Dyski SSD i pamięć Flash: Klasa komercyjna a przemysłowa – kluczowe różnice i zastosowania
- Zakłady przemysłowe
Dyski SSD i pamięć Flash: Klasa komercyjna a przemysłowa
W dzisiejszym świecie pamięć Flash i dyski SSD są istotnymi komponentami urządzeń elektronicznych, takich jak smartfony, komputery osobiste czy sprzęty domowe. Pamięć ta ma także zastosowanie w całej gamie rozwiązań przemysłowych. Chociaż podstawowe funkcje pamięci komercyjnej i przemysłowej są podobne, różnią się one znacząco pod względem wydajności, zastosowania oraz trwałości.
Wytrzymałość i niezawodność
-
Zakres Temperatur
Urządzenia konsumenckie, takie jak laptopy czy smartfony, są zwykle wyposażone w pamięci dostosowane do pracy w zakresie temperatur od 0°C do 70°C. Tymczasem pamięć przemysłowa musi sprostać ekstremalnym warunkom, w tym dużym wahaniom temperatur czy wysokiej wilgotności. Dzięki starannie dobranym komponentom, pamięci przemysłowe zapewniają niezawodność nawet w zakresie od -40°C do +85°C, co czyni je odpowiednimi dla najbardziej wymagających środowisk. Jest to możliwe dzięki użyciu odpowiednio wysortowanych, wysokiej jakości komponentów, zaczynając od płytki PCB, przez elementy pasywne aż po kontroler czy kości pamięci.
-
Wskaźnik Niezawodności
Wartość MTBF (średni czas między awariami) jest kluczowym wskaźnikiem niezawodności. Pamięci przemysłowe osiągają MTBF powyżej 2 milionów godzin, podczas gdy wersje komercyjne oferują średnio około 1,5 miliona godzin.
-
Jakość i odporność na czynniki zewnętrzne
Pamięci konsumenckie są projektowane do pracy w bezpiecznych warunkach, natomiast ich przemysłowe odpowiedniki muszą pracować wydajnie w środowiskach narażonych na ekstremalne temperatury, wibracje, wilgoć czy zanieczyszczenia. Z tego powodu konieczne jest zastosowanie w produkcji takich komponentów lub zabezpieczeń, które zagwarantują poprawne działanie pamięci w docelowym urządzeniu czy aplikacji. Wśród tego typu rozwiązań można wymienić: pokrycie konformalne (confromal coating), powłokę antykorozyjną, gold finger (styki pokryte warstwą złota) czy side fill (ochrona lutowanych połączeń przed naprężeniami).
Typy pamięci Flash
Dyski SSD, karty SD/microSD czy pamięci USB bazują na pamięci NAND Flash. Ta z kolei dzieli się na kilka typów. Odróżnia je liczba bitów, które można zapisać w każdej komórce pamięci. Przekłada się to na wytrzymałość, pojemność i koszt wytworzenia. Ze względu na budowę i sposób przechowywania informacji w komórkach pamięci NAND Flash, układy pamięci można podzielić na:
- SLC: do jednej komórki zapisuje się jeden bit informacji, przez co jest to najtrwalszy typ, stosowany w najbardziej wymagających zastosowaniach.
- MLC: do jednej komórki zapisują się dwa bity informacji, czyli w komórce występują cztery poziomy napięcia elektrycznego pozwalające rozróżnić stany obu bitów. Wybór tej technologii to kompromis między wytrzymałością a pojemnością.
- pSLC: to hybryda między SLC a MLC, łącząca większą wytrzymałość z niższym kosztem. W tym przypadku również jeden bit przypada na jedną komórkę. Możliwe jest to dzięki odpowiedniemu przeprogramowaniu pamięci MLC, która symuluje pracę układu SLC.
- TLC: do jednej komórki zapisują się trzy bity informacji, przez co dla rozróżnienia ich stanów musi występować osiem poziomów napięcia elektrycznego. Na rynku dostępne są układy TLC w układzie wertykalnym (3D TLC), które dzięki coraz lepszej jakości znajdują zaufanie klientów przemysłowych.
- QLC: do jednej komórki zapisują się cztery bity informacji, występuje aż szesnaście poziomów napięcia elektrycznego. Ta technologia nie jest przeznaczona do zastosowań przemysłowych ze względu na niższą wytrzymałość. Jednakże jest to ekonomiczny i coraz popularniejszy wybór dla użytkowników komercyjnych.
Cechy i funkcjonalności
-
Klasa przemysłowa:
Produkty przemysłowe charakteryzują zaawansowane funkcje, który wpływają na niezawodność i wydajność pamięci. To m.in. zaawansowana korekcja błędów, algorytm wyrównywania zużycia komórek pamięci, niezmienna lista komponentów (stały BOM) oraz długoterminowe wsparcie techniczne. Dzięki temu pamięci sprawdzają się w wymagających aplikacjach, np. w automatyce przemysłowej czy systemach krytycznych.
-
Klasa komercyjna:
Pamięci przeznaczone na rynek komercyjny zapewniają podstawową korekcję błędów. Lista komponentów użytych do produkcji może także różnić się pomiędzy kolejnymi seriami produkcyjnymi. Rozwiązania komercyjne mają też zazwyczaj krótsze cykle życia, z mniejszym naciskiem na długoterminowe wsparcie i zarządzanie produktem.
Zastosowanie
Zależnie od swojej pojemności, wytrzymałości i prędkości, pamięć Flash może być wykorzystywana w różnych typach aplikacji. Przyjrzyjmy się, w jakich zastosowaniach przemysłowych i komercyjnych operuje NAND Flash.
-
Pamięć przemysłowa:
- zastosowanie w trudnych lub wymagających warunkach, takich jak automatyka przemysłowa, lotnictwo, obronność czy technologie kosmiczne
- zastosowanie w systemach krytycznych, które wymagają wysokiej niezawodności i długoterminowego wsparcia – urządzenia medyczne, infrastruktura telekomunikacyjna i centra danych
-
Pamięć komercyjna:
- zastosowanie w elektronice konsumenckiej do codziennego użytku, w urządzeniach takich jak smartfony, laptopy i aparaty cyfrowe, gdzie środowisko pracy jest kontrolowane i mniej wymagające
- ogólne zastosowanie, gdzie priorytetem jest efektywność kosztowa a nie ekstremalna niezawodność i trwałość
Podsumowanie
Wybór między pamięcią przemysłową a komercyjną zależy od wymagań danego projektu. Rozwiązania przemysłowe oferują niezawodność i trwałość w ekstremalnych warunkach, natomiast pamięci konsumenckie zapewniają przystępność cenową i wydajność dla elektroniki używanej w domu czy biurze. Zrozumienie tych różnic jest kluczowe przy wyborze odpowiedniego rodzaju pamięci do określonych urządzeń czy aplikacji.
Materiał powstał przy współpracy z GoodRAM Industrial producentem niezawodnych, produkowanych w Polsce i w pełni testowanych pamięci przemysłowych www.goodram-industrial.com.
