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電子發燒友網>存儲技術>nvSRAM解決方案 - 常見企業級SSD故障電源可靠性分析詳解

nvSRAM解決方案 - 常見企業級SSD故障電源可靠性分析詳解

  nvSRAM解決方案

  非易失性SRAM(nvSRAM)對于企業級SSD的優勢在于能無需使用或盡可能少用超級電容或分立電容組,并能通過單芯片的免電池非易失性RAM技術就能為傳輸中的SDRAM緩存數據和元數據可靠備份。以下簡要介紹nvSRAM的工作,隨后將介紹在企業級SSD中采用nvSRAM器件的具體細節。

  非易失性SRAM(nvSRAM)

  nvSRAM在單個器件中完美結合了兩大CMOS技術:SRAM和SONOS非易失性技術。在正常加電系統工作條件下,nvSRAM就像傳統SRAM一樣工作。IC的SRAM部分以高達20ns的存取時間進行讀寫,采用標準的異步SRAM信號和時序。如果出現電源故障,那么芯片可智能檢測到威脅,并自動將SRAM數據副本保存在非易失性存儲器中,而且能保持20年以上不改變。加電RECALL后,IC將數據副本返回到SRAM中,系統就能剛好從上次停止的地方重新開始工作,從而確保快速SRAM絕不會丟失數據。此外,最新高密度(16Mb)nvSRAM還支持高帶寬DDR NAND閃存(ONFI 3.0/Toggle 2.0)接口。

  SRAM和內部非易失性陣列之間的傳輸完全并行(單元對單元),這就能在8ms乃至更少時間內完成STORE操作,用戶根本毫無感覺。該IC系列的大多數版本還為用戶提供可控的軟件STORE和RECALL啟動命令以及用戶可控的硬件STORE啟動命令。

  nvSRAM是高度可靠的產品,采用業經驗證的大容量CMOS + SONOS工藝。此外,它在軍事、商業、存儲、醫療和工業應用中也有著20多年的歷史。

  圖3顯示了nvSRAM的概念,它將快速SRAM元件和非易失性元件在單個單元中整合在一起。圖4顯示了nvSRAM的單元結構。

nvSRAM概念

  圖3:nvSRAM概念

企業級SSD異步nvSRAM解決方案

  圖4:nvSRAM單元

  非易失性SRAM--用于企業級SSD的異步解決方案

  圖5顯示了企業級SSD數據流和元數據斷電需要備份時用作非易失性緩存的異步nvSRAM.圖5所示的VCAP電容可為STORE循環(將數據從SRAM移動到非易失性單元)進行供電。VCAP是大約50 μF的標準電容(詳見數據表)。

企業級SSD異步nvSRAM解決方案

?

  圖5:企業級SSD異步nvSRAM解決方案

  對于新設計而言,當前可用的異步nvSRAM器件密度在256-kbit到8-Mbit之間,2012年還推出了16-Mbit的器件。

  非易失性SRAM--用于企業級SSD的同步解決方案

  圖6顯示了用于企業級SSD的非易失性SRAM器件,其基于全新同步高帶寬(最高12.8Gbps)NAND接口nvSRAM.這種器件密度將達16-Mbit,目前已經推出樣片,預計于2013年第一季度投入量產。

企業級SSD同步nvSRAM解決方案

  圖6:企業級SSD同步nvSRAM解決方案

  如前所述,超級電容或分立鉭電容組可用作為斷電時從SDRAM向NAND閃存傳輸數據提供所需電力的二級電壓供電源。斷電時從快速易失性存儲器向非易失性存儲器傳輸的理念與20年前賽普拉斯發明的nvSRAM理念相同,差別在于賽普拉斯nvSRAM在統一的單片IC中包含了電源檢測、數據傳輸管理、快速易失性存儲器和非易失性存儲器等。數據傳輸在所有存儲器單元中完成,同時耗電極低,時間也只有幾毫秒。而SDRAM到閃存的傳輸在系統級進行,采用高功率I/O連接,這會很快消耗掉大型電容中的電量,而且完成時間也長得多。

  此外,企業級SSD架構中的SSD控制器也支持高速同步NAND到NAND閃存器件的接口(ONFI 3.0、Toggle DDR 2.0)。高速同步NAND接口目前得到久經考驗的nvSRAM核心技術支持,采用業界標準的ONFI 3.0/Toggle 2.0接口,可為企業級SSD廠商提供高性能的同步非易失性存儲器解決方案。全新nvSRAM可直接放在NAND閃存總線上,成為關鍵非易失性數據的有源存儲器空間(見圖6)。全新nvSRAM接口的設計支持開放式標準,將采用標準指令和標準信號時序。這種方法不再需要或者能盡可能少需要超級電容或鉭電容組以及數據傳輸邏輯,從而大幅縮短企業級SSD系統的斷電備份時間。此外,這也消除了電容備份解決方案相關的可靠性問題。

  企業級SSD斷電時需要快速可靠的關鍵數據流和元數據備份。當前的電容備份解決方案存在嚴重的可靠性問題。本文分析了異步nvSRAM解決方案,并介紹了放在NAND閃存總線上的同步nvSRAM.nvSRAM可提供快速可靠的關鍵企業級SSD數據備份功能,從而消除了超級電容和鉭電容組在此過程中的可靠性問題。

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在傳統的配電系統和信息系統可靠性分析中,通常僅考慮其各自的可靠性,很少計及兩者之間的相互影響。為了在配電網可靠性分析中計及信息系統的影響,研究了信息系統與配電系統的關系。著重分析了信息系統發生故障
2018-03-28 16:09:271

未來企業級SSD的增長速度會高于消費級SSD

企業級SSD的增長是對機械硬盤的替代,同時也是海量新增數據存儲的強烈需求,所以,未來企業級SSD的增長速度會明顯高于消費級SSD
2019-01-09 10:43:495890

西數推出企業級TLC SSD 壽命和可靠性都是頂級的存在

西部數據今天發布了新款企業級SSD UltraStar DCSS540,雖然使用的是TLC NAND閃存,但是壽命和可靠性都是頂級的存在,被外媒贊為“坦克級”。
2019-11-28 16:57:101587

PCB可靠性分析的3個好處

PCB 可靠性分析就像在大型展會之前獲得第二意見。它可以幫助您在設計之前就找出設計中的問題區域。具體的 PCB 可靠性分析有很多好處,但我將談三點。可靠的功能,更低的成本和更快樂的客戶。 1. 可靠
2020-09-30 18:39:361817

基于動態故障樹的LTE-R系統可靠性分析方法

LTE-R無線通信系統可為鐵路通信網絡提供數據傳輸支持,實現列車安全可靠運行,然而目前針對該系統的可靠性與失效動態特性分析較少。提出一種基于動態故障樹(DFT)的LTE-R系統可靠性分析方法。通過分析
2021-03-23 16:27:128

SSD可靠性可靠性量化指標MTBF

化、應用加速、大數據、云計算乃至人工智能等領域發揮重要作用。企業級SSD往往需要在高并發、大壓力、24小時全天候運行的嚴苛環境下運行,其可靠性企業級用戶的重點關注之一。 可靠性指的是一個部件或系統在規定的操作條件下,
2021-10-11 09:50:538326

得瑞DERA實現十余萬片企業級SSD出貨量

據悉,截至2022年4月底,國內企業級SSD市場重點企業——得瑞DERA已經累計出貨達十余萬片SSD產品。
2022-04-27 11:35:131155

固態硬盤SSD加持“存算一體”,憶芯STAR2000如何打造國產高端企業級SSD方案

可靠性、安全性的存儲需求。 ? STAR2000是行業內首批將Arm??Cortex-A55用作CPU、首款支持NVMe 2.0、最高性能PCIe4.0的高端企業級SSD主控芯片,能為企業級SSD帶來
2023-03-13 09:52:392650

企業級SSD的市場現狀 存算一體將如何改變SSD?

企業級SSD(Solid State Drive)是一種高速、可靠的存儲設備,適用于企業級應用。按照不同應用場景,SSD 可以分為消費級、企業級和軍工級產品。
2023-03-22 15:30:521618

嵌入式OS設計策略解讀|憶聯企業級SSD可靠、高性能的實現方法

企業級SSD需要在大量企業數據讀寫下保持超高穩定性,以及24 小時全天候運行,SSD的讀寫速度、使用壽命、穩定性及可靠性企業級用戶關注的重點。為滿足用戶對企業級SSD高性能、低延時、輕量級、高可靠
2023-08-03 08:05:06258

如何設計一款好的企業級SSD電源管理方案?Qorvo專家有話講

AI大模型、數據中心、云存儲等數字化領域的建設浪潮帶動了企業級SSD(eSSD)市場的新增需求。 根據Yole Group最新報告,2022年全球SSD出貨量約3.52億塊,其中企業級SSD出貨量
2023-09-14 12:15:02369

鎂合金微弧氧化電源驅動電路可靠性分析

電子發燒友網站提供《鎂合金微弧氧化電源驅動電路可靠性分析.pdf》資料免費下載
2023-11-06 09:42:400

細說企業級SSD的那些高價值特性

企業級SSD(SolidStateDrive)是基于閃存技術的高性能、高可靠性的固態硬盤,專為滿足企業級應用場景的需求而設計。為了滿足各種高速數據處理和可靠性要求較高的應用場景,企業級SSD
2023-12-16 08:35:11302

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