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如何确保嵌入式系统的耐用性和数据保护?

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朗锐智科

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发表于 2019-07-12 11:56:29
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3D NAND在固态硬盘(SSD)存储领域风靡一时,无论是在消费者,企业还是工业嵌入式设计中 特别是在嵌入式设计中。

NAND的显着提升闪存存储容量远远高于平面(2DNAND的潜力已有详细记载。大型闪存制造商已经开始吹嘘在单个设备上开发超过不断增加的容量的3D NAND设备,从而在从手持设备到数据中心的设计中实现了一次不可思议的存储。然而,讨论较少的是如何在要求苛刻的嵌入式系统中部署超大容量3D NAND闪存,包括工业物联网(IIoT)和机器对机器(M2M)设计。这些应用程序以不同方式利用闪存存储。

快速回顾3D NAND自闪存开始以来,Planar NAND已经存在。NAND单元在平面2D平面上水平串联。随着容量的增长,细胞已经缩小到没有数据丢失的情况下不再适合的程度。为了克服这一限制,当平面NAND重新形成U形,翻转成垂直方向并像高层建筑一样堆叠时,就会产生3D NAND,从而在与2D闪存需求基本相同的占地面积内显着增加存储容量。

自成立以来,3D NAND已经获得了巨大的关注,所有主要的闪存制造商都将其添加到他们的闪存产品中。由于其可扩展性和每比特成本优势,3D NAND闪存有望彻底改变企业和工业固态存储。就平面和3DNAND出货量而言,预测,到2021年,闪存的额外出货量将是2016年的六倍。

同样有助于闪存不断增加的容量是主流比特容量现在是每单元三比特,或三层单元(TLC)技术,具有四电平单元(QLC),未来每个单元四比特。

有了所有这些新的制造3D方法,需要权衡我们应该期待耐久性,性能,散热考虑和容量之间的某种折衷。毕竟,将每个单元三个最终四个比特打包到芯片中,然后将它们制成分层解决方案是一个相对较新的概念,仍然处于改进阶段,因此受到初始耐久性,性能和热挑战的影响。 

NAND闪存设计师正在克服耐久性和热障碍,但它付出了代价。基于工业温度3D的解决方案直到最近几年才进入工业嵌入式市场,几年后主流商业和企业版本已经进入各自的市场。这项技术需要一段时间才能适应工业市场,但看起来使用3D NAND的工程师正在学习如何做到这一点。基于3DSSD不必牺牲耐久性,现在可以匹配并超过基于2D MLCSSD的耐用性。

符合工业温度的3D NAND闪存就在这里。但是对3D SSD性能的热效应仍然是相当新的主题,需要对工作负载和极端温度范围进行进一步的验证测试。3D NAND主流市场,但3D NAND的高温使用仍处于起步阶段。 

虽然3D NAND SSD已经在消费者应用和可能选择的企业存储环境中得到验证,但工业嵌入式市场根本无法为了容量而牺牲数据完整性。工业,医疗设备和智能城市等工业3D固态硬盘应用,仅举几例,无法承受数据存储系统的崩溃生活和生计依赖于他们,而且数据对任务至关重要。工业用户一次又一次肯定:SSD耐用性和数据保护是不可协商的 - 即使在最极端的环境中也是如此。这突出了现成的SSD与为此类任务关键型应用程序设计和构建的SSD之间的区别。

由于IIoT端点通常位于恶劣或远程环境中,因此此处使用的SSD必须能够支持极端温度 - I-Temp-40°C85°C)是温度容差的行业标准以及振动特殊的SSD制造工艺可以抵消这种冲击。它们也必须是为了设置并忘记它的目的而构建的,并且需要通过软件进行监控和预测分析。

工业3D NAND存储中需要考虑的另一个问题是保护嵌入式系统收集的数据。与其2D前身一样,基于3D NANDSSD可通过加密实现数据安全性。使用高级加密标准(AES)的自加密SSD--被视为美国政府的事实上的安全标准可以确保静态数据受到保护。

同样,SSD的应用程序及其收集和存储的关键数据也不会失败。

显然,嵌入式系统,IIoTM2M数据收集和存储应用程序的利害攸关。正如我们在3D NAND中看到的那样,闪存制造商开发具有更高容量的存储,这些赌注成为指导因素。

不断发展的3D NAND开发,加上成熟的工业级生产技术和加密技术,如Virtium使用的SSD供应商,将满足工业嵌入式市场的苛刻存储需求。

无论3D NAND成长之痛如何,嵌入式系统工程师都可以确信,围绕这一新存储维度 构建的SSD  将提供所需的驱动器耐用性和数据保护。 


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