NAND флэш қазіргі электроникада ең кең таралған сақтау технологияларының бірі болып табылады, оған себептері де бар. Өнеркәсіптік автоматтандыру жүйелері мен автомобильдік платформалардың деректерді тезірек, сенімдірек және компакттырақ сақтауға қойылатын талаптарына жауап беру үшін NAND флэш осы талаптарды қанағаттандыратын негізгі кандидат ретінде пайда болды. NAND флэштің шынымен де бұл қатаң жағдайларға сәйкес келетінін анықтау үшін оның техникалық мүмкіндіктерін, шектеулерін және қиын жұмыс жағдайларында оның қолданылуын қамтамасыз ететін жобалау стратегияларын қатты зерттеу қажет.
Қысқаша жауап: иә — NAND Flash өнеркәсіптік автоматтандыру мен автокөлік қолданбаларын қолдай алады, бірақ мұны істеу үшін қатты таңдау және жүйелік деңгейдегі жобалау қажет. Стандартты тұтыну бағытындағы NAND флэш жады өнеркәсіптік және автокөлік ортасында кездесетін температураның шекті мәндеріне, вибрацияға, қуаттың тұрақсыздығына және ұзақ қызмет көрсету мерзіміне шыдай алатындай етіп жасалмаған. Ал өнеркәсіптік және автокөлік бағытындағы NAND флэш жады өнімдері осы қиындықтарды шешуге арнап нақты сапаға ие болады. Бұл мақалада NAND флэш жадының осы салаларға қандай себептермен сәйкес келетіндігі және инженерлердің дұрыс NAND флэш шешімін таңдағанда қандай факторларды ескеруі керек екендігі қарастырылады.
Өнеркәсіптік қолданыс үшін NAND флэш негіздері
NAND флэш жадының басқа сақтау құрылғыларынан айырмашылығы неде
NAND flash — бұл деректерді электр қуатынсыз сақтайтын тұрақты емес жадының түрі, ол тұрақты сақтау қажеттілігі бар құрылғылық жүйелер үшін негізінен пайдалы. DRAM-нан айырмашылығы неде? NAND flash электр қуатын өшірген кезде өз мазмұнын жоғалтпайды. Дәстүрлі қатты дискілерден айырмашылығы неде? NAND flash-та қозғалысқа қабілетті бөлшектер жоқ, сондықтан ол соққы мен тербеліске әлдеқайда төзімді. Осы қасиеттер NAND flash-ты механикалық сенімділік пен деректердің тұрақтылығы шартты талап ететін өндірістік автоматтандыру мен автокөлік саласындағы қолданысқа қатты іріктеуге қойылатын кандидат ретінде қойып тұр.
NAND flash жады ұяшықтарындағы деректерді массив түрінде орналастырады, әрбір ұяшық бір бит (SLC), екі бит (MLC) немесе одан да көп бит (TLC, QLC) сақтай алады. Өнеркәсіптік автоматтандыру мен автомобиль қолданбалары үшін SLC NAND flash жиі қолданылады, себебі ол ә существенно жоғары тұрақтылыққа, тез жазу жылдамдығына және жоғары температурада жақсы деректерді сақтау қабілетіне ие. MLC NAND flash қолданылуы мүмкін, бірақ тек қана аз талап қойылатын өнеркәсіптік жағдайларда, егер контроллер мен бағдарламалық жабдық дұрыс түзетілген болса. Сондықтан NAND flash ұяшықтарының типін таңдау — бұл нарықтарға бағытталған кезде инженерлердің алғашқы шешімдерінің бірі.
Температураның ауқымы және ортаға сәйкестік рәсімі
Өнеркәсіптік деңгейдегі NAND флэш-жады әдетте минус 40 °C-тан плюс 85 °C-қа дейінгі температура ауқымында жұмыс істеуге арналған, ал автомобильдік деңгейдегі NAND флэш-жады жиі плюс 105 немесе тіпті плюс 125 °C-қа дейін кеңейтіледі. Бұл жылулық төзімділік маңызды, себебі двигательді басқару блогында, аккумуляторды басқару жүйесінде немесе өндірістік жерде автоматтандырылған жабдықтарда орнатылған NAND флэш-жады көбінесе стандартты тұтынушылық NAND флэш-жадыны тозытуға немесе жойып жіберуге қабілетті температураның шеткі мәндеріне ұшырайды. Сондықтан дұрыс NAND флэш-жады деңгейін таңдау — бұл тек өнімнің өнімділігін ғана емес, сонымен қатар ұзақ мерзімді сенімділікті қамтамасыз етуге бағытталған шешім.
Автомобильдік қолданыстағы NAND флэш-жады
Автомобильдік жүйелердегі негізгі қолданыс жағдайлары
NAND флэш-жадының автомобильдік қолданыстары әртүрлі жүйелерге қатысты кең ауқымды қамтиды. NAND флэш-жады кеңейтілген қозғалтқыш қолдау жүйелерінде (ADAS), ақпараттық және ойын платформаларында, құралдар тобында, телематикалық құрылғыларда және ауа арқылы (OTA) бағдарламалық қамтамасыз ету жаңарту модульдерінде қолданылады. Осы қолданыс жағдайларының әрқайсысында NAND флэш-жады автомобильдік ортадағы өзіндік талаптарға — кернеу шыңдарына, электромагниттік кедергіге және тез температура циклдарына төзімді болуымен қатар, тұрақты оқу мен жазу өнімділігін қамтамасыз етуі тиіс. Автомобильдік сапаға сәйкес NAND флэш-жады өнімдері AEC-Q100 стандарттары бойынша сынақтан өтіп, сертификатталған, бұл олардың автомобильдік жабдықтаушы тізбегінің қатаң сапа мен сенімділік талаптарын қанағаттандыратынын көрсетеді.
Қуаттың жоғалуынан қорғау — NAND флэш дизайнінің автокөлік саласында өте маңызды болатын тағы бір аймақ. Қосу/өшіру циклы немесе электрлік ақаулар салдарынан қатып қалған қуат қосылуы NAND флэште сақталған деректерді бұзып жіберуі мүмкін, егер құрылғыда қуаттың жоғалуынан қорғау механизмдері дұрыс орнатылмаса. Автокөлікке арналған NAND флэш шешімдері әдетте қуаттың жоғалуынан қорғау логикасы бар контроллерлермен жұптастырылады, бұл көліктің электрлік жүйесінде күтпеген өшірулер болған кезде де деректердің бүтіндігін қамтамасыз етеді. Бұл NAND флэшті дұрыс компоненттер мен архитектура қолданылған жағдайда қауіпсіздікке қатысты автокөлік деректерін сақтау үшін сенімді таңдау етеді.
Төзімділік пен деректерді сақтау талаптары
Автомобильдік жүйелер жиі 10 жыл немесе одан да көп уақыт бойы пайдаланылады, сондықтан NAND флэшінің әрбір компонентіне қатал тұрақтылық талаптары қойылады. NAND флэшінің тұрақтылығы программалау-өшіру (P/E) циклдарымен өлшенеді, ал SLC NAND флэші әдетте 100 000 немесе одан да көп P/E циклын көтере алады, сондықтан ол жазуға негізделген автомобильдік журналдау мен басқару қолданбаларына өте жарамды. Алғысқа лайықты әртүрлі жұмыс істеу деңгейін теңестіретін алгоритмдері бар MLC негізіндегі NAND флэші оқуға негізделген жағдайларда да автомобильдік тұрақтылық талаптарын қанағаттандыра алады. Деректерді сақтау — бұл NAND флэші электр қуатынсыз жылдар бойы сақталған деректерді сақтау қабілеті — осындай маңызды, ал автомобильдік деңгейдегі NAND флэші автокөліктің қызмет көрсету мерзіміне сәйкес немесе одан да ұзақ уақытқа дейін деректерді сақтауға арналған сынақтан өткізіледі.
NAND флэші өнеркәсіптік автоматтандыруда
NAND флэшін бағдарламаланатын логика мен басқару жүйелерімен интеграциялау
Өнеркәсіптік автоматтандыруда NAND флэш жиі бағдарламаланатын логикалық құрылғылармен, микроконтроллерлермен және FPGA-лармен бірге бағдарламалық қамтамасыз ету, конфигурациялық деректер мен жұмыс істеу журналдарын сақтау үшін қолданылады. NAND флэш бағдарламаланатын логикалық контроллерлерде (PLC), адам-машина интерфейстерінде (HMI) және шеткі есептеу түйіндерінде тұрақты жады қабаты ретінде қызмет етеді. NAND флэштің жүйеде жазылуы мен өшірілуі мүмкіндігі құрылғыны жабдықтан алып тастамай-ақ бағдарламалық қамтамасыз етуді жаңарту, параметрлерді реттеу және ақауларды тіркеу мүмкіндігін береді. Бұл жүйеде бағдарламалану мүмкіндігі NAND флэшті күрделі өнеркәсіптік автоматтандыру архитектураларында өте тиімді сақтау ортасына айналдырады.
NAND флэш-жады мен FPGA және өнеркәсіптік деңгейдегі логикалық ИС-тердің үйлесімі инженерлерге өте икемді және масштабталатын автоматтандыру платформаларын құруға мүмкіндік береді. Мысалы, FPGA нақты уақытта басқару логикасын орындай алады, ал NAND флэш конфигурациялық бит ағынын және қолданба деректерін сақтайды. Бұл үйлесім роботтарда, CNC машиналарында және процестік басқару жүйелерінде кеңінен қолданылады, мұнда өнімділік, икемділік және ұзақ мерзімді сенімділік маңызды болып табылады. Кеңейтілген температура мен сенімділік талаптарына сай келетін өнеркәсіптік NAND флэш компоненттері осы жобаларда маңызды рөл атқарады, ал оларды сапалы тұтынушылардан сатып алу соңғы жүйенің күтілетін пайдалану мерзімін қамтамасыз етеді.
Өнеркәсіптік NAND флэш үшін сенімділік стандарттары мен сертификаттау
Өнеркәсіптік NAND флэш ұзақ мерзімді температуралық сынақтарды, ылғалдылыққа ұшырау сынақтарын, тербеліс пен соққыға төзімділік сынақтарын және үдеуленген өмірлік цикл сынақтарын қамтитын қатаң сертификаттау процестерінен өтеді. Функционалды қауіпсіздік үшін IEC 61508 немесе автомобильдік қауіпсіздік үшін ISO 26262 сияқты стандарттарға сәйкестік қауіпсіздігі критикалық маңызға ие жүйелерді құруға бағытталған инженерлерге тағы бір деңгейлі кепілдік береді. Өнеркәсіптік автоматтандыру үшін NAND флэшті бағалағанда инженерлер компоненттің сертификаттау құжаттарын, жұмыс істеу мерзімінің бағаларын және мақсатты жүйенің контроллер интерфейсімен (ол SPI, параллель NAND немесе eMMC болуы мүмкін) сәйкестігін тексеруі тиіс. Дұрыс NAND флэш сертификаттауы өнеркәсіптік орнатулардағы өрістегі ақаулардың қаупінің маңызды көзін жояды.
Жиі қойылатын сұрақтар
Тұтынуға арналған және өнеркәсіптік NAND флэш арасындағы айырмашылық неде?
Тұтынушылық деңгейіндегі NAND флэш тұтыну электроникасына арналған орташа температура ауқымы мен шектеулі тұрақтылық циклдары үшін құрылған. Өнеркәсіптік деңгейдегі NAND флэш кеңірек температура ауқымында, жоғары программалау/өшіру (P/E) циклдарында және қаталырақ қоршаған орта жағдайларында сенімді жұмыс істеуге құрылған. Өнеркәсіптік NAND флэш әдетте тұтынушылық нұсқаларына қарағанда қатаңырақ сертификаттау сынақтарынан өтеді.
NAND флэш-ті қауіпсіздікке қатысты автомобильдік жүйелерде қолдануға бола ма?
Иә, AEC-Q100 стандарты бойынша сертификатталған автомобильдік деңгейдегі NAND флэш қосымша қателерді түзету, қуаттың өшіп кетуінен қорғау және жүйелік деңгейдегі қауіпсіздік дизайндарымен қосылған кезде қауіпсіздікке қатысты жүйелерде қолданылуы мүмкін. Инженерлер таңдалған NAND флэш-тің белгілі бір қолданыс үшін анықталған функционалдық қауіпсіздік талаптарын, соның ішінде ISO 26262 стандарты бойынша қолданыстағы ASIL деңгейлерін қанағаттандыратынын растауы керек.
NAND флэш-тің тұрақтылығы өнеркәсіптік жүйелердің дизайндауына қалай әсер етеді?
NAND флэш-сақтау құрылғысының төзімділігі — P/E циклдарында өлшенеді — жады компонентінің жүйенің күтілетін жазу жұмыс көлеміндегі қанша уақыт жұмыс істеуін тікелей анықтайды. Инженерлер өнімнің пайдалану мерзімі бойынша бағаланған жазу көлемін есептеп шығаруы және осы жұмыс көлемінен асатын төзімділік рейтингі бар NAND флэш түрін — SLC, MLC немесе TLC — таңдауы қажет. NAND флэш-контроллерде іске асырылған ыдырау деңгейін теңестіру алгоритмдері жазуларды біркелкі таратып, NAND флэш құрылғысының пайдалану мерзімін ұзартады.
EN
