嵌入式系統(tǒng)的耐用性怎樣來提供保障

3D NAND在固態(tài)硬盤（SSD）存儲領(lǐng)域風(fēng)靡一時，無論是在消費者，企業(yè)還是工業(yè)嵌入式設(shè)計中 ，特別是在嵌入式設(shè)計中。

NAND的顯著提升閃存存儲容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平面（2D）NAND的潛力已有詳細(xì)記載。大型閃存制造商已經(jīng)開始吹噓在單個設(shè)備上開發(fā)超過不斷增加的容量的3D NAND設(shè)備，從而在從手持設(shè)備到數(shù)據(jù)中心的設(shè)計中實現(xiàn)了一次不可思議的存儲。然而，討論較少的是如何在要求苛刻的嵌入式系統(tǒng)中部署超大容量3D NAND閃存，包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）和機器對機器（M2M）設(shè)計。這些應(yīng)用程序以不同方式利用閃存存儲。

快速回顧3D NAND：自閃存開始以來，Planar NAND已經(jīng)存在。NAND單元在平面2D平面上水平串聯(lián)。隨著容量的增長，細(xì)胞已經(jīng)縮小到?jīng)]有數(shù)據(jù)丟失的情況下不再適合的程度。為了克服這一限制，當(dāng)平面NAND重新形成U形，翻轉(zhuǎn)成垂直方向并像高層建筑一樣“堆疊”時，就會產(chǎn)生3D NAND，從而在與2D閃存需求基本相同的占地面積內(nèi)顯著增加存儲容量。

自成立以來，3D NAND已經(jīng)獲得了巨大的關(guān)注，所有主要的閃存制造商都將其添加到他們的閃存產(chǎn)品中。由于其可擴展性和每比特成本優(yōu)勢，3D NAND閃存有望徹底改變企業(yè)和工業(yè)固態(tài)存儲。就平面和3D的NAND出貨量而言，據(jù)預(yù)測，到2021年，閃存的額外出貨量將是2016年的六倍。

同樣有助于閃存不斷增加的容量是主流比特容量現(xiàn)在是每單元三比特，或三層單元（TLC）技術(shù)，具有四電平單元（QLC），未來每個單元四比特。

有了所有這些新的制造3D方法，需要權(quán)衡，我們應(yīng)該期待耐久性，性能，散熱考慮和容量之間的某種折衷。畢竟，將每個單元三個，最終四個比特，打包到芯片中，然后將它們制成分層解決方案是一個相對較新的概念，仍然處于改進(jìn)階段，因此受到初始耐久性，性能和熱挑戰(zhàn)的影響。

NAND閃存設(shè)計師正在克服耐久性和熱障礙，但它付出了代價?；诠I(yè)溫度3D的解決方案直到最近幾年才進(jìn)入工業(yè)嵌入式市場，幾年后主流商業(yè)和企業(yè)版本已經(jīng)進(jìn)入各自的市場。這項技術(shù)需要一段時間才能適應(yīng)工業(yè)市場，但看起來使用3D NAND的工程師正在學(xué)習(xí)如何做到這一點?；?D的SSD不必犧牲耐久性，現(xiàn)在可以匹配并超過基于2D MLC的SSD的耐用性。

符合工業(yè)溫度的3D NAND閃存就在這里。但是對3D SSD性能的熱效應(yīng)仍然是相當(dāng)新的主題，需要對工作負(fù)載和極端溫度范圍進(jìn)行進(jìn)一步的驗證測試。3D NAND主流市場，但3D NAND的高溫使用仍處于起步階段。

雖然3D NAND SSD已經(jīng)在消費者應(yīng)用和可能選擇的企業(yè)存儲環(huán)境中得到驗證，但工業(yè)嵌入式市場根本無法為了容量而犧牲數(shù)據(jù)完整性。工業(yè)，醫(yī)療設(shè)備和智能城市等工業(yè)3D固態(tài)硬盤應(yīng)用，僅舉幾例，無法承受數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的崩潰; 生活和生計依賴于他們，而且數(shù)據(jù)對任務(wù)至關(guān)重要。工業(yè)用戶一次又一次肯定：SSD耐用性和數(shù)據(jù)保護(hù)是不可協(xié)商的 - 即使在最極端的環(huán)境中也是如此。這突出了現(xiàn)成的SSD與為此類任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用程序設(shè)計和構(gòu)建的SSD之間的區(qū)別。

由于IIoT端點通常位于惡劣或遠(yuǎn)程環(huán)境中，因此此處使用的SSD必須能夠支持極端溫度 - I-Temp（-40°C至85°C）是溫度容差的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以及振動特殊的SSD制造工藝可以抵消這種沖擊。它們也必須是為了“設(shè)置并忘記它”的目的而構(gòu)建的，并且需要通過軟件進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)測分析。

工業(yè)3D NAND存儲中需要考慮的另一個問題是保護(hù)嵌入式系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)。與其2D前身一樣，基于3D NAND的SSD可通過加密實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全性。使用高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）的自加密SSD--被視為美國政府的事實上的安全標(biāo)準(zhǔn)，可以確保靜態(tài)數(shù)據(jù)受到保護(hù)。

同樣，SSD的應(yīng)用程序及其收集和存儲的關(guān)鍵數(shù)據(jù)也不會失敗。

顯然，嵌入式系統(tǒng)，IIoT和M2M數(shù)據(jù)收集和存儲應(yīng)用程序的利害攸關(guān)。正如我們在3D NAND中看到的那樣，閃存制造商開發(fā)具有更高容量的存儲，這些賭注成為指導(dǎo)因素。

不斷發(fā)展的3D NAND開發(fā)，加上成熟的工業(yè)級生產(chǎn)技術(shù)和加密技術(shù)，如Virtium使用的SSD供應(yīng)商，將滿足工業(yè)嵌入式市場的苛刻存儲需求。

無論3D NAND的“成長之痛”如何，嵌入式系統(tǒng)工程師都可以確信，圍繞這一新存儲維度 構(gòu)建的SSD 將提供所需的驅(qū)動器耐用性和數(shù)據(jù)保護(hù)。

來源：朗銳智科