OK, eu sei que essa não era uma questão bem respeitada, mas eu não queria deixá-la pendurada. Eu continuei experimentando e substituindo hardware e entendendo a maior parte disso.
Primeiro, a porta U.2 não tem nada a ver diretamente com o problema, nem o compartilhamento de pista PCIe.
O GA-Z170X-Designare tem pelo menos um bug no bios (em F2) que causou confusão com o drive da porta U.2; a seleção do modo Bios (Outros SO, Windows 8/10, Windows 8/10 WQHL) mostra ou oculta (no primeiro) o modo de compatibilidade do CSM. Isso é apropriado. Mas os efeitos da compatibilidade com o CSM no ponto em que está oculto são lembrados e afetam como o modo UEFI é usado para o armazenamento rom. Ao experimentar a Intel 750, essa opção invisível faria com que a unidade aparecesse e desaparecesse aparentemente aleatoriamente para o que pareciam configurações idênticas (mas não eram), levando à minha confusão de que a unidade U.2 tinha algum tipo de conflito .
A opção CSM parece funcionar como esperado, você não pode acessá-la sem alternar os modos do Bios. Isso foi uma distração, não uma causa raiz.
De qualquer forma ... duas placas-mãe e cinco unidades SSD depois para garantir que isso não seja apenas hardware quebrado, descobri que a porta Sata 1 (e às vezes zero) simplesmente não funciona corretamente com uma unidade Samsung 850 EVO de 2TB. Na página Periférica da Bios, configuração Sata, essa unidade montada ali não aparece, mas unidades idênticas funcionam nas portas 4 e 5. Às vezes, zero aparece e às vezes não.
As notas 2 e 3 não estão disponíveis com o U.2 ocupado, como esperado.
A única outra unidade que tenho disponível para experimentar é um SSD de notebook muito antigo (também Samsung) que aparece na BIOS muito bem na porta 1 - não tenho certeza se isso é por causa do tamanho, Sata Version ou outra coisa.
Nenhum dos cinco EVOs que tenho são visíveis na BIOS quando estão na porta 1, independentemente do cabo e do cabo de alimentação, e independentemente de estarem sozinhos ou em conjunto com outras portas (incluindo U.2 in ou out).
Curiosamente, a BIOS tem uma opção Secure Erase para SSD, e em todos os EVO's em todas as portas mostram "Frozen", levando-me a pensar que a causa raiz é algum problema de BIOS / firmware com algo específico para essa unidade.
Mesmo que o SSD não apareça, normalmente (talvez 95% do tempo) apareça no Windows, mas só será executado a partir dessa porta na velocidade Sata II (os timings do CrystalDiskMark64 são quase literalmente cortados pela metade). Pelo menos duas vezes ao testar a unidade também desapareceu durante o uso no Windows, portanto, o problema não está limitado à visibilidade da bios.
O mesmo comportamento ocorreu em duas placas-mãe diferentes. Eu também encontrei uma versão F3a do BIOS (ainda não lançada) que teve o mesmo comportamento também. Um ticket de suporte com a Gigabyte após cerca de 10 dias não fez nenhum progresso além de "RMA para o fornecedor".
Então, enquanto eu não sei a causa raiz, o problema parece uma combinação específica do design ou bios desta placa-mãe, e alguns aspectos de uma unidade Samsung 850 EVO 2TB.