Trwałe i wydajne dyski SSD ATP wykonane w technologii pSLC zapewniające optymalne TCO

standard pSLC

Pamięć NAND typu „single-level cel” (SLC) zawsze była „złotym standardem” w zastosowaniach przemysłowych, które wymagają maksymalnej niezawodności, wydajności i wytrzymałości. Jak sama nazwa wskazuje, SLC to typ pamięci NAND flash, który przechowuje tylko jeden bit danych w każdej komórce, dzięki czemu charakteryzuje się większą szybkością zapisu i dłuższą żywotnością. SLC przechowuje mniej danych w pojedyńczej komórce, dlatego też urządzenia oparte na tym typie pamięci NAND są droższe i mają mniejszą pojemność niż urządzenia wykorzystujące inne typy pamięci.

Wyzwania stawiane przed rynkiem OEM

Obszar zastosowań Internet of things (IoT), inteligentne fabryki, pojazdy autonomiczne i inne aplikacje intensywnie przetwarzające dane, zyskują na popularności. Wymagania dotyczące przechowywania danych w takich aplikacjach stają się coraz większe. Organizacje muszą zmagać się z problemami związanymi z infrastrukturą, bezpieczeństwem, różnorodnością i ilością danych, a jednocześnie brać pod uwagę zwrot z inwestycji, aby jak najlepiej wykorzystać swój potencjał.

Ze względu na wysokie koszty użytkowania pamięci SLC Flash, twórcy aplikacji przemysłowych skłaniają się do stosowania pamięci flash typu „multi-level cell” (MLC) lub „triple-level cell” (TLC). Pamięć typu MLC przechowuje dwa bity danych na komórkę, podczas gdy TLC przechowuje trzy bity, dzięki czemu produkty pamięci Flash tego typu są dostępne o większych pojemnościach. Postępy w projektowaniu kontrolerów i architekturze 3D NAND umożliwiły zwiększenie niezawodności pamięci MLC/TLC Flash, ale wiele zastosowań nadal wymaga wyższych poziomów niezawodności i wytrzymałości.

Kolejnym wyzwaniem stojącym przed produktami OEM jest różnorodność zastosowań. Różne obciążenia robocze mogą wymagać różnych wymagań w zakresie oceny i konfiguracji dysków. Aby obniżyć koszty zakupu, niektóre branże wybierają gotowe rozwiązania, które jak się okazuje w późniejszym czasie, nie potrafią spełniać wszystkich wymagań aplikacji. Po wdrożeniu, szybko ulegają zużyciu ze względu na duże obciążenie pracą, częste cykle zapisu i kasowania (P/E) oraz wysokie temperatury. Niska wytrzymałość, mała tolerancja na ekstremalne temperatury i wysoki poziom błędów ostatecznie doprowadzą do częstszych przestojów systemu, wymiany komponentów i ostatecznie do wyższych kosztów.

 

Dlaczego pamięci typu MLC i TLC Flash działają wolniej i mają krótszą żywotność?

Pamięć typu SLC może pomieścić jeden bit danych, co przekłada się na dwie wartości, 0 lub 1. Komórka jest uważana za „zaprogramowaną” lub zapisaną z wartością 0 i „wymazaną” lub wyczyszczoną, gdy ma wartość 1. Odróżnienie 0 i 1 jest proste i nie wymaga dużego nakładu pracy.

W pamięci typu MLC przechowuje się dwa bity danych na komórkę, dzięki czemu urządzenie może mieć cztery wartości 00, 01, 10 lub 11. Programowanie danych w MLC odbywa się w dwóch krokach, dlatego proces zapisu jest znacznie wolniejszy niż w przypadku SLC. Pamięć typu TLC przechowuje trzy bity danych na komórkę, zwiększając liczbę wartości do ośmiu: 111, 011, 001, 101, 100, 000, 010 i 110, więc proces zapisu jest jeszcze wolniejszy niż w przypadku MLC.

Aby zwiększyć gęstość w jednym układzie pamięci, producenci stosują „skalowanie”, które polega na zmniejszaniu komórek, aby zmieścić ich więcej w matrycy. Pamięć typu MLC/TLC mieści więcej danych, komórki w macierzy są bliżej siebie. Za każdym razem, gdy dane są zapisywane w komórce, przykładane jest do niej napięcie. Temperatura wzrasta wraz z przyłożeniem większego napięcia, w związku z tym często dochodzi do awarii. W efekcie pamięć MLC/TLC zużywa się szybciej, co z kolei prowadzi do błędów przy odczycie, zjawisko to nazywane jest interferencją programową (ang. program interference). Poziom błędów wzrasta przy każdej operacji zapisu. Kontrolery MLC zazwyczaj posiadają wydajne algorytmy korekcji błędów, ale zagwarantowanie dokładności wymaga czasu, co skutkuje wolniejszą przepustowością.

Powiązanym zjawiskiem wynikającym ze skalowania komórek pamięci jest zakłócenie odczytu. Gdy odczytywany jest rząd komórek, wpływa on na napięcie progowe otaczających go komórek, co prowadzi do błędów odczytu. To zjawisko niestety także wpływa na żywotność urządzenia.

 

Standard pseudo SLC (pSLC), „złoty środek”?

W aplikacjach o kluczowym znaczeniu, w których niezawodność i długi czas eksploatacji jest najważniejszy, format SLC byłby idealnym rozwiązaniem. Jednak koszt użytkowania tego typu pamięci flash jest wysoki a pojemność zbyt niska. Pamięci MLC i TLC oferują większą pojemność i są bardziej przyjazne cenowo, jednak nie spełniają wytycznych pod względem  niezawodności i wytrzymałości. W poszukiwaniu „złotego środka”, który mógłby zaoferować doskonałą wydajność, trwałość i niezawodność jednocześnie oferując dużą pojemność i przystępną cenę, klient trafia na standard pseudo SLC (pSLC). Na rynku jest przedstawiany pod różnymi nazwami handlowymi, takimi jak enhanced MLC, superMLC, iSLC, advanced MLC (aMLC). Głównym założeniem tego standardu flash jest usprawnienie działania pamięci MLC/TLC. Ten typ pamięci nadal posiada zalety pamięci MLC/TLC, jednocześnie funkcjonując jak SLC, czyli przechowując tylko jeden bit danych na komórkę zamiast dwóch lub trzech.

Dyski SSD od ATP Electronics, oparte na technologii pSLC oferują najlepszy stosunek całkowitego kosztu urządzenia (TCO) do kosztu w zakresie wytrzymałości (TBW) i możliwej liczbie zapisów na dysku przypadającej na dzień (DWPD).

 

Najważniejszą zaletą tej generacji dysków jest nowy firmware, opracowany przez ATP i wspierający infrastrukturę produkcji masowej. Umożliwia to dostosowanie urządzenia do wymagań wytrzymałościowych w aplikacji klienta, dzięki temu dysk może być stosowany w szerokiej gamie zastosowań przemysłowych jak również embedded. W dobie rosnących wymagań w obszarze Internet of things (IIoT) czy obliczeniach brzegowych, dostarczanie optymalnych rozwiązań z zakresu pamięci masowej jest bezcenne.

 

Dysk SSD A700Pi i E700Pi w standardzie pSLC

Przykładem pamięci typu pSLC, posiadającym zalety zarówno formatu SLC jak i MLC/TLC, jest Linia Premium firmy ATP Electronics, czyli dyski SSD 3D TLC skonfigurowane jako pSLC. Wprowadzona w ostatnim czasie, serie A700Pi oraz E700Pi są przykładem wbudowanych dysków SSD opartych na pamięci pSLC NAND.

 

Specyfikacja produktów w różnych formatach

Pamięć SLC (pSLC) 3D TLC SLC (pSLC) 3D MLC i TLC
Seria A700Pi A600Pi E700Pi E600Si
Interfejs SATA III e.MMC
Temp. pracy od -40℃ do 85℃
Rodzaj      M.2 2280 M.2 2242 mSATA 2.5″ M.2 2280 M.2 2242 mSATA 2.5″ 153-ball FBGA
Pojemność Max. wytrzymałość Max. wytrzymałość Max. wytrzymałość
80 GB 3,200 TB 240 GB 698 TB 21 GB 296 TB 64GB (TLC) 27 TB
160 GB 6,400 TB 480 GB 1396 TB 64 GB 1,320 TB 64GB(MLC) 412 TB
320 GB 12,800 TB 12,800TB 960 GB 2792 TB 128GB(MLC) 824 TB
640 GB 25,600TB 1920 GB 5,585 TB

 

Przykładowe produkty w standardzie pSLC

Format Nazwa Kod
2.5″ dyski SSD Dysk 2.5″ SSD, pSLC, 640GB, -40°C~+85°C, A700Pi AF640GSACJ-7BAIP
Dysk 2.5″ SSD, pSLC, 320GB, -40°C~+85°C, A700Pi AF320GSACJ-7BAIP
Dysk 2.5″ SSD, pSLC, 160GB, -40°C~+85°C, A700Pi AF160GSACJ-7BAIP
Dysk 2.5″ SSD, pSLC, 80GB, -40°C~+85°C, A700Pi AF80GSACJ-7BAIP
Dyski M.2 2242 Dysk M.2 2242, pSLC, 160GB, -40°C~+85°C, A700Pi AF160GSAIA-7BAIP
Dysk M.2 2242, pSLC, 80GB, -40°C~+85°C, A700Pi AF80GSAIA-7BAIP
Dysk M.2 2280 Dysk M.2 2280, pSLC, 320GB, -40°C~+85°C, A700Pi AF320GSAIC-7BAIP
Dysk M.2 2280, pSLC, 160GB, -40°C~+85°C, A700Pi AF160GSAIC-7BAIP
Dysk M.2 2280, pSLC, 80GB, -40°C~+85°C, A700Pi AF80GSAIC-7BAIP
Dyski mSATA Dysk mSATA, pSLC, 160GB, -40°C~+85°C, A700Pi AF160GSAHI-7BAIP
Dysk mSATA, pSLC, 80GB, -40°C~+85°C, A700Pi AF80GSAHI-7BAIP
Pamięć e.MMC Pamięć e.MMC, pSLC, 8GB-64GB, -40°C~+85°C, E700Pi E700Pi

 

Dyski SSD nowej generacji, wykorzystujące zaawansowane technologie kontrolera i oprogramowania, spełniają wymagania wytrzymałościowe nawet najbardziej wymagających aplikacji. Znajdują także równowagę pomiędzy kosztami, wydajnością i wytrzymałością, spełniając w ten sposób role jednego z najbardziej optymalnych rozwiązań pamięci flash na rynku.

Pozostałe aktualności

Ramiona nośne HMI Teknokol już dostępne w CSI S.A.

Informujemy, że CSI S.A. nawiązała współpracę z założoną w 2012 roku, firmą Teknokol. Jest to globalna marka firmy Ayper Elektrik Elektronik Otomasyon Ltd. Firma Teknokol dostarcza na rynek szeroki wachlarz ramion nośnych HMI, paneli kontrolnych i systemów sterowania. Dzięki nawiązanej…

Dowiedz się więcej

conga-QA7 – 50% wyższa wydajność modułu Qseven z rodziny Elkhart Lake

CSI S.A. wprowadza na rynek komputer przemysłowy w standardzie Qseven conga-QA7 z procesorami Intel Atom z rodziny x6000E oraz Pentium J6425 i Celeron J6413 (Elkhart Lake). Cechą charakterystyczną tej rodziny procesorów jest o 50% wyższa wydajności wielowątkowa oraz niemal…

Dowiedz się więcej

EPC-C301 wszechstronny komputer kompaktowy z możliwością rozbudowy AI

Firma CSI S.A. ma przyjemność zaprezentować ciekawy komputer kompaktowy EPC-C301, który świetnie się sprawdzi w systemach automatyki przemysłowej i robotyki. Dzięki dedykowanej karcie akceleracyjnej VEGA-330 sprawdzi się również w; aplikacjach (AI) czy…

Dowiedz się więcej