EDSFF硬件外形尺寸标准演进及趋势
随着近几年edsff形态在服务器容量上的快速增长，edsff凭借在容量、可扩展性、性能、可维护性、可管理性、散热和电源管理方面的优势，edsff将重新定义服务器的下一代固态硬盘外形规格。
edsff概述
目前edsff有以下三种解释：enterprise and data center standard form factor-企业和数据中心标准外形尺寸（标准）；enterprise & data center ssd form factor-企业和数据中心固态硬盘外形尺寸（ssd）；enterprise and data-center scalable form factor-企业和数据中心可扩展外形尺寸（可扩展），内涵稍有不同。现在由snia作为sff技术附属技术工作组（sff ta twg）的一部分进行维护。
edsff提供了一系列企业和数据中心固态硬盘外形尺寸标准，以最大程度适配1u/2u服务器，概览如下:
图1
对于ssd外形尺寸（form factor）标准演化，从硬件角度，可以从以下4个维度来理解标准考虑的一些关键要素：
硬件接口——标准的物理硬件接口定义，除了满足电气性能要求外，相同的金手指保证了接插件、连接器、线缆等的标准化、归一化，其通用性极大的满足兼容性及扩展性设计需求，同时提升了供应链安全；
物理大小——pcb尺寸大小可以最大程度适配1u/2u等服务器，充分提高了存储空间的利用率，更好的匹配大容量高密度的需求；
散热能力——不同的厚度选择及配套的散热设计，充分满足系统级低成本的散热解决方案，以预期的风流量满足散热需求；
可维护性——支持热拔插，提供状态指示灯，进一步简化安装和方便维护及备件更换等。
edsff分为e1和e3两大系列，每个系列又都分为long和short两个版本，即e1（e1.l、e1.s）与e3（e3.l、e3.s），并按照不同的厚度和散热配置划分出不同型号：在20w、25w基础上提供40w和70w等版本；pcie lane数量也在x4的基础上增加了x8和x16（e3宽度可以满足，e1最大x8），满足企业级ssd更高的读写性能。各形态具体尺寸汇总如下：
edsff——硬件接口标准化
sff-ta-1002连接器标准定义了一种多通道卡边缘连接器，指定了四种高密度连接器尺寸：1c、2c、4c和4c+。1c连接器作为所有其他尺寸的通用基础，1c支持高达80w的12v主电源和3.3 vaux电源，一组边带和管理引脚，以及多达8个高速差分对。2c建立在1c的基础上，并提供多达16个高速差分对。同样，4c建立在2c的基础上，并提供多达16个额外的高速差分对。
图2
sff-ta-1002定义的尺寸适合pcie x4、x8和x16，并且由于卡边缘连接器中的凹口设计，较长的卡可以插在较窄的卡槽中。该连接器通过nrz编码（不归零编码）为至少56 gt /s的数据速率提供足够的信号完整性，因此它比现有的大多数pcie信号连接器标准实现更具有前瞻性。
图3
e1、e3使用了相同的金手指，拥有更高信号质量的同时，兼容性也能得到保障。新的服务器背板连接器尺寸更小，可达到简化服务器内部设计、优化风道、增强服务器散热气流的目的。为了最大限度地提高互操作性，edsff系列ssd外形尺寸共享一个通用的连接器标准。
edsff——m.2形态到e1外形尺寸的演进
m.2主要是为笔记本电脑使用，3.3v电源供电的情况下，最大功率会受到限制，功耗达到8-12w通常都需要散热器。m.2的外形规格用在1u服务器上会面临很多挑战：
首先在散热方面，pcie固态硬盘需要很大的散热器；其次不支持热插拔，因为连接器并不是为热插拔设计的，另外难以对固定安装的硬盘进行维护；再次，针对1u机架（1u=4.445厘米，m2宽2.2厘米）的空间利用率也不太理想。
图4
e1.s形态在数据中心1u服务器的使用上体现出巨大的优势:
空间利用率：e1.s更宽（1u=4.445厘米，e1.s宽3.375厘米），pcb布局上可以满足两行nand闪存，能够在pcb上为nand闪存提供更多的空间，以轻松实现更高容量的ssd；
12v电源供电：相对3.3v供电，相同的通流量，可以满足更高的功率水平；
可维护性方面：引入包含 led 运行状态指示灯在内的热插拔设计，使之能够在不切断系统电源的情况下识别故障和更换；
散热方面：其定义了不同的厚度选项，允许套上不同的散热片，更容易冷却，有助于维持最佳性能。
对不同功率的需求，e1.s采用了不同的标准外壳和散热器尺寸：对于20w以下的卡，可以使用9.5mm厚度的对称外壳/散热片；对于更高功率的应用，则设计了一个不对称的散热器，厚度达到25mm，并允许25w。9.5mm的对称外壳对于大多数ssd用例来说是足够的；25mm非对称外壳+散热器更适合于非固态硬盘设备；对于更注重高性能的应用场景，15mm和25mm厚度的e1.s是更为理想的选择。
图5
edsff——u.2形态到e3外形尺寸的演进
u.2 2.5英寸盘是部署在企业和数据中心的企业级nvme ssd主要产品形态，可以与原有机械硬盘混合使用，兼容性强、灵活度高。采用相同的外形设计和sff-8639连接器，可同时兼容sas、sata和pcie。定义于sff-8201，长度为101.85mm (max)，宽度为69.85mm，厚度有不同规格（5mm到19.05mm不等）。常用的笔记本硬盘是7mm厚度，企业级硬盘是15mm。
图6：图片来自网络
从上图sff-8639接口看，红色标识的为pcie，能使用4个通道，但限制了更高带宽和性能的提升空间。另外企业级厚度为15mm，相对e3.s薄盘7.5mm限制了密度的提升。
e3的高度允许ssd使用x4、x8甚至x16的pcie接口，可实现的带宽和可配置的运行功率更高。e3.s和e3.l分为“1t”和“2t”厚度版本（t代表thickness，1t：厚度7.5mm，2t：厚度16.8mm），共4款。其中，e3.l 2t甚至可以实现70w的全功率运行，支持ssd达到更高更强的性能。
e3.s是e3中尺寸比较接近u.2 2.5英寸盘的版本，二者可以共享一个机箱，实现不同类型硬盘的混合部署。e3设备的连接器尺寸最小的1c型号是23.88mm宽，与m.2连接器大小相同；支持pcie x16链路的4c型号为57.02mm，比u.2的sff-8639明显小了许多，背板可以做得更小，降低散热的流阻，更好的散热能使e3.s/2t支持到40w，从而适配pcie gen5和未来gen6的性能。另外，一些服务器厂商也在探索基于e3的新型设备，如gpu、fpga、nic等，在存储之外edsff e3也将为企业级应用带来更多可能。
图7
在服务器中的应用场景
edsff是专为企业和数据中心而制定的硬盘外形尺寸设计规范，可以在1u服务器上实现pb级的存储能力，更可以在2u服务器上获得更加极致的存储性能。（1u=4.445厘米，2u=4.445*2=8.89厘米）。
edsff标准是面向企业和数据中心针对nand flash特点来优化的，逐步摆脱机械硬盘hdd的尺寸影响，可提供更灵活、扩展性更强的存储方案，成为数据中心ssd标准的演变趋势。
图8
e1.s规格相较于m.2规范，拥有更高的存储密度，因为容纳两排nand颗粒，满足高容量超大规模服务器的存储方案，另外比e1.l外形更短一些，针对1u服务器可提供更高效散热设计。
e1.s让ssd的体积得到大幅缩减，在1u服务器中，可容纳多达32个9.5mm的e1.s硬盘，这比使用15mm的u.2固态硬盘解决方案的密度提高了3倍多。而15mm的e1.s硬盘，与传统的2.5英寸固态硬盘厚度相同，在1u服务器中可以容纳24个，15mm的e1.s硬盘可将额外的空间用于散热，并允许使用25w的设备。其小巧的尺寸还允许服务器厂商在保留一定数量的前面板e1.s接口同时，还可提供一定数量的pcie/ocp nic插槽，或者与e3、u.2 ssd混合部署，非常灵活。
e1.l虽然可以容纳更多flash，但因为过长不利于高速信号布线，需要服务器同步更改配合；e1.l硬盘的弹性变大，一旦弯折容易造成pcb损伤，硬件可靠性变低；e1.l目的是为1u服务器提供大容量盘的解决方案。
e3.s规格可以在2u服务器中垂直安装或在1u服务器中水平安装，拥有7.5mm和16.8mm两种厚度。在传统2u服务器中，前置u.2 ssd数量最多24个，换成e3.s/2t之后可以放23个（2t厚度为16.8mm，u.2厚度15mm，所以数量上少一个）；而e3.s/1t则最多可以做到46个热插拔位，密度优势相当明显。
e3.s在1u机箱中需要横过来放，16.8mm的厚盘可以放10个（与u.2数量相同），7.5mm薄盘则可以放20个，比u.2多一倍。
总结
edsff的外形尺寸都共享相同的协议（nvme）、相同的接口（pcie）、相同的边缘连接器（sff-ta-1002）、相同的引脚排列和功能（sff-ta-1009）。选择部分主流外形尺寸标准及应用情况对比如下图所示：
图9
到pcie5.0后，u.2和m.2可支持的带宽和性能以及电气特性上已经很难达到要求了，切换到e1.s和e3.s是必然趋势。
e1.s是edsff标准演进中的明星选择，它以宽度换长度，共享相同的pcb；为足够满足pcie gen5及以上的固态硬盘散热能力，9.5mm、15mm会成为主流选择。
e3.s形态与u.2形态接近，传统的服务器结构更容易兼容设计，可自然过渡到e3形态。e3的额外高度可使用x8、x16的连接器，能提供更多的通道从而支持更大的带宽。2u可以容纳更多的e3.s/1t薄盘数量，密度可以进一步提升。厚盘可以满足更大功耗的要求。
忆联e3.s 1t形态的ssd验证版本目前已完成所有测试验证，正式产品也即将发布；后续也将规划e1.s(9.5mm/15mm)形态及大容量高散热需求的e3.s/2t形态产品，敬请期待。
忆联uh711a e3.s 形态
忆联e3.s 1t形态的ssd可提供1c连接器接口尺寸，性能及可靠性规格均满足各场景使用要求，随着忆联e3.s 1t 产品的到来，意味着忆联在前沿技术趋势和研发创新上已取得进一步的成果，忆联的ssd产品已达到国内领先水平，也代表着国产厂商在全球ssd行业开始崭露头角。
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散热能力——不同的厚度选择及配套的散热设计，充分满足系统级低成本的散热解决方案，以预期的风流量满足散热需求；
可维护性——支持热拔插，提供状态指示灯，进一步简化安装和方便维护及备件更换等。
edsff分为e1和e3两大系列，每个系列又都分为long和short两个版本，即e1（e1.l、e1.s）与e3（e3.l、e3.s），并按照不同的厚度和散热配置划分出不同型号：在20w、25w基础上提供40w和70w等版本；pcie lane数量也在x4的基础上增加了x8和x16（e3宽度可以满足，e1最大x8），满足企业级ssd更高的读写性能。各形态具体尺寸汇总如下：
edsff——硬件接口标准化
sff-ta-1002连接器标准定义了一种多通道卡边缘连接器，指定了四种高密度连接器尺寸：1c、2c、4c和4c+。1c连接器作为所有其他尺寸的通用基础，1c支持高达80w的12v主电源和3.3 vaux电源，一组边带和管理引脚，以及多达8个高速差分对。2c建立在1c的基础上，并提供多达16个高速差分对。同样，4c建立在2c的基础上，并提供多达16个额外的高速差分对。
图2
sff-ta-1002定义的尺寸适合pcie x4、x8和x16，并且由于卡边缘连接器中的凹口设计，较长的卡可以插在较窄的卡槽中。该连接器通过nrz编码（不归零编码）为至少56 gt /s的数据速率提供足够的信号完整性，因此它比现有的大多数pcie信号连接器标准实现更具有前瞻性。
图3
e1、e3使用了相同的金手指，拥有更高信号质量的同时，兼容性也能得到保障。新的服务器背板连接器尺寸更小，可达到简化服务器内部设计、优化风道、增强服务器散热气流的目的。为了最大限度地提高互操作性，edsff系列ssd外形尺寸共享一个通用的连接器标准。
edsff——m.2形态到e1外形尺寸的演进
m.2主要是为笔记本电脑使用，3.3v电源供电的情况下，最大功率会受到限制，功耗达到8-12w通常都需要散热器。m.2的外形规格用在1u服务器上会面临很多挑战：
首先在散热方面，pcie固态硬盘需要很大的散热器；其次不支持热插拔，因为连接器并不是为热插拔设计的，另外难以对固定安装的硬盘进行维护；再次，针对1u机架（1u=4.445厘米，m2宽2.2厘米）的空间利用率也不太理想。
图4
e1.s形态在数据中心1u服务器的使用上体现出巨大的优势:
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图5
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u.2 2.5英寸盘是部署在企业和数据中心的企业级nvme ssd主要产品形态，可以与原有机械硬盘混合使用，兼容性强、灵活度高。采用相同的外形设计和sff-8639连接器，可同时兼容sas、sata和pcie。定义于sff-8201，长度为101.85mm (max)，宽度为69.85mm，厚度有不同规格（5mm到19.05mm不等）。常用的笔记本硬盘是7mm厚度，企业级硬盘是15mm。
图6：图片来自网络
从上图sff-8639接口看，红色标识的为pcie，能使用4个通道，但限制了更高带宽和性能的提升空间。另外企业级厚度为15mm，相对e3.s薄盘7.5mm限制了密度的提升。
e3的高度允许ssd使用x4、x8甚至x16的pcie接口，可实现的带宽和可配置的运行功率更高。e3.s和e3.l分为“1t”和“2t”厚度版本（t代表thickness，1t：厚度7.5mm，2t：厚度16.8mm），共4款。其中，e3.l 2t甚至可以实现70w的全功率运行，支持ssd达到更高更强的性能。
e3.s是e3中尺寸比较接近u.2 2.5英寸盘的版本，二者可以共享一个机箱，实现不同类型硬盘的混合部署。e3设备的连接器尺寸最小的1c型号是23.88mm宽，与m.2连接器大小相同；支持pcie x16链路的4c型号为57.02mm，比u.2的sff-8639明显小了许多，背板可以做得更小，降低散热的流阻，更好的散热能使e3.s/2t支持到40w，从而适配pcie gen5和未来gen6的性能。另外，一些服务器厂商也在探索基于e3的新型设备，如gpu、fpga、nic等，在存储之外edsff e3也将为企业级应用带来更多可能。
图7
在服务器中的应用场景
edsff是专为企业和数据中心而制定的硬盘外形尺寸设计规范，可以在1u服务器上实现pb级的存储能力，更可以在2u服务器上获得更加极致的存储性能。（1u=4.445厘米，2u=4.445*2=8.89厘米）。
edsff标准是面向企业和数据中心针对nand flash特点来优化的，逐步摆脱机械硬盘hdd的尺寸影响，可提供更灵活、扩展性更强的存储方案，成为数据中心ssd标准的演变趋势。
图8
e1.s规格相较于m.2规范，拥有更高的存储密度，因为容纳两排nand颗粒，满足高容量超大规模服务器的存储方案，另外比e1.l外形更短一些，针对1u服务器可提供更高效散热设计。
e1.s让ssd的体积得到大幅缩减，在1u服务器中，可容纳多达32个9.5mm的e1.s硬盘，这比使用15mm的u.2固态硬盘解决方案的密度提高了3倍多。而15mm的e1.s硬盘，与传统的2.5英寸固态硬盘厚度相同，在1u服务器中可以容纳24个，15mm的e1.s硬盘可将额外的空间用于散热，并允许使用25w的设备。其小巧的尺寸还允许服务器厂商在保留一定数量的前面板e1.s接口同时，还可提供一定数量的pcie/ocp nic插槽，或者与e3、u.2 ssd混合部署，非常灵活。
e1.l虽然可以容纳更多flash，但因为过长不利于高速信号布线，需要服务器同步更改配合；e1.l硬盘的弹性变大，一旦弯折容易造成pcb损伤，硬件可靠性变低；e1.l目的是为1u服务器提供大容量盘的解决方案。
e3.s规格可以在2u服务器中垂直安装或在1u服务器中水平安装，拥有7.5mm和16.8mm两种厚度。在传统2u服务器中，前置u.2 ssd数量最多24个，换成e3.s/2t之后可以放23个（2t厚度为16.8mm，u.2厚度15mm，所以数量上少一个）；而e3.s/1t则最多可以做到46个热插拔位，密度优势相当明显。
e3.s在1u机箱中需要横过来放，16.8mm的厚盘可以放10个（与u.2数量相同），7.5mm薄盘则可以放20个，比u.2多一倍。
总结
edsff的外形尺寸都共享相同的协议（nvme）、相同的接口（pcie）、相同的边缘连接器（sff-ta-1002）、相同的引脚排列和功能（sff-ta-1009）。选择部分主流外形尺寸标准及应用情况对比如下图所示：
图9
到pcie5.0后，u.2和m.2可支持的带宽和性能以及电气特性上已经很难达到要求了，切换到e1.s和e3.s是必然趋势。
e1.s是edsff标准演进中的明星选择，它以宽度换长度，共享相同的pcb；为足够满足pcie gen5及以上的固态硬盘散热能力，9.5mm、15mm会成为主流选择。
e3.s形态与u.2形态接近，传统的服务器结构更容易兼容设计，可自然过渡到e3形态。e3的额外高度可使用x8、x16的连接器，能提供更多的通道从而支持更大的带宽。2u可以容纳更多的e3.s/1t薄盘数量，密度可以进一步提升。厚盘可以满足更大功耗的要求。
忆联e3.s 1t形态的ssd验证版本目前已完成所有测试验证，正式产品也即将发布；后续也将规划e1.s(9.5mm/15mm)形态及大容量高散热需求的e3.s/2t形态产品，敬请期待。
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忆联e3.s 1t形态的ssd可提供1c连接器接口尺寸，性能及可靠性规格均满足各场景使用要求，随着忆联e3.s 1t 产品的到来，意味着忆联在前沿技术趋势和研发创新上已取得进一步的成果，忆联的ssd产品已达到国内领先水平，也代表着国产厂商在全球ssd行业开始崭露头角。
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