為工業應用選擇合適的存儲產品

閃存產品幾乎是我們身邊所有電子產品上必不可少的一部分，它被看成是一種商品；然而，在工業設備應用中實際情況遠非如此。在不清楚應用場景的情況下容易進入一個誤區，認為所有的閃存產品都一樣，并且單純會按照每Gigabyte的價格來做選擇。很多設計工程師不清楚高質量等級閃存產品與低質量等級閃存產品的區別，新上市推出的高容量閃存產品并不代表可靠性也很好。從系統層面來說，選擇閃存控制器比選擇閃存產品本身更加重要，因為控制器與閃存器件共同決定了閃存產品的質量水平；因此，這兩方面需要作為一個整體納入考慮。本文將給出一些調差研究，重點闡述為什么諸如SSD盤、USB盤等類似的閃存系統并非“生而平等”，當工程師在為其工業設備設計購買閃存產品的時候必須要考慮一些關鍵因素。

溫度

對于消費類電子來說雖然工作環境溫度會有些許差異，但是大部分情況下我們會在20℃的環境溫度下使用電腦。一般來說消費類電子的工作溫度區間在0~40℃，某些應用會達到60℃。然而，在工業應用領域，工作溫度或者工作溫度區間會更加極端。工業級溫度區間的常規定義是-40~85℃，當在工業場景使用非工業級的閃存器件及控制器將會面臨一系列潛在風險。工業工程師無法接受失效這一概念，因為其帶來的生產停滯和生產重啟都是非常昂貴的事故。設備突然發生不可控失效也會帶來重大損失，需要花費高昂的費用修復并且會進一步導致停線。

你也許會問為什么我不能在一個零售店里面花10美金買一個32GB的U盤，而要花費30美金購買看起來一模一樣的另一個U盤？我們將更加詳細地回答這一問題，但你或許已經注意到工業應用中每一個模塊都是經過嚴格的預設使用場景測試，以此確保其在足夠長的生命周期中具有始終如一的高質量水平。

工業規格的可靠性始于設計制造

為了保證存儲系統設計能夠滿足工業級溫度要求，需要在漫長的設計流程中的初始硬件設計階段便將工業級質量要求納入考慮。Hyperstone為工業應用開發的閃存控制器產品建立在獨有的IP設計基礎上，其IP設計在可靠性及失效安全方面遠比消費類產品的IP設計嚴格。在設計過程中重點考慮溫度特性時，硬件時序顯得格外重要，需要花費大量時間并可能需要通過擴大芯片面積等方式來確保芯片在各個溫度節點上的可靠性。多年的經驗積累使產品特性不斷演化并始終帶有內嵌可靠性保障，并且每一款新推出的控制器產品將持續加入對不同工業用例特性的支持。

固件開發是另外一個關鍵因素，其設計過程中也同樣需要工業思維，并且需要與硬件設計緊密結合。

最后，測試是一個十分重要的環節，它相當于符合工業應用的傳導系統。驗證產品是否達標需要一套嚴密的測試架構保證，溫度循環測試以外，突發斷電失效測試也是其中的重要組成部分。突發斷電測試能夠模擬一整套斷電場景，為了維護數據完整性，當系統供電恢復時必須確保數據沒有因此而丟失。Hyperstone通過其一整套嚴密的供電循環測試能夠完成對新產品及其固件的有效驗證。

在使用閃存產品時，另一個需要重點考慮的因素是數據保持時間，數據保持時間高度依賴于工作溫度。閃存中的數據隨著時間流逝會逐漸丟失，環境溫度越高數據的丟失占比越大。無論器件是否處于激活狀態，數據丟失都會發生，這就是要重點考慮溫度因素的另一個原因。對閃存產品數據保持時間的描述一般是針對25℃，但在工業級應用場景下設備在60℃的溫度中工作很常見，這一因素對數據保持時間有著的深遠影響。例如，如果將存儲系統的溫度從室溫升至60℃，數據保持比例將減少20%；聽起來損失很多，實際上的確很多，因為60℃的溫度下數據將在6個月內丟失而不是10年。選擇合適的閃存器件結合控制器的閃存刷新管理機制能夠實現數據保護。

產品支持；自始至終確保產品設計符合工業級要求

能夠真正做到長期支持與服務的的廠家少之又少，閃存供應商與控制器供應商需參與從產品的初始概念設計到產品成熟整個過程。最后一點與工業級應用尤為相關，那就是服務周期應該持續10年甚至20年而不是像消費類電子的2年或最多5年。Hyperstone致力于長遠，正如針對于2003年推出的CF卡控制器產品Hyperstone至今仍然提供支持與服務。

Hyperstone會盡可能早地與客戶接觸建立互動溝通進而確保客戶的設計符合其應用需求，我們的第一個問題可能是：“你們的應用場景是什么？”我們將使用我們的用例索引工具與客戶共同評估某一應用如何對存儲產品進行訪問及壓力操作等。我們能夠通過調整諸如訪問方式、讀寫速度、訪問頻率等具體參數來優化固件，最終選擇正確的配置及容量進而使產品的可靠性最大化并提供最優成本。

隨后在產品應用期間，可能會遇到只有控制器廠商才有能力分析的問題。Hyperstone已經將調試接口及協議特性集成到控制器及其固件架構中，所以一旦產生錯誤我們能夠分析出問題所在。99.9%的情況下我們能夠知道發生了什么，并且可以迅速采取措施避免類似錯誤再次產生，而消費類閃存控制器完全做不到這一點。

By Steffen Allert

結論

在考慮選取一種能夠滿足工業環境要求的閃存產品時，工程師需要特別考慮包括溫度、工業級測試、產品壽命測試以及長期供應等因素。系統性地使產品規格與實際用例相對應，能夠在節省成本的同時減少不必要的麻煩。否則，最終選取的所謂完美解決方案將無法與應用很好地匹配。