A partir de um certo ponto, ficou claro que o padrão IDE/ATA estava chegando a seu limite e, que mudanças mais profundas só poderiam ser feitas com a introdução de um novo padrão. Surgiu então, o SATA (Serial ATA).

Assim como o PCI Express, o SATA é um barramento serial, onde é transmitido um único bit por vez em cada sentido. Isso elimina os problemas de sincronização e de interferência encontrados nas interfaces paralelas, permitindo que sejam usadas freqüências mais altas. Graças a isso, o cabo SATA é bastante fino, contendo apenas 7 pinos, dos quais 4 são usados para transmissão de dados (são necessários 2 fios para fechar cada um dos dois circuitos) e 3 são terras (ajudam a minimizar as interferências).

Figura 8 - Detalhe de um conector SATA

Os cabos SATA são bem mais práticos que os cabos IDE e não prejudicam o fluxo de ar dentro do gabinete. Os cabos podem ter até 1m de comprimento e cada porta SATA suporta um único dispositivo, ao contrário do padrão master/slave do IDE/ATA. Em decorrência disso, é comum que as placas-mãe ofereçam 4 portas SATA (ou mais), e somente duas portas para as placas de mais baixo custo.

No final, o ganho de desempenho permitido pela maior freqüência de transmissão, acaba superando a perda por transmitir um único bit por vez (ao invés de 16), fazendo com que, além de mais simples e barato, o padrão SATA seja mais rápido.

Existem três padrões de controladoras SATA, o SATA 150 (também chamado de SATA 1.5 Gbit/s ou SATA 1500), SATA 300 (SATA 3.0 Gbit/s ou SATA 3000) e, também o padrão SATA 600 (ou SATA 6.0 Gbit/s), que ainda encontra-se em desenvolvimento. Como o SATA utiliza dois canais separados, um para enviar e outro para receber dados, temos 150 ou 300 MB/s em cada sentido, e não 133 MB/s compartilhados, como no caso das interfaces ATA/133.

Os nomes SATA 300 e SATA 3000 indicam, respectivamente, a taxa de transferência, em MB/s e a taxa "bruta", em megabits. O SATA utiliza o sistema de codificação 8B/10B, o mesmo utilizado pelo barramento PCI Express, onde temos 2 bits adicionais de sinalização para cada 8 bits de dados. Esses bits adicionais substituem os sinais de sincronismo utilizados nas interfaces IDE/ATA, simplificando bastante o design e melhorando a confiabilidade do barramento. Dessa forma, a controladora transmite 3000 megabits, que devido à codificação correspondem a apenas 300 megabytes. Ou seja, não é um arredondamento!

As controladoras SATA 300 são popularmente denominadas de "SATA II" de forma que, os dois termos acabaram virando sinônimos. Contudo, originalmente, "SATA II" era o nome da associação de fabricantes que trabalhou no desenvolvimento dos padrões SATA (entre eles o SATA 300) e, não o nome de um padrão específico. Da mesma forma, o padrão de 600 MB/s chama-se SATA 600, e não "SATA III" ou "SATA IV". Mesmo os próprios fabricantes de HDs não costumam usar o termo "SATA II", já que ele é tecnicamente incorreto.

Outra curiosidade é que muitas placas-mãe antigas, equipadas com controladoras SATA 150 (como as baseadas no chipset VIA VT8237 e também nas primeiras revisões dos chipsets SiS 760 e SiS 964), apresentam problemas de compatibilidade com HDs SATA 300. Assim, a maioria dos HDs atuais oferecem a opção de usar um "modo de compatibilidade" (ativado através de um jumper), onde o HD passa a se comportar como um dispositivo SATA 150, de forma a garantir a compatibilidade. Observe na figura 9 as instruções impressas:

Figura 9 - Etiqueta de um HD da Samsung

Inicialmente, os HDs e placas-mãe com interfaces SATA eram mais caros, devido ao tradicional problema da escala de produção. Todo novo produto é, inicialmente mais caro que a geração anterior, simplesmente por que a produção é menor. A partir do momento em que passa a ser produzido em quantidade, o preço cai, até o ponto em que a geração anterior é descontinuada.

Quando os HDs SATA se popularizaram, o preço caiu em relação aos IDE. Atualmente, os HDs IDE são produzidos em escala cada vez menor e, por essa razão se tornaram mais caros e mais difíceis de encontrar do que os HDs SATA.

No caso dos micros antigos, uma opção possível é instalar uma controladora SATA. As controladoras mais baratas, com duas portas na versão PCI, já custam menos de 20 dólares no exterior e tendem a cair de preço também por aqui, tornando-se um ítem acessível, assim como as controladoras USB. Note que, o uso do barramento PCI limita a velocidade da controladora a 133 MB/s (um pouco menos na prática, já que o barramento PCI é compartilhado com outros dispositivos), todavia isso não chega a ser um problema ao se utilizar apenas um ou dois HDs.

Figura 10 - Interface PCI/SATA

Existem ainda, conversores (chamados de bridges), que permitem ligar um HD IDE, diretamente a uma porta SATA, mas esses são mais difíceis de encontrar e, geralmente mais caros que uma controladora SATA PCI.

Figura 11 - Interface SATA/IDE

Com o lançamento do SATA, os HDs e controladoras IDE/ATA passaram a ser chamadas de "PATA", abreviação de "Parallel ATA", ressaltando a diferença.