Droga do Przemysłu 4.0 albo nano standard pamięci na bazie pamięci flash: nanoSSD od firmy Innodisk
Z każdym dniem technologie informacyjne coraz głębiej przenikają w nasze życie, stawiając zwiększone wymagania wobec produktów IT. Producenci rozwiązań IT udoskonalają technologie, stale zmniejszają procesy techniczne i zwiększają wydajność rozwiązań.
Z każdym dniem technologie informacyjne coraz głębiej przenikają w nasze życie, stawiając zwiększone wymagania wobec produktów IT. Producenci rozwiązań IT udoskonalają technologie, stale zmniejszają procesy techniczne i zwiększają wydajność rozwiązań.
Masowe wdrożenie systemów IT i mobilnej techniki komputerowej wpłynęło na wymagania, jakie stawiane są wobec rozmiaru i wagi komponentów. Wyjątkiem nie stały się również systemy przechowywania danych. Najpopularniejszym wymiarem standardowym dla systemów przechowywania danych jest 2.5" SATA.
Rozmiar 2,5" o raz pierwszy był zaproponowany przez firmę PrairieTek w 1988 roku i na długo zajął ważną pozycję w technice obliczeniowej. Pamięci danego typowymiaru mają długość 100 mm, szerokość 69.85 mm i wysokość od 5 do 19 mm.
Wraz z rozwojem technologii, z dyskami 2.5" SATA zaczęły konkurować dyski SSD o standardzie mSATA i M.2, które mogą przechowywać te same terabajty danych przy dziesięciokrotnie mniejszych gabarytach.
Pomimo znacznego zmniejszenia wymiarów systemów przechowywania danych i udoskonalenia interfejsu podłączenia, dla kompaktowych systemów do wmontowanie konieczne było jeszcze bardziej radykalne rozwiązanie. Niezbędne było wyeliminowanie spontanicznego odłączenia się nośnika od magistrali danych, przechowywanie dziesiątków gigabajtów danych, posiadanie szybkości i niezawodności pamięci klasycznej i zapewnienie przy tym znacznie mniejszych wymiarów i wagi. Takim rozwiązaniem stała się nowa linia wbudowywanych dysków SSD klasy przemysłowej — nanoSSD od firmy Innodisk.
Pamięć nanoSSD lub BGA SSD (ang. ball grid array — matryca kulek) jest to powierzchniowo-montowany integralny układ scalony o wymiarze 16х20 lub 11.5х13 milimetrów i wadze 0.5 grama. Układ scalony składa się z komórek pamięci flash, kontrolera i logiki wtórnej.
Wyprowadzenia BGA — kulki lutownicze nałożone na pola kontaktowe z odwrotnej strony układu scalonego.
Układ scalony umieszczany jest na płytce drukowanej, zgodnie z oznakowaniem pierwszego kontaktu. Następnie układ scalony jest nagrzewany za pomocą stacji lutowniczej lub źródła podczerwonego w taki sposób, aby kulki zaczęły się topić.
Napięcie powierzchniowe zmusza stopiony lut do ustalenia układu scalonego dokładnie nad tym miejscem, gdzie on powinien znajdować się na płytce.
Pamięć Innodisk nanoSSD — to pamięć flash o wysokim stopniu integracji, zaprojektowana wg technologii SiP (System-in-Package).
Technologia System-in-Package zapewnia opakowanie komponentów elektronicznych w postaci kompletnego systemu funkcjonalnego w jednolitym korpusie. Takie urządzenie elektroniczne na ogół zawiera dwa lub więcej różnych kryształów, w połączeniu z elementami pasywnymi, filtrami, antenami i częściami mechanicznymi. Wspólnie komponenty te tworzą wysoce zintegrowany produkt.
Innodisk nanoSSD – bardzo małe urządzenie o wysokiej gęstości komponentów. Mniej miejsca do przechowywania — więcej miejsca dla innych komponentów systemu.
W porównaniu z klasyczną wersją pamięci SSD 2.5" SATA, powierzchnia nanoSSD zmniejszyła się o 95 %, a waga zmniejszyła się 100 razy. Pozwala to umieścić pamięć praktycznie w każdym kompaktowym urządzeniu komputerowym.
Można wyróżnić następujące zalety pamięci nanoSSD:
Serie dysków nanoSSD od Innodisk
W linii pamięci nanoSSD firmy Innodisk przedstawiono trzy serie o różnych charakterystykach. Każda z nich ma swoje właściwości:
| Nazwa | SATA 3ME3/3IE3 | SATA 3TE7 | PCIe 3TE7 |
|---|---|---|---|
| Interfejs | SATA III | PCI-Express Gen3x2 | |
| Typowymiar | 1620 (16х20 mm) | 1113 (11.5х13 mm) | |
| Typ pamięci flash | MLC/iSLC | 3D TLC | 3D TLC |
| Pojemność | MLC: 16GB-128GB iSLC: 8GB-64GB |
32GB-256GB | 32GB-512GB |
| Odczyt sekwencyjny/zapis (MB/sek., maks.) | MLC: 410/140 iSLC: 440/260 |
540/260 | 1700/1400 |
| Reżim temperaturowy, stopni Celsiusza | 0 +70 oC, -40 +85 oC |
0 +70 oC | 0 +70 oC, -40 +85 oC |
| Status | Jest produkowany | Jest produkowany | 32GB-256GB w Q3 2021 512GB GB wzory w Q3 2021 |
Urządzenia pamięci z interfejsem SATA mają typowymiar 16x20 mm. Produkowane są z różnymi typami komórek pamięci: 3D TLC, MLC, iSLC. Umożliwia to wybranie optymalnego rozwiązania pod względem kosztów i wytrzymałości.
Pojemność dla różnych typów komórek też jest różna.
iSLC — najmniejsze (do 64 GB), ale najbardziej wytrzymałe. Mają resurs do 20 000 cykli pełnego zapisu ponownego.
3D TLC — największa pojemność (do 256 GB), ale ilość cykli zapisu ponownego nie przekracza 2 000 tysięcy.Komórki MLC – złoty środek, pojemność do 128 GB i ilość cykli zapisu ponownego do 5 000.
Komórki MLC – złoty środek, pojemność do 128 GB i ilość cykli zapisu ponownego do 5 000.
Reżim temperaturowy również się różni. Standardowy wynosi od 0 do 70 stopni, a poszerzony od -40 do +85, co pozwala na zwiększenie zakresu zastosowania.
Poza tym w linii modeli Innodisk pojawiła się nowa seria superkompaktowych nano urządzeń pamięci 3TE7 o wymiarach zaledwie 11.5x13 milimetrów z interfejsem PCI-Express. W danej serii stosowane są tylko komórki pamięci 3D TLC.
Reżim temperaturowy standardowy lub poszerzony.
Pojemność pamięci może dochodzić do 512 GB, przy szybkości odczytu 1700 i zapisu 1400 megabajtów/s.
Podstawowe charakterystyki serii 3TE7:
- Działa w poszerzonym zakresie temperatur od -40 do +85 °C;
- Kompatybilna ze specyfikacją NVMe 1.3;
- Obsługuje komórki z największą pojemnością pamięci 3D TLC;
- Kompatybilna z mechanizmem szyfrowania AES-256 i TCG Opal 2.0;
- Posiada mechanizm korekcji błędów LDPC ECC i system pełnej ochrony danych ETEP;
- Posiada bufor pamięci hosta (HMB) w celu zapewnienia maksymalnej wydajności bez pamięci DRAM.
Właściwości pamięci nanoSSD
Mały rozmiar
Objętość nanoSSD 210 mm sześciennych, co stanowi zaledwie 1 % objętości klasycznej pamięci 2.5 SATA, zajmującej 63000 mm sześciennych.
Cena
Opracowanie standardowej pamięci SSD polega na projektowaniu i ulokowaniu na płycie układu scalonego pamięci, kontrolera i elementów logicznych. Wymaga to kilku etapów opracowania, montażu i wytwarzania różnych części.
W przypadku nanoSSD, cena opracowania i wytwarzania będzie dwukrotnie mniejsza. NanoSSD — to całkowity schemat funkcjonalny, w którym kontroler, komórki pamięci i elementy logiczne zintegrowane są w jednym korpusie BGA.
Jak wynika z tabeli, przy wyborze klasycznego schematu produkcji kontroler plus pamięć flash trzeba zapłacić za opracowanie, montaż i wytwarzanie każdego z komponentów SSD. Natomiast przy wykorzystaniu BGA nanoSSD można nabyć SSD w jednolitym korpusie:
| Nazwa | Rozwiązanie standardowe (Kontroler + pamięć flash NAND), koszty | NanoSSD (BGA SSD dla SiP), koszty | ||
|---|---|---|---|---|
| Wykaz materiałów, komponentów, bloków, części składowych produktu końcowego | Kontroler | Matryca kontrolera | ✔ | ✔ |
| Koszty montażu | ✔ | — | ||
| Koszty produkcji | ✔ | — | ||
| Koszty opracowania | ✔ | — | ||
| Komórki NAND Flash | Matryca pamięci flash | ✔ | ✔ | |
| Koszty montażu | ✔ | — | ||
| Koszty produkcji | ✔ | — | ||
| Koszty opracowania | ✔ | — | ||
| BGA SSD | Koszty montażu | — | ✔ | |
| Koszty produkcji | — | ✔ | ||
| Koszty opracowania | — | ✔ | ||
Dobra ochrona przed udarami i wibracją
Wszystkie komponenty nanoSSD były przetestowane w surowych warunkach pod wpływem wibracji i udarów, co pozwala mieć pewność, że dane pozostaną w stanie nienaruszonym, i używać nanoSSD do wykonania najtrudniejszych zadań.
Duża pojemność
Dzięki zastosowaniu wielowarstwowej struktury pamięci w jednym bloku SiP pamięć z typowymiarem 1620 umożliwia przechowywanie do 1 Tb danych, z typowymiarem 1113 — do 512 GB.
Doskonała wydajność
Pamięć nanoSSD wyróżnia się wysoką wydajnością odczytu/zapisu sekwencyjnego i znacznie przewyższa pod tym względem uniwersalną pamięć USB 2.0 oraz pamięć eMMC.
Tabela porównawcza odczytu/zapisu sekwencyjnego:
| Nazwa | Odczyt sekwencyjny (MB/s) | Zapis sekwencyjny (MB/s) |
|---|---|---|
| nanoSSD PCIe 3TE7 | 1700 | 1400 |
| nanoSSD SATA 3TE7 | 540 | 260 |
| UFS 2.0 | 480 | 170 |
| eMMC 5.0 | 260 | 140 |
Najmniejsze zużycie energii
nanoSSD jest do 24 % oszczędniejsza przy zapisie sekwencyjnym i do 15 % przy odczycie sekwencyjnym w porównaniu z pamięcią M.2 SSD 2280.
| Nazwa | M.2 2280 3TE7 | nanoSSD 3TE7 | Oszczędność energii |
|---|---|---|---|
| Wczytywanie sekwencyjne, natężenie prądu (mA) | 385 | 328 | 15% |
| Zapis sekwencyjny, natężenie prądu (mA) | 456 | 347 | 24% |
Uniwersalność zastosowania do różnych rozwiązań
Dzięki swoim kompaktowym wymiarom, niskiemu zużyciu energii, wysokim charakterystykom pod względem szybkości i niezawodności przemysłowej, pamięć nanoSSD może być stosowana do tworzenia różnorodnych rozwiązań:
- Zarówno wewnątrz pomieszczeń, jak i na zewnątrz;
- W transporcie i w rozwiązaniach stacjonarnych;
- W systemach nadzoru wideo, np. wewnątrz korpusu ochronnego kamery;
- W systemach kontroli produkcyjnej i zarządzania;
- W robotach mobilnych i bezzałogowych statkach latających;
- W systemach do wmontowania;
- W telefonach mobilnych i komputerach-tabletach;
- W rozwiązaniach internetowych;
- Jako sektor startowy w systemach serwerowych;
- Jak również we wszelkich urządzeniach nieobsługiwanych, wymagających niezawodnego, szybkiego i kompaktowego rozwiązania do przechowywania danych.
Firmie Innodisk udało się połączyć właściwości znajomej nam pamięci SSD i układu scalonego BGA. Duża szybkość, niezawodność i pokaźna pojemność umożliwiają poszerzenie zakresu zastosowania SSD, a wysoce zintegrowane typowymiary BGA 1113-X i 1620-X pozwoliły znacznie zaoszczędzić miejsce na płytce drukowanej i zredukować koszty opracowania nowych rozwiązań do przechowywania danych.
Można podkreślić, że nanoSSD jest produktem interesującym głównie dla integratorów systemowych i producentów techniki komputerowej, czyje linie produkcyjne pozwalają na projektowanie rozwiązań i pamięć układu scalonego BGA na płytach drukowanych.
Wysoko wykwalifikowani specjaliści firmy IPC2U i Innodisk gotowi są do okazania pełnego wsparcia technicznego w ciągu całego cyklu opracowania i produkcji Waszego produktu końcowego.
Wybierz swój SSD w katalogu:
W celu uzyskania dalszych informacji lub zamówień prosimy o kontakt z naszym zespołem sprzedaży za pośrednictwem poczty elektronicznej: sales@ipc2u.pl lub skontaktuj się z nami bezpośrednio telefonicznie: +48 22 208 7702