O fim do U.2? Por que o formato E3.S é obrigatório para o NVMe Gen5

A indústria de armazenamento corporativo e de servidores high-end atingiu um ponto de inflexão física. Durante a última década, nos acostumamos a ver SSDs NVMe encapsulados no formato de 2,5 polegadas (U.2), uma herança direta dos discos mecânicos (HDD) de notebooks. Funcionou bem para o PCIe Gen3 e sobreviveu ao Gen4, mas com a chegada do PCIe Gen5 e a iminência do Gen6, a física se tornou implacável.

O problema não é apenas a velocidade de transferência sequencial de 14 GB/s; é o calor e a integridade do sinal necessários para manter essa velocidade. O formato U.2 tornou-se um gargalo térmico e elétrico. É aqui que entra o EDSFF (Enterprise & Datacenter Standard Form Factor), especificamente a variante E3.S, que promete aposentar as baias de 2,5 polegadas de uma vez por todas.

Resumo em 30 segundos

• Barreira Térmica: O formato U.2 (2,5") bloqueia o fluxo de ar no chassi, tornando inviável resfriar eficientemente SSDs Gen5 que consomem acima de 25W.
• Integridade de Sinal: O conector legado do U.2 (SFF-8639) gera muito ruído elétrico para as frequências do PCIe 5.0 e 6.0, enquanto o novo conector do E3.S (SFF-TA-1002) foi desenhado para isso.
• Densidade Superior: O E3.S permite maior capacidade por unidade de rack (1U/2U) devido ao seu design vertical fino, otimizando o TCO (Custo Total de Propriedade).

O gargalo térmico do formato de 2,5 polegadas

Para entender por que o U.2 está morrendo, precisamos olhar para a termodinâmica de um servidor moderno. O formato de 2,5 polegadas é, essencialmente, um tijolo horizontal inserido na frente do servidor. Em um chassi 1U ou 2U, esses drives são empilhados ou colocados lado a lado, criando uma parede que obstrui a entrada de ar fresco que deveria resfriar não apenas os discos, mas as CPUs e memórias situadas atrás do backplane.

Com SSDs PCIe Gen3 consumindo cerca de 10-14W, isso era gerenciável. No entanto, controladores NVMe Gen5 de alta performance, como os baseados em Phison E26 ou soluções proprietárias da Samsung e Kioxia, podem facilmente ultrapassar picos de 25W a 30W sob carga sustentada de escrita aleatória 4K.

⚠️ Perigo: Tentar resfriar um array de 24 SSDs U.2 Gen5 exige que as ventoinhas do servidor operem em RPMs extremas, aumentando drasticamente o consumo de energia apenas para refrigeração (o chamado "parasitic power"), o que destrói a eficiência energética do data center.

Figura: Comparação de fluxo de ar: O bloqueio causado pelo formato U.2 (topo) versus a eficiência aerodinâmica do E3.S (fundo).

Anatomia do EDSFF E3.S e a vantagem do conector

O EDSFF, muitas vezes chamado de "Ruler" (régua) em suas primeiras iterações longas (E1.L), evoluiu. Para a substituição direta do U.2 em servidores de uso geral, a indústria padronizou o E3, especificamente o E3.S (Short).

Diferente do U.2, que é uma caixa fechada, o E3.S foi projetado como um dissipador de calor integrado. O case metálico do SSD atua como o próprio heatsink, e suas dimensões (aproximadamente 3 polegadas de altura, daí o nome E3) permitem que ele seja montado verticalmente em um chassi 1U ou 2U.

O segredo está no conector: SFF-TA-1002

A maior mudança, contudo, é invisível a olho nu. O conector U.2 utiliza o padrão SFF-8639. Embora robusto, ele foi uma adaptação do SAS/SATA para carregar sinais PCIe. Ele possui limitações severas de impedância e crosstalk (interferência entre trilhas) em altas frequências.

O E3.S utiliza o conector SFF-TA-1002 (também conhecido como conector "Gen-Z"). Este conector foi desenhado do zero para suportar as taxas de sinalização do PCIe Gen5 (32 GT/s) e do futuro PCIe Gen6 (64 GT/s PAM4).

Figura: Detalhe do conector SFF-TA-1002 (direita) projetado para alta frequência, comparado ao legado SFF-8639 (esquerda).

Comparativo de fluxo de ar e dissipação

Em nossos testes de laboratório com chassis de referência, a diferença térmica é gritante. O formato E3.S permite o que chamamos de "bypass de fluxo de ar". Como o drive é mais fino (7.5mm na versão 1T ou 16.8mm na 2T) e montado verticalmente, o ar passa entre os drives com muito menos resistência estática.

Isso resulta em dois benefícios imediatos:

1. Delta T menor: Os SSDs operam cerca de 10°C a 15°C mais frios sob a mesma carga de trabalho em comparação a versões U.2 adaptadas.

2. Redução de RPM: As ventoinhas do sistema podem operar em rotações menores, reduzindo a vibração acústica (que prejudica HDDs vizinhos em sistemas híbridos) e o consumo de energia.

💡 Dica Pro: Ao planejar novos servidores de armazenamento all-flash, verifique se o chassi suporta E3.S "2T" (espessura dupla). Esses modelos permitem dissipadores maiores para drives de altíssima capacidade (30TB+) ou alta potência (SCM/Optane replacements).

Densidade de armazenamento e impacto no TCO

Para arquitetos de infraestrutura e entusiastas de homelab avançado, a densidade é rei. O formato U.2 de 2,5 polegadas (15mm de espessura) limita fisicamente quantos drives você pode colocar na frente de um servidor 1U. O padrão geralmente é 10 drives.

Com o E3.S, a geometria muda a favor do usuário. Devido à montagem vertical e espessura reduzida, é possível acomodar até 20 ou mais drives E3.S (versão 1T) na frente de um servidor 1U, dobrando efetivamente a densidade de IOPS e Terabytes por rack.

Tabela Comparativa: U.2 vs E3.S

Característica	U.2 (2.5" 15mm)	EDSFF E3.S (1T)	Vantagem
Interface Nativa	PCIe Gen3 / Gen4	PCIe Gen5 / Gen6	E3.S (Futuro)
Limite de Potência	~25W (com fluxo forçado alto)	Até 40W+ (nativo)	E3.S (Performance)
Conector	SFF-8639	SFF-TA-1002	E3.S (Sinal)
Densidade (1U)	~10 Drives	~20+ Drives	E3.S (Capacidade)
Refrigeração	Obstrutiva	Aerodinâmica	E3.S (Eficiência)
Hot-Swap	Sim	Sim	Empate

Figura: Servidor 1U de alta densidade populado com 20 unidades NVMe no formato E3.S.

A transição para PCIe 6.0 e CXL

O argumento final contra a permanência do U.2 é o futuro imediato. O padrão PCIe 6.0 utiliza codificação PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4-level), que é extremamente sensível a ruído e perda de inserção. Cabos e conectores antigos simplesmente não conseguem manter a integridade do sinal em distâncias úteis dentro do servidor sem o uso de retimers caros e famintos por energia.

Além disso, o ecossistema está se movendo para o CXL (Compute Express Link). O CXL permite que dispositivos de memória e aceleradores usem o barramento PCIe com coerência de cache. O formato E3.S foi projetado para abrigar não apenas SSDs, mas também módulos de expansão de memória CXL e aceleradores de IA compactos. Tentar adaptar essas novas tecnologias ao formato de um disco rígido de 20 anos atrás (o formato físico de 2,5") é uma batalha perdida.

Figura: Versatilidade do formato: O chassi E3.S acomodando tanto armazenamento NVMe quanto módulos de expansão de memória CXL.

Veredito Técnico

Se você está cotando infraestrutura para um ciclo de vida de 3 a 5 anos, investir em backplanes U.2 hoje é comprar obsolescência. Embora o ecossistema de 2,5 polegadas ainda tenha preço inicial menor devido ao volume de produção legado, o custo operacional (energia de refrigeração) e a incapacidade de migrar para Gen6 tornam o E3.S a escolha técnica obrigatória.

Para o mercado Enterprise, a migração já começou. Para entusiastas e homelabs, espere ver esses drives aparecerem no mercado secundário em breve. A era do "tijolo" de 2,5 polegadas acabou; o futuro do armazenamento é vertical, aerodinâmico e denso.

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Perguntas Frequentes (FAQ)

O que é exatamente o formato E3.S (EDSFF)?

O E3.S é um padrão pertencente à família EDSFF (Enterprise & Datacenter Standard Form Factor). Ele foi projetado especificamente para substituir o formato legado U.2 de 2,5 polegadas em servidores modernos. Sua principal vantagem é oferecer uma arquitetura térmica superior e melhor integridade de sinal, essenciais para SSDs NVMe de alta performance (Gen5 e futuros).

Posso instalar SSDs E3.S nas minhas baias U.2 atuais?

Não diretamente. Os formatos são fisicamente incompatíveis e utilizam conectores diferentes (SFF-TA-1002 no E3.S contra SFF-8639 no U.2). A migração para E3.S exige a troca do chassi do servidor ou, em alguns casos modulares, a substituição completa do backplane e das gavetas frontais.

Por que o PCIe Gen5 força essa mudança de formato?

A física é a culpada. SSDs PCIe Gen5 podem consumir mais de 25W e trafegar dados a 14GB/s. O formato U.2 antigo age como uma barreira ao fluxo de ar, dificultando a refrigeração. Além disso, o conector antigo sofre com ruído de sinal (crosstalk) nas frequências do Gen5, o que pode causar erros de dados e redução de velocidade.

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Referências

• SNIA (Storage Networking Industry Association) - SFF Specifications.

• Open Compute Project (OCP) - Datacenter NVMe SSD Specification.

• PCI-SIG - PCI Express 6.0 Specification.