一点点饮用水（供电）。而SATA则更像是一条专门的高速公路，需要独立的、强大的动力车道（电源线）来驱动重型卡车（硬盘），确保它们能快速、安全地把货物（数据）运送到目的地。
所以，虽然它们都是串行接口，但各自的设计哲学和应用场景，造就了它们在供电和数据线处理上的巨大差异。
咱们就从这俩“亲戚”身上的不同说起，一步步捋清楚。
USB：万能的“即插即用”瑞士军刀
USB（Universal Serial Bus），从名字上就能看出来，它的核心是“通用”和“串行”。设计USB的初衷，就是为了替代各种繁杂的接口，让外设连接变得简单、统一。键盘、鼠标、摄像头、U盘、移动硬盘，甚至小型的打印机，都能通过USB来连接。
你有没有想过，为什么咱们用USB充电宝给手机充电，或者用电脑给U盘供电，都不需要另外拉一根电源线？这正是USB设计上的一大亮点：集成供电和数据传输。
供电能力： USB接口的设计，就是包含了供电功能的。早期的USB 1.0/2.0，每口能提供5V电压，电流在500mA左右。后来USB 3.0/3.1/3.2电流提升到900mA，再到USB PD（Power Delivery）协议，更是能提供高达240W的功率，足以给笔记本电脑充电。这种设计，就是为了方便用户，让各种外设都能“自给自足”，降低了连接的复杂度。
数据传输： USB同时也是一条数据线，采用的是串行传输。它定义了数据信号的传输方式和协议，让各种设备之间能够互相通信。
为什么能做到“一条线”？ USB的数据线和供电线路是分别传输的，但它们被整合在同一根USB线缆中，并且通过USB接口的特定引脚来实现连接。USB线缆内部通常有四根线：两根是供电线（VBUS和GND），两根是数据线（D+和D）。当然，USB 3.0及以上版本会有更多的数据线。
SATA：专注“高性能”的存储接口
SATA（Serial ATA），顾名思义，也是串行接口，但它的定位和USB完全不同。SATA的主要目标是连接电脑内部的存储设备，比如机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。这些设备通常需要比USB外设更高的供电功率和更稳定的数据传输。
你可能会注意到，SATA硬盘后面通常有两个接口：一个细长的是数据接口，另一个宽一些的是供电接口。为什么要把供电和数据分开呢？这背后有几个关键原因：
1. 供电需求差异巨大：
机械硬盘（HDD）： 尤其是3.5英寸的机械硬盘，启动和运行时需要相对较大的电流。一个典型的3.5英寸HDD在启动时可能需要1.5A甚至更多的电流，运行时也需要几百毫安。如果把这么大的电流信号混在USB那样的数据线上，不仅会产生严重的信号干扰，还会对USB接口的稳定性造成巨大压力。USB接口的设计，尤其是早期，并没有考虑承担如此大的持续电流。
固态硬盘（SSD）： 虽然SSD比HDD功耗低，但同样需要稳定的供电。对于高性能的SSD，尤其是在高负载读写时，对供电的稳定性和响应速度也有较高的要求。
2. 信号完整性和干扰：
高带宽数据传输： SATA接口设计之初就考虑到高速度（SATA III最高6Gbps）的数据传输。数据线需要非常干净、不受干扰的信号环境才能保证传输的准确性和稳定性。
电源线干扰： 电源线在传输电流时会产生电磁场，这种电磁场如果靠近数据线，就会产生电磁干扰（EMI）。如果将供电和数据线集成在同一根线上，尤其是在大电流传输时，对高速数据信号的干扰会非常严重，可能导致数据错误、传输速率下降甚至连接中断。
物理隔离： 将供电线和数据线物理上分开，并使用不同的线缆或接口，可以最大程度地降低它们之间的电磁耦合和干扰，确保数据传输的纯净和稳定。
3. 连接器设计和承载能力：
SATA电源接口： SATA电源接口（称为SATA Power Connector）设计得比较宽大，通常有15个引脚。这些引脚粗细不一，专门用于承载不同电压和电流。例如，它提供+3.3V、+5V和+12V电压，而且能够提供远超USB接口的电流能力。+12V就是驱动硬盘电机的主要电压。
SATA数据接口： SATA数据接口（称为SATA Data Connector）则非常细小，只有7个引脚，专门用于传输高速差分信号，对信号纯净度要求极高。
区分与便捷： 这种物理上的区分，也使得用户在安装或更换硬盘时，不容易插错。电源接口和数据接口的形状是不同的，强行插错是插不进去的。
4. 历史原因与演进：
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USB的设计则更侧重于“外设”和“便利性”，一开始就考虑到了供电的需求，因为它连接的很多设备本身就不需要很大的功率，而且用户不希望为这些小设备单独接电源。
总结一下，为什么SATA要单独供电，而USB可以一条线？
USB 旨在提供一个通用、集成的接口，方便连接各种低功耗外设，所以集成供电是为了提升用户体验和简化连接。
SATA 主要用于连接电脑内部的高性能存储设备，这些设备往往需要比USB外设更高的、更稳定的电流，并且需要极高的信号纯净度来保证高速数据传输。将供电和数据线分开，能够有效地隔离电磁干扰，保证数据传输的稳定性和可靠性，同时物理上的区分也更符合其作为内部组件的定位。
你可以把USB想象成一条多功能的小河，能载着各种小船（数据）和提供一点点饮用水（供电）。而SATA则更像是一条专门的高速公路，需要独立的、强大的动力车道（电源线）来驱动重型卡车（硬盘），确保它们能快速、安全地把货物（数据）运送到目的地。
所以，虽然它们都是串行接口，但各自的设计哲学和应用场景，造就了它们在供电和数据线处理上的巨大差异。
网友意见
这是啥情况？连 @沈万马 这种老大都回答不到点上……
知乎惯例，先问是不是，再问为什么。
单说存储设备的话，现在是大家都用笔记本，2.5寸移动硬盘，固态硬盘，忘了还有3.5寸的移动硬盘么？哪个3.5寸的USB硬盘是USB/供电一根线的？
就算是2.5寸硬盘，也是现在硬盘功耗低了，USB 3.0流行之后电源供应电流增大了。USB 2.0的时候，单个USB接口只能供应0.5A 5V，部分大容量的笔记本硬盘带不动很常见的。例如HGST的5K1000 1TB：
所以有段时间，很多移动硬盘盒标配的数据线是这样的：
直到USB 3.0普及，单口最大提供0.9A电流，这样的数据线才逐渐淘汰。当然，USB 3.1最大允许提供20V/5A=100W功率，理论上3.5寸的移动硬盘终于可以不带电源适配器使用。
SATA出来的时候很明确是给电脑硬盘用的，SATA Gen1是2000年底制定，同期的硬盘以希捷为例，酷鱼7200.7是什么规格？容量从40G~200G，160G NCQ版本对电源的需求是启动期间12V 2.8A，瞬时功耗33.6W，正常工作时寻道功耗12.5W。
如果数据线和电源线做在一起，那就意味着主板供电。按照一台电脑最多4个硬盘考虑，最大峰值 11.2A的12V电流，差不多相当于多给一个130W的CPU供电。就算采用RAID卡常见的硬盘延迟启动而且每次只启动一个硬盘，也需要12.5*3+33.6=71.1W，比现在单个7700的CPU TDP都高——然而2000年期间，Intel最顶级的P3 1.13G，TDP不过33W，所以，如果主板连4个硬盘，延迟启动需要多个两个CPU供电，要是允许同时启动的话需要多给4个CPU供电。这对当时的主板设计来说，几乎是Mission Impossible。
至于其它答案里面说内外区别的，有的答案提到过E-SATA了，更早的SCSI，差不多时期的SAS都有外置接口，但都没有提供电源——实在是主板提供不起。到现在的雷电/USB 3.1，才算制定出可以提供100W功耗的对外供电接口。
如果不限定存储设备，再考虑其它使用USB接口的设备，大家常见的打印机、扫描仪，工厂、研究所、医院一大堆各种使用USB接口的检测、控制设备，有几个是完全由USB接口供电不需要外接电源的？
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