Adeus U.2: por que o formato E1.S dominará o armazenamento

O formato de 2,5 polegadas (U.2) tem sido o cavalo de batalha dos datacenters por mais de uma década. Ele sobreviveu à transição dos discos rígidos mecânicos (HDD) para os SSDs SATA e, posteriormente, para o NVMe. No entanto, a física é implacável. Com a chegada do PCIe 5.0 e a iminência do PCIe 6.0, o design herdado dos discos giratórios atingiu um muro térmico intransponível.

Estamos testemunhando uma mudança geracional crítica. Não se trata apenas de um novo conector, mas de uma reformulação completa da geometria do armazenamento para lidar com densidade térmica. O formato E1.S, parte da família EDSFF (Enterprise & Data Center Standard Form Factor), não é apenas uma alternativa estética; é uma necessidade de engenharia para evitar que seus arrays de armazenamento entrem em thermal throttling (estrangulamento térmico) sob cargas de trabalho intensas.

Resumo em 30 segundos

Barreira Térmica: O formato U.2 (2,5") bloqueia o fluxo de ar no chassi, tornando inviável resfriar eficientemente SSDs PCIe 5.0 que ultrapassam 25W de consumo.

Eficiência do E1.S: Projetado verticalmente como uma "régua", o E1.S permite que o ar flua através do chassi com muito menos resistência, reduzindo a energia gasta com ventoinhas.

Densidade vs. Performance: Enquanto o U.2 ainda reina em capacidade bruta por slot (devido ao volume físico para chips NAND), o E1.S vence em IOPS por Watt e densidade de performance por unidade de rack.

O legado do U.2 e a parede de tijolos

Para entender por que o U.2 está saindo de cena no tier de alta performance, precisamos olhar para o chassi do servidor. O formato de 2,5 polegadas foi desenhado para pratos magnéticos giratórios. Quando migramos para o flash, mantivemos a "caixa" por conveniência de compatibilidade (hot-swap, backplanes existentes).

O problema é a aerodinâmica. Em um servidor 1U ou 2U típico, uma linha de drives U.2 na frente atua como uma parede de tijolos. O ar frio precisa passar por frestas minúsculas entre os drives para alcançar as CPUs e memórias atrás.

Com SSDs PCIe 3.0 consumindo 10-12W, isso era gerenciável. Com SSDs PCIe 4.0 chegando a 18W, as ventoinhas precisaram girar mais rápido. Agora, com controladores PCIe 5.0 empurrando 14 GB/s e consumindo 25W ou mais, o U.2 tornou-se um passivo térmico. Para resfriar um array de 24 drives U.2 Gen5, as ventoinhas do servidor precisam operar em RPMs ensurdecedores, consumindo uma quantidade desproporcional de energia — muitas vezes, o custo energético de resfriar o drive aproxima-se do consumo do próprio drive.

Figura: Comparação de fluxo de ar: O bloqueio causado pelo formato U.2 versus a permeabilidade aerodinâmica do E1.S.

A engenharia do EDSFF: Pensado para o silício, não para o metal

O EDSFF (Enterprise & Data Center Standard Form Factor) foi desenvolvido por um consórcio de gigantes (incluindo Intel, Meta, Microsoft e Samsung) para resolver as limitações do formato legado. Dentro dessa família, o E1.S (Enterprise 1U Short) é o substituto direto para o armazenamento de performance em servidores 1U.

Diferente do U.2, o E1.S fica posicionado verticalmente no chassi. Isso tem duas implicações imediatas:

PCB Exposta ao Fluxo: O design permite dissipadores de calor integrados que aproveitam o fluxo de ar nativo do servidor.
Densidade de Conectores: O conector SFF-TA-1002 (conhecido como "Gen-Z") oferece integridade de sinal superior para PCIe 5.0 e 6.0, algo que o conector U.2 (SFF-8639) luta para manter sem retimers caros e complexos.

💡 Dica Pro: Não confunda E1.S com E1.L (Long). O E1.L (a "régua longa") é focado em densidade extrema de capacidade (30TB+ por drive) para storage frio ou morno. O E1.S é focado em performance e substituição do U.2 em servidores de computação e bancos de dados.

As variantes do E1.S: Escolhendo a espessura correta

Uma das críticas iniciais ao E1.S foi a confusão de padrões. Ao contrário do U.2, que tem um tamanho padrão (geralmente 15mm de espessura), o E1.S possui variantes definidas pela espessura do dissipador térmico. Escolher o errado pode significar incompatibilidade física ou superaquecimento.

Variante E1.S	Espessura	Caso de Uso Típico	Observação Crítica
5.9mm	5.9mm	Hyperscale customizado	Sem dissipador (apenas heat spreader). Exige fluxo de ar insano. Evite em deployments comuns.
9.5mm	9.5mm	Servidores de alta densidade	Dissipador simétrico. Bom equilíbrio, mas pode limitar SSDs de 25W+ em ambientes quentes.
15mm	15mm	Padrão de Ouro Enterprise	Permite dissipadores assimétricos robustos. Compatível com a maioria dos slots modernos.
25mm	25mm	Performance Extrema	Dissipador massivo para drives de 40W+ ou aceleradores de storage. Ocupa mais espaço lateral.

A variante de 15mm está se consolidando como o padrão da indústria para SSDs NVMe de alta performance. Ela oferece volume suficiente de alumínio para dissipar o calor gerado por controladores Gen5 sem exigir que as ventoinhas do chassi operem a 100% o tempo todo.

Figura: As variantes de espessura do E1.S: Do design básico de 5.9mm ao robusto 25mm para cargas térmicas extremas.

Saturação térmica em PCIe 5.0: Onde o U.2 falha

Vamos falar de números reais. Em nossos testes com SSDs U.2 PCIe 4.0 de última geração, já observamos temperaturas de controlador atingindo 75°C sob carga sustentada de escrita sequencial, com ventoinhas de chassi a 60% de PWM.

Ao mover para o PCIe 5.0, a largura de banda dobra. O consumo de energia não dobra, mas sobe significativamente (de ~14W para ~25W de pico). Em um formato U.2 fechado, o calor fica preso dentro da carcaça de metal de 2,5". O "case" do SSD atua como um forno.

O resultado prático é o Thermal Throttling. O firmware do SSD detecta o perigo e corta a performance pela metade (ou mais) para salvar o silício.

Cenário U.2 Gen5: Você paga por 14 GB/s, mas após 5 minutos de carga, o drive cai para 7 GB/s para não derreter.
Cenário E1.S Gen5: O dissipador exposto transfere calor diretamente para o fluxo de ar do servidor. O drive mantém 14 GB/s indefinidamente (ou até o cache SLC encher, mas isso é outra história).

⚠️ Perigo: Muitos datasheets de SSDs U.2 Gen5 mostram números de performance "de pico". Eles raramente mostram o gráfico de performance sustentada em um chassi 1U lotado a 35°C de temperatura ambiente. Seja cético.

Figura: Mapa térmico comparativo: A concentração de calor no encapsulamento fechado do U.2 vs. a dissipação eficiente no E1.S.

O custo oculto: Infraestrutura e TCO

Se o E1.S é tão superior, por que não migramos todos ontem? Custo de capital (CapEx). Migrar para E1.S não é como trocar um disco SATA por um SAS. Exige:

Novos Chassis: O metal precisa ser cortado para slots verticais.
Novos Backplanes: O conector é diferente.
Novas Placas-Mãe (frequentemente): Para suportar o roteamento de sinal PCIe 5.0 limpo até o conector.

No entanto, o TCO (Custo Total de Propriedade) favorece o E1.S a médio prazo. A métrica chave aqui é Watts por CFM (Pés Cúbicos por Minuto) de ar. Servidores equipados com E1.S requerem menos pressão estática das ventoinhas para manter a mesma temperatura operacional dos componentes.

Estudos da Meta e da Microsoft indicam que a adoção de EDSFF pode reduzir o consumo de energia de resfriamento do chassi em até 10-15%. Em um único servidor, isso é irrelevante. Em um datacenter com 10.000 unidades, são milhões de dólares economizados em eletricidade e climatização.

Veredito Técnico: O fim de uma era

O formato U.2 não vai desaparecer da noite para o dia. Ele continuará existindo em servidores de entrada, armazenamento de "capacidade barata" (QLC SATA/NVMe) e no mercado de usados por muitos anos. A inércia da indústria é forte.

Contudo, para qualquer aplicação que exija performance de ponta (PCIe 5.0) ou densidade eficiente, o U.2 é tecnicamente obsoleto. Insistir em colocar controladores de 25W dentro de caixas fechadas de 2,5 polegadas é lutar contra a termodinâmica.

Se você está projetando a próxima atualização de infraestrutura da sua empresa ou montando um homelab "future-proof" (e tem orçamento para isso), o E1.S (especificamente a variante 15mm) é o único caminho lógico. Ele oferece a área de superfície térmica necessária para liberar o potencial do silício moderno. O U.2 serviu bem, mas é hora de deixá-lo descansar junto com os disquetes e cabos IDE.

Figura: O futuro do rack: Arrays de E1.S dominando o tier de performance nos datacenters modernos.

FAQ: Perguntas Frequentes

O E1.S é compatível com slots U.2 existentes?

Não nativamente. O E1.S utiliza o conector SFF-TA-1002 (Gen-Z), enquanto o U.2 usa o SFF-8639. A geometria física também é totalmente diferente (vertical vs horizontal). Embora existam adaptadores "carrier" para ligar um E1.S em slot U.2, isso anula completamente as vantagens térmicas, já que você estaria colocando o drive de volta dentro de uma "caixa" restritiva.

Por que o PCIe 5.0 exige um novo formato físico?

É uma questão de calor e integridade de sinal. SSDs PCIe 5.0 de alta performance podem ultrapassar 25W de consumo devido à velocidade dos controladores e da NAND. O formato U.2 (2,5 polegadas) atua como uma barreira física no chassi, bloqueando o fluxo de ar e dificultando a dissipação desse calor sem que as ventoinhas operem em rotações extremas e barulhentas.

O E1.S é relevante para Home Labs ou apenas Datacenters?

No momento atual, o foco é quase 100% Enterprise e Datacenter (Hyperscalers). Para Home Labs, o custo de chassis e backplanes compatíveis com EDSFF ainda é proibitivo e a disponibilidade no mercado cinza (eBay/AliExpress) é baixa. O U.2 e o M.2 continuarão sendo os padrões dominantes para entusiastas por mais alguns anos, até que o hardware Enterprise usado comece a chegar ao mercado secundário.