EDSFF macht SSDs fit für die Zukunft Die Form wird zum entscheidenden Faktor

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Durch den wachsenden Daten- und Leistungshunger vieler Anwendungen steigen die Anforderungen an Speichermedien. Mit den gängigen SSD-Formfaktoren lassen sich diese langfristig kaum mehr erfüllen. Der Enterprise & Data Center Standard Form Factor (EDSFF) ermöglicht deshalb höhere Speicherdichten, bessere Performance und effizientere Kühlung.

Der Siegeszug von SSDs begann vor etwa 15 Jahren mit Laufwerken im 2,5-Zoll-Format, weil sich diese in die vorhandenen Laufwerksschächte von IT-Systemen einbauen ließen. Das war damals schlicht notwendig, damit die neue Speicherklasse angenommen wird und Marktanteile gewinnt. Dabei war der Formfaktor keineswegs ideal, denn die Flash-Bausteine konnten in den Gehäusen nicht optimal angeordnet und gekühlt werden. Zudem reizten SSDs die Geschwindigkeit der von 2,5-Zoll-Laufwerken genutzten SATA-Schnittstelle vollständig aus – selbst das seinerzeit neue SATA III gelangte schnell an seine Grenzen.

Damit SSDs den Leistungsvorteil von NAND-Flash tatsächlich ausspielen können, wurde NMVe für die direkte Anbindung der Speichermedien an die CPU via PCIe entwickelt. Neue Formfaktoren wie das am 2,5-Zoll-Format orientierte U.2 sowie die kompakteren Spezifikationen mSATA und M.2 kamen alsbald auf den Markt. Um einen einheitlichen Standard für SSDs in Server- und Storage-Systemen zu schaffen, der die Schwächen der bisherigen Formate ausräumt und SSDs fit für künftige Anforderungen macht, entwickelte die Storage Networking Industry Association (SNIA) schließlich den Enterprise & Data Center Standard Form Factor (EDSFF).

Ein Standard, viele Größen

EDSFF kennt verschiedene Größen, sodass sich leicht unterschiedliche SSD-Speicherkapazitäten realisieren lassen und der Platz in Servern und Storage-Arrays optimal ausgenutzt wird. Die kleinste Variante misst 111,49 mal 31,5 Millimeter (L x B) und heißt E1.S, wobei das „S“ für „short“ steht. Sie orientiert sich am M.2-Formfaktor, der allerdings kein Hot Plug unterstützt und leicht überhitzt. E1.S löst diese Probleme und nimmt durch die etwas breitere Bauform auch mehr Flash-Bausteine auf, was höhere Kapazitäten ermöglicht. Mit 318,75 mal 38,4 Millimetern gibt es zudem eine längere Variante, E1.L oder E1.Long genannt, die weiter in die Gehäuse der Systeme hineinreicht und noch mehr Platz für Speicherbausteine bietet.

Darüber hinaus spezifiziert EDSFF die Höhe von SSDs – je nach Bedarf gibt es Ausführungen als gehäuselose Leiterplatte oder mit unterschiedlich hohen in ein Gehäuse integrierten Kühlkörpern. Die Bauhöhen reichen von 5,9 Millimetern für die Leiterplattenversion bis hin zu 25 Millimetern für die Version mit großem Kühlkörper, welcher eine hohe Leistungsfähigkeit ermöglicht.

Die „1“ im Namen der E1-Variante steht für die Breite von einer Höheneinheit, mit der sich E1-SSDs aufrecht in 1HE-Server integrieren lassen. Durch diese Anordnung können Storage-Server sehr viele SSDs aufnehmen und bieten eine hohe Speicherdichte. Möglich sind Kapazitäten im Petabyte-Bereich, die eine sehr effiziente Ausnutzung des verfügbaren Platzes im Rack gewährleisten.

Deutlich breiter als die E1-SSDs sind die Varianten E3.S mit 104,9 mal 76 Millimetern und E3.L mit 142,2 mal 76 Millimetern. Die „3“ im Namen steht dabei für die Breite von 3 Zoll (76 Millimeter). Diese SSDs können am ehesten als Nachfolger des U.2- und 2,5-Zoll-Formfaktors betrachtet werden und werden in Zukunft in Server- und Storage-Systemen eingesetzt.

Hohe Speicherdichte heißt niedrige Betriebskosten

Durch die hohe Speicherdichte kommen Unternehmen mit weniger Systemen aus, was nicht nur Platz im Rack spart, sondern auch den Wartungs- und Administrationsaufwand deutlich reduziert. Administratoren müssen schlicht weniger Systeme verkabeln, überwachen und verwalten.

Dazu kommen Einsparungen durch den geringeren Stromverbrauch und den niedrigeren Kühlbedarf, der mit einer kleineren Anzahl von Servern oder Storage-Arrays einhergeht.

Durch den geringen Flächenbedarf an der Serverfront profitieren auch Edge-Systeme von EDSFF-SSDs, weil bei diesen meist alle Anschlüsse an der Vorderseite des Systems sitzen, damit sie leicht zugänglich sind. Darüber hinaus ist der energieeffiziente Betrieb der EDSFF-SSDs gerade bei Edge-Systemen von Bedeutung.

Höhere Leistung erfordert effizientere Kühlung

EDSFF setzt auf SFF-TA-1002 als Konnektor und unterstützt vier, acht und 16 PCIe-Lanes. Der Stecker stellt die notwendige Signalintegrität sicher, sodass EDSFF-SSDs künftige PCIe-Übertragungsgeschwindigkeiten unterstützen können. Außerdem gewährleistet die Verbindung eine höhere Leistungsaufnahme als bei SSDs im U.2-Standard, welche für das Erreichen hoher Übertragungsraten nötig ist. U.2-SSDs sind für maximal 25 Watt ausgelegt, während E1.L mit bis zu 40 Watt und E3.L mit bis zu 70 Watt arbeiten können. Bei PCIe Gen 4 mag das noch nicht relevant sein, doch bei PCIe Gen 5 und folgenden Generationen ist der neue Konnektor notwendig, um die höhere Bandbreite zu nutzen. SSDs bis zur fünften Generation des PCIe-Übertragungsstandards können noch im U.2-Format entwickelt werden, aber darüber hinaus werden sich über den U.2-Konnektor weder die Signalintegrität realisieren noch die erforderliche Leistung für den Betrieb der SSD transportieren lassen.

Hohe Leistung geht in der IT immer mit einem höheren Kühlbedarf einher. Allerdings werden die Flash-Bausteine bei EDSFF-SSDs anders als bei 2,5-Zoll-Laufwerken optimal vom kühlenden Luftstrom erreicht. Dadurch lässt sich die Abwärme besser ableiten, sodass die Kühlleistung im Vergleich zu 2,5-Zoll-SSDs reduziert werden kann. Wie erwähnt sieht EDSFF auch SSDs mit Kühlkörpern vor, sodass die Hersteller sehr individuell auf die Anforderungen des jeweiligen Speichers eingehen können.

E1.L mit bis zu 40 Watt und E3.L mit bis zu 70 Watt sind aufgrund der zusätzlichen Kühlkörper jedoch etwas dicker als E1.L mit bis 25 Watt (18 gegenüber 9,5 Millimeter) und E3.L mit 40 Watt (16,8 gegenüber 7,5 Millimeter). In Bereichen, in denen absolute Spitzen-Performance notwendig ist, lassen sich also nicht ganz so hohe Speicherdichten erreichen. Für Unternehmen ergibt sich indes eine breite Auswahl an SSDs, sodass sie genau zu den Modellen greifen können, die ihre Anforderungen an Speicherkapazität und Performance am besten erfüllen – und die zu ihren Servern und dem Leistungsbudget im Rack passen.

Die Nachfrage nach Systemen mit EDSFF-Support zieht an

Noch machen EDSFF-SSDs nur einen kleinen Anteil im SSD-Markt aus, was zum Teil auch an der Zurückhaltung der Server-Hersteller liegt, entsprechende Server-Designs zu entwickeln. Hyperscaler sind hier schon deutlich weiter, und auch viele Storage-Hersteller, Hoster und Service-Provider arbeiten an Plattformen, die den EDSFF-Standard berücksichtigen. Die Nachfrage nach den Systemen und nach EDSFF-SSDs jedenfalls zieht momentan deutlich an – viele Unternehmen haben erkannt, dass sie die steigenden Anforderungen ihrer Anwendungen an die schnelle Bereitstellung großer Datenmengen künftig nur noch mit EDSFF erfüllen können. Der Formfaktor wird damit zum entscheidenden Faktor für SSDs und EDSFF mittelfristig nahezu unverzichtbar.

*Der Autor: Frederik Haak, Senior Marketing Manager für das SSD-Produktmarketing bei KIOXIA Europe

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