傳統的機械硬碟或者固態硬碟（SSD），通過 SATA （串行）連接南橋晶片，其速率收到 SATA 帶寬限制。其中 SATA 2 帶寬為 3Gb/s，而 SATA 3 帶寬為 6Gb/s。
SATA 有兩種工作模式可以選擇：ATA 和 AHCI。其中 ATA 是硬體模擬傳統 IDE 的一種方法，表面是串行接口，實際還是 IDE 運行方式。AHCI 則是一種新的傳輸模式，專門為 SATA 接口設計，可讓 SATA 存儲設備激活高級 SATA 功能，例如原生指令隊列及熱插拔，傳輸數據更快捷有效。
AHCI 的核心是 NCQ 技術，是一種用於改進高負荷下硬碟的性能和穩定性的技術。當用戶的應用程式發送多條指令到用戶的硬碟，NCQ 技術可以優化完成這些指令的順序，降低機械負荷，達到提升性能的目的。 NCQ 技術是一種使硬碟內部優化工作負荷執行順序，通過對內部隊列中的命令進行重新排序，實現智能數據管理，從而改善硬碟因機械部件受到的各種性能制約。
可以看出，SATA 接口與 AHCI 標準其實是為高延遲的機械硬碟而設計的，在 SSD 時代依然是主流。早期 SSD 性能不高加上容量小，不覺得有什麼問題，但是隨著 SSD 的性能逐漸增強，這些標準已經成為限制 SSD 的一大瓶頸，專為機械硬碟而設計的 AHCI 標準並不適合低延時的 SSD。
業界早就意識到了這一問題，2009 年下半年 Intel 領導的 NVMe 技術工作正式啟動，小組成員包括美光、三星、戴爾、Marvell 等 90 多家公司，目的就是為 SSD 建立新的存儲規範標準，讓它在老舊的 SATA 與 AHCI 中解放出來。
2011年3月，來自業界各成員公司合作開發的「NVM express 規範」1.0 版正式出爐，該標準針對快閃記憶體存儲的特點量身定製，解除了舊標準施加在 SSD 上的各種限制。該規範的第 1.1 版於2012年10月11日發布，1.2 版於2014年11月發布，目前最新的版本是2017年10月發布的 1.3a。
NVMe 標準使用原生 PCI-E 通道與 CPU 直連，可以免去 SATA 的外置控制器（PCH）與 CPU 通信所帶來的延時。需要特彆強調的是，NVMe 是一種總線傳輸協議規範，並不是接口。目前常見的 NVMe SSD 有 M.2 和 PCI-E 兩種接口。