Opslag selecteren voor uw industriële toepassing

Flash-geheugenopslag is een alomtegenwoordig onderdeel in vrijwel elk elektronisch apparaat om ons heen. Het kan bij aankoop als een handelsartikel worden beschouwd. De realiteit is echter verre van dat wanneer het nodig is voor gebruik in industriële apparatuur. Zonder het hele plaatje in termen van use-case te kennen, is het gemakkelijk om in de val te lopen door te denken dat al het geheugen hetzelfde is en puur op basis van de prijs per gigabyte te beslissen. Veel ontwerpingenieurs vinden het misschien moeilijk om onderscheid te maken tussen flash-geheugen van hoge kwaliteit en van lage kwaliteit. Een recentere flitser met een hogere capaciteit betekent meestal niet een betere betrouwbaarheid.

Een andere observatie op systeemniveau is ook dat de flash-geheugencontroller net zo cruciaal is als het selecteren van het geheugen zelf. Controller en flash bepalen samen de systeemkwaliteit. Beide moeten dus als één geheel worden beschouwd. In dit artikel gaan we onderzoeken waarom niet alle vormen van geheugensubsystemen, SSD- of USB-flashstations gelijk zijn en enkele van de kritische factoren waarmee ingenieurs rekening moeten houden bij het nemen van een aankoopbeslissing voor het ontwerpen van industriële apparatuur.

Temperatuur

Voor consumentenelektronica kunnen de bedrijfstemperaturen enigszins variëren. Toch zullen we in de meeste gevallen onze computer bijvoorbeeld gebruiken bij omgevingstemperaturen rond de 20°C. Voor consumentenelektronica in het algemeen is het toegestane temperatuurbereik typisch van 0°C tot 40°C, of ​​soms zelfs tot 60°C. Binnen het industriële domein kan de temperatuur en de mate waarin deze varieert echter extremer zijn. Het vermelde industriële temperatuurbereik is van -40°C tot +85°C.

Hoewel alle componenten en modules die zijn ontworpen voor gebruik in industriële toepassingen, voldoen aan het uitgebreide bedrijfstemperatuurbereik, is het belangrijk om te onthouden dat de vermelde temperaturen voor de omgevingsomgeving zijn. Intern, op de kruising, zullen de temperaturen veel hoger zijn. Het testen van deze apparaten bij omgevingstemperaturen van bijvoorbeeld 125 °C geeft meer vertrouwen in hun betrouwbaarheid. Om de impact van hoge omgevingstemperaturen te verminderen, moeten ingenieurs ernaar streven componenten met een lager bedrijfsvermogen te selecteren. Dit helpt de interne temperatuur laag te houden en heeft een positief effect op systeemniveau.

Pogingen om flash-geheugen en een controller te gebruiken bij temperaturen waarvoor ze niet zijn ontworpen, zullen in elk stadium zorgen over mogelijke storingen veroorzaken. Falen is geen term die populair is bij industriële ingenieurs. Een productie stopzetten en opnieuw opstarten kan een kostbaar incident zijn. Een plotselinge storing van apparatuur op een ongecontroleerde manier kan ook aanzienlijke schade veroorzaken die kostbaar is om te repareren en kan leiden tot verdere uitvaltijd.

U vraagt ​​zich misschien af ​​waarom u geen 32 GB USB-flashdrive voor bijvoorbeeld $ 10 in een winkel zou kopen, maar in plaats daarvan een andere zou kopen die er erg op lijkt voor $ 30? We zullen proberen deze vraag in meer detail te beantwoorden, maar u kunt nu al opmerken dat voor industriële toepassingen elke module wordt getest met een veeleisendere use-case in het achterhoofd en een constante hoge kwaliteit van producten voor een lange levensduur garandeert.

Betrouwbaarheid van industriële kwaliteit begint bij de fabricage van het ontwerp .

Ervoor zorgen dat een geheugensysteem is ontworpen om industriële temperaturen te weerstaan, is misschien het einde van een lang ontwerpproces dat begint met industriële kwaliteiten aan de basis van de hardware. Bij Hyperstone zijn onze flash-geheugencontrollers bijvoorbeeld ontworpen voor industriële toepassingen die al op blokniveau van intellectueel eigendom (IP) staan. De IP-ontwerpbenadering is veel strenger dan voor consumentenapparaten met betrekking tot betrouwbaarheid en faalveiligheid.

Bewezen testtechnieken worden toegepast om de IP te stresstesten. Dit zorgt ervoor dat het ontwerp een veiligheidsmarge bevat met betrekking tot kritische aspecten, zoals klokken en timing. Zo wordt spanningsvalanalyse toegepast, wat bijdraagt ​​aan de definitie van industriële kwaliteit.

Wanneer temperatuur een primaire overweging is, zijn factoren zoals hardwaretiming erg belangrijk. Het vereist ontwerptijd en mogelijk chipgebied om ervoor te zorgen dat een chip betrouwbaar werkt bij verschillende temperaturen. Jarenlange ervaring leidde tot een evolutie van producteigenschappen en ingebouwde betrouwbaarheid. Elke nieuwe controller bevat nog steeds kennis van de branche en toepassingsspecifieke ondersteuning die gedurende vele jaren is opgedaan.

Firmware-ontwikkeling is een ander cruciaal element. Het moet met dezelfde industriële mindset worden benaderd en parallel lopen aan het hardware-ontwerp, dat er nauw mee samenhangt. De firmware die in flashcontrollers wordt gebruikt, moet qua flexibiliteit toekomstbestendig zijn. Industriële systemen hebben een typische levensduur van tien jaar of meer, normaal gesproken in zeer veeleisende omgevingen. Door ontwikkelingstechnieken te volgen die ervoor zorgen dat de firmware op een zeer gestructureerde manier wordt ontwikkeld, leidt dit tot een grotere codedekking tijdens verificatie. Dit resulteert op zijn beurt in firmware van hogere kwaliteit die net zo betrouwbaar is als de hardware waarop deze draait.

Ten slotte is testen een fundamenteel onderdeel van het leveren van systemen die voldoen aan uitdagend industrieel gebruik. Naast temperatuurwisselingen maken tests voor plotselinge stroomstoringen deel uit van een intensief raamwerk om te valideren dat producten werken zoals bedoeld. De plotselinge stroomuitvaltest simuleert een volledig stroomverlies. Om de gegevensintegriteit te behouden, moet u er zeker van zijn dat er geen gegevens verloren zijn gegaan wanneer het systeem een ​​back-up maakt. Bij Hyperstone testen we bijvoorbeeld elk nieuw product en elke nieuwe firmware door middel van intensieve power cycling.

Een andere essentiële overweging bij het gebruik van flash-geheugen is het bewaren van gegevens, dat sterk afhankelijk is van de bedrijfstemperatuur. Gegevens gaan in de loop van de tijd verloren door flash, en hoe hoger de omgevingstemperatuur, hoe groter de snelheid van gegevensverlies. Het verlies treedt op, of de apparatuur nu actief is of niet - nog een reden waarom temperatuur een belangrijke overweging is. Kenmerkend voor het bewaren van gegevens voor flash-geheugen wordt aangegeven bij 25°C. In een industriële omgeving zou het vrij normaal zijn om apparatuur te zien die een temperatuur van 60 °C of zo ervaart, en dit heeft een grote impact op het bewaren van gegevens. Als u bijvoorbeeld de temperatuur van een geheugensysteem verhoogt van kamertemperatuur naar 60°C, neemt de gegevensretentie waarschijnlijk met een factor 20 af. Dat klinkt als veel. Het is veel. Gegevens kunnen na 6 maanden verloren gaan in plaats van 10 jaar. De keuze van flash- en verversingsfuncties die door de controller worden beheerd, kunnen uw gegevens beschermen.

Zorgen voor langdurige productondersteuning

Slechts een paar leveranciers voldoen echt aan het bieden van productondersteuning op de lange termijn. Uw geselecteerde geheugen- en controllerleverancier zou u bij elke stap moeten begeleiden, van de eerste ontwerpconcepten tot het in-life product. Dit laatste punt is met name relevant voor industriële toepassingen waar de gebruiksduur tien of zelfs twintig jaar kan zijn in plaats van twee of misschien maximaal vijf jaar voor consumentenproducten. De toewijding van Hyperstone aan een lange levensduur wordt bijvoorbeeld geïllustreerd door de nog steeds ondersteuning van CF-kaartcontrollers die in 2003 werden geïntroduceerd.

Leveranciers moeten zo vroeg mogelijk met de klant in contact treden om het ontwerp zo goed mogelijk af te stemmen op de eisen van hun toepassingen. Bij Hypestone kan onze eerste vraag bijvoorbeeld zijn:'Wat is uw use case?' Samen met klanten kunnen we tools zoals onze Use Case Tracker gebruiken om precies te beoordelen hoe een applicatie een opslagmedium benadert en belast. We kunnen specifieke parameters bepalen, zoals toegangspatronen, schrijf- en leessnelheid, toegangsfrequentie die nodig zijn om de firmware te optimaliseren, de juiste configuratie en capaciteit te kiezen en daarmee de betrouwbaarheid te maximaliseren en de kosten te optimaliseren.

Later tijdens de levensduur van een product kunnen er problemen optreden die alleen door de leverancier van de controller kunnen worden geanalyseerd. Debugging-interfaces en protocolfuncties geïntegreerd in controllers en firmware-architectuur helpen leveranciers zoals Hyperstone fouten te analyseren als ze zich voordoen. In 99,9% van de gevallen kunnen we zien wat er is gebeurd en actie ondernemen om herhaling te voorkomen. Probeer dat maar eens met een consumentenflitscontroller!

Conclusie

Bij het overwegen van een flash-opslagmedium dat moet voldoen aan de strenge eisen van een industriële omgeving, willen ingenieurs misschien bijzondere aandacht besteden aan temperatuur, industriële testniveaus, levenslange ondersteuning en beschikbaarheid op lange termijn. Het afstemmen van de configuratie op de use-case met het systeem kan geld en hoofdpijn besparen. Anders krijg je misschien een geweldige oplossing die niet bij je toepassing past