閃存存儲是我們周圍幾乎所有電子設備中無所不在的組件。購買時可能會被視為商品。然而，實際情況遠非工業設備需要使用時的情況。在不了解用例的全貌的情況下，很容易陷入陷阱，認為所有內存都是一樣的，并純粹根據每 GB 的價格來決定。許多設計工程師可能會發現很難區分高質量和低質量的閃存。具有更高容量的較新閃存通常并不意味著更好的可靠性。

系統級別的另一個觀察結果是，閃存控制器與選擇內存本身一樣重要。控制器和閃存共同定義了系統質量。因此，兩者都需要作為一個整體來考慮。在本文中，我們將研究為什么并非所有形式的內存子系統、SSD 或 USB 閃存驅動器都是平等的，以及工程師在做出工業設備設計購買決定時需要考慮的一些關鍵因素。

溫度

對于消費類電子產品，工作溫度可能略有不同。盡管如此，在大多數情況下，我們還是會在環境溫度低于 20°C 的環境中使用我們的計算機。對于一般消費電子產品，允許的溫度范圍通常為 0°C 至 40°C，有時甚至高達 60°C。然而，在工業領域內，溫度及其變化量可能更為極端。引用的工業溫度范圍為 -40°C 至 +85°C。

雖然設計用于工業應用的所有組件和模塊都將滿足擴展的工作溫度范圍，但重要的是要記住，所述溫度是針對周圍環境的。在內部，在交界處，溫度會高得多。在例如 125°C 的環境溫度下測試這些設備，可以提高對其可靠性的信心。為了減輕高環境溫度的影響，工程師應著眼于選擇具有較低工作功率的組件。這將有助于保持內部溫度較低，并對系統級產生積極影響。

嘗試在非設計溫度下使用閃存和控制器會在任何階段引入潛在故障的擔憂。失敗在工業工程師中并不流行。停止生產并重新啟動可能是一個代價高昂的事件。設備以不受控制的方式突然發生故障也可能導致嚴重的損壞，修復成本很高，并可能導致進一步的停機。

您可能會問，為什么不應該在零售店以 10 美元的價格購買 32 GB USB 閃存驅動器，而是以 30 美元的價格購買另一個看起來非常相似的 USB 閃存驅動器？我們將嘗試更詳細地回答這個問題，但您已經注意到，對于工業應用，每個模塊都經過測試，考慮到更苛刻的用例，并確保產品在較長的使用壽命內始終保持高質量。

工業級可靠性始于設計制造

確保內存系統的設計能夠承受工業溫度，或許是漫長設計過程的終點，該過程始于硬件基礎的工業品質。例如，在 Hyperstone，我們的閃存控制器專為知識產權 (IP) 塊級別的工業應用而設計。在可靠性和故障安全方面，IP 設計方法比消費類設備嚴格得多。

應用經過驗證的測試技術對 IP 進行壓力測試。這確保了設計在時鐘和時序等關鍵方面包括安全裕度。例如，應用了電壓降分析，這有助于定義工業質量。

當溫度是主要考慮因素之一時，硬件時序等因素非常重要。它需要設計時間和可能的芯片面積，以確保芯片在不同溫度下可靠運行。多年的經驗導致產品功能和內置可靠性的發展。每個新控制器都繼續整合多年來獲得的行業用例知識和特定于應用程序的支持。

固件開發是另一個關鍵要素。它需要以相同的工業思維方式進行處理，并與硬件設計并行運行，并與之密切相關。閃存控制器中使用的固件在靈活性方面必須包括面向未來的功能。工業系統的典型運行壽命為十年或更長時間，通常在非常苛刻的環境中。通過遵循確保以高度結構化的方式開發固件的開發技術，可以在驗證期間實現更大的代碼覆蓋率。反過來，這會產生與運行它的硬件一樣可靠的更高質量的固件。

最后，測試是交付符合挑戰性工業用途的系統的基本部分。除了溫度循環之外，對突然電源故障的測試也是驗證產品是否按預期運行的密集框架的一部分。突然斷電測試模擬完全斷電。為了保持數據完整性，當系統重新啟動時，您需要確保沒有數據丟失。例如，在 Hyperstone，我們通過密集的電源循環測試每個新產品和固件。

使用閃存時另一個重要考慮因素是數據保留，這在很大程度上取決于工作溫度。隨著時間的推移，數據會從閃存中丟失，環境溫度越高，數據丟失率越高。無論設備是否處于活動狀態，損耗都會發生，這也是溫度是一個重要考慮因素的另一個原因。閃速存儲器的數據保留特性通常在25°C時引用。在工業環境中，設備經歷60°C左右的溫度是很常見的，這對數據保留有著深遠的影響。例如，如果將內存系統的溫度從室溫提高到60°C，則數據保留率可能會降低20倍。聽起來好像很多。這是很多。數據可能會在6個月后而不是10年后丟失。控制器管理的閃存和刷新功能的選擇可以保護您的數據。

確保長期的產品支持

只有少數供應商真正不辜負提供長期的產品支持。您選擇的內存和控制器供應商應該與您一路相伴，從最初的設計概念到實際產品。最后一點尤其適用于工業應用，其使用壽命可能是十年甚至二十年，而不是消費產品的兩年或最長五年。例如，Hyperstone 對長壽的奉獻體現在仍然支持 2003 年推出的 CF 卡控制器。

供應商需要盡早與客戶接觸，以便根據其應用程序的要求進行最佳設計。例如，在 Hypestone，我們的第一個問題可能是：“您的用例是什么？” 與客戶一起，我們可以使用 Use Case Tracker 等工具來精確評估應用程序如何訪問存儲介質并對其施加壓力。我們可以確定優化固件所需的特定參數，例如訪問模式、寫入和讀取速度、訪問頻率，選擇正確的配置和容量，從而最大限度地提高可靠性和優化成本。

在產品的使用壽命后期，可能會遇到只能由控制器供應商分析的問題。集成到控制器和固件架構中的調試接口和協議功能可幫助 Hyperstone 等供應商在發生故障時分析故障。在 99.9% 的情況下，我們可以看到發生了什么并采取措施防止它再次發生。嘗試使用消費者閃存控制器來做到這一點！

結論

在考慮應滿足工業環境嚴格要求的閃存介質時，工程師可能需要特別注意溫度、工業測試水平、終身支持和長期可用性。將配置與系統的用例對齊可以節省資金和頭痛。否則，您最終可能會得到一個不適合您的應用程序的出色解決方案