為工控自動化，嵌入什么樣的存儲芯片

中國制造業(yè)智能升級的背后，離不開中國數(shù)字化、工控自動化的發(fā)展;而數(shù)字化、自動化背后，工業(yè)級應(yīng)用場景、邊緣側(cè)數(shù)據(jù)存儲和處理是急所也是關(guān)鍵?！扒Ю镏蹋瑵⒂谙佈ā?，存儲芯片雖小，稍有不慎將影響大局，必須做好的最專業(yè)的選擇。

與數(shù)據(jù)中心內(nèi)部署的專業(yè)存儲系統(tǒng)不同，工業(yè)化應(yīng)用場景中的存儲，離開恒溫、恒濕，溫柔鄉(xiāng)般的機(jī)房呵護(hù)，需要獨(dú)自應(yīng)對惡略應(yīng)用現(xiàn)場的考驗(yàn)，惟有如此，才可以擔(dān)當(dāng)起使命和責(zé)任。從產(chǎn)品類型上看，OEM采用的是商規(guī)級存儲，而工業(yè)化場景多采用工規(guī)級存儲，除此之外，還有車規(guī)級存儲和消費(fèi)類存儲的劃分。

工業(yè)級存儲需避免“張冠李戴”

工控自動化一定要選擇工規(guī)級存儲，張冠李戴將可能導(dǎo)致一定損失。目前，工規(guī)級存儲產(chǎn)品可分為嵌入式存儲、可插拔式存儲產(chǎn)品兩大類型。其中，嵌入式存儲主流產(chǎn)品有eMMC、UFS兩種，相較于eMMC產(chǎn)品，UFS產(chǎn)品的協(xié)議接口讀寫速度更快，也更復(fù)雜;可插拔存儲常見的有PCIe協(xié)議SSD，SATA協(xié)議SSD，以及SD卡、Micro SD卡幾種類型。

其中，嵌入式存儲更能夠滿足極端工業(yè)現(xiàn)場的需求，當(dāng)屬“戰(zhàn)斗機(jī)”，被工控自動化普遍選擇。

嵌入式存儲作為工控自動化的配套設(shè)備，其產(chǎn)品生命周期需要工控設(shè)備的“任期”同步，往往這會是一個(gè)比較長的周期。在這個(gè)期間，嵌入式存儲不能“提前下崗”，也不能因技術(shù)進(jìn)步，削弱甚至終止維保的服務(wù)，也就是工業(yè)級用戶“鎖定BOM”需求。此外，多種接口模式、嚴(yán)苛的溫度、濕度等，都是嵌入式存儲面對的挑戰(zhàn)。

具體如下：

- 工作溫度：要能夠在-25°C至+ 85°C以及-40°C至85°C 工作區(qū)間

- 安全性：隨著工業(yè)互聯(lián)和智能化工業(yè)設(shè)備的普及，存儲設(shè)備的數(shù)據(jù)安全關(guān)系到整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性，存儲設(shè)備的安全性需求也相應(yīng)提高

- 穩(wěn)定性：存儲器件應(yīng)對震動、抖動、環(huán)境濕度等也都要符合相應(yīng)的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，以確保存儲設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中穩(wěn)定工作

- 高可靠性、高耐久度：工業(yè)級應(yīng)用投入使用后，系統(tǒng)更新?lián)Q代速度相對較慢，替換成本高。對存儲設(shè)備就會產(chǎn)生高可靠性，高耐久度的需求

- 生命周期：鎖定BOM，延長生命周期，延長質(zhì)保時(shí)效等需求

- 現(xiàn)場技術(shù)支持：部分工業(yè)級客戶由于設(shè)備調(diào)試和實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用場景限制，有現(xiàn)場技術(shù)支持需求

如果把工控自動化選型存儲比喻為一場戀愛，門當(dāng)戶對，選對了類型僅僅是第一步。接下來對人的衡量和選擇就更為關(guān)鍵。

存儲器選型需“量化”

選擇嵌入式存儲，以下幾個(gè)指標(biāo)非常關(guān)鍵。

首先是TBW，也就是指該嵌入式存儲可以寫入數(shù)據(jù)的總量，這個(gè)指標(biāo)與工控產(chǎn)品的生命周期息息相關(guān)，因此，應(yīng)該盡量選擇TBW能夠滿足需求的嵌入式存儲產(chǎn)品。

在進(jìn)行TBW的評估的過程中，可以使用軟件log的方式，來模擬整個(gè)系統(tǒng)的日常使用場景。通過對抓取log分析，評估出系統(tǒng)對存儲的寫入壓力，衡量寫入量大小的合理性。

其次，需要考慮存儲器的數(shù)據(jù)讀取刷新機(jī)制（Read Refresh）。

嵌入式存儲器所采用NAND Flash(閃存)設(shè)計(jì)，存在著讀干擾，以及存儲單元電子逃逸或狀態(tài)改變(判斷失效)的問題，為避免類似問題的出現(xiàn)，就可以數(shù)據(jù)讀取刷新機(jī)制來解決。其中少量的bit位讀取錯(cuò)誤可以通過FW的ECC算法進(jìn)行糾正，然后另找一塊空間，將糾錯(cuò)后的數(shù)據(jù)再寫入一次，數(shù)據(jù)的健康程度從而會有很大的提升。

對于工控自動化場景而言，應(yīng)該對該嵌入式存儲的數(shù)據(jù)讀取刷新機(jī)制有所了解。目前存儲器的數(shù)據(jù)讀取刷新機(jī)制分為被動式掃描、主動式的掃描和隨即掃描三種方式，其執(zhí)行過程也可以分為Auto Read Refresh、Host Manual Refresh兩種方式。

再有，就是數(shù)據(jù)預(yù)加載。

我們知道嵌入式存儲芯片會通過SMT貼片的形式焊接到系統(tǒng)的主板上。SMT過高的溫度會增加存儲芯片中的一些預(yù)存儲數(shù)據(jù)，例如系統(tǒng)數(shù)據(jù)，ROM CODE，配置數(shù)據(jù)等的丟失風(fēng)險(xiǎn)。所謂“先燒后貼”還是“先貼后燒”，應(yīng)該說兩個(gè)方案均有采用。一般來說，如果預(yù)加載數(shù)據(jù)較大，會使用先燒后貼的方式，好處是能夠節(jié)約整體生產(chǎn)時(shí)間。從這個(gè)角度考慮，需要用戶關(guān)注所選用的存儲芯片，是否支持?jǐn)?shù)據(jù)預(yù)加載的功能，合理規(guī)劃產(chǎn)線流程。

最后，工控自動化場景需要充分了解分析和診斷功能的機(jī)制。

在嵌入式存儲產(chǎn)品的行業(yè)規(guī)范中，定義了 Device Reports機(jī)制，其中羅列了數(shù)據(jù)累計(jì)統(tǒng)計(jì)、芯片健康狀態(tài)、主控行為、環(huán)境因素信息等非常關(guān)鍵器件的信息，了解分析和診斷功能的機(jī)制，合理的使用存儲芯片上報(bào)的各項(xiàng)信息，對于品質(zhì)把控意義重大。以溫度控制為例，在溫度達(dá)到一定的閾值后，嵌入式存儲的主控FW。會一通過一定的方式來限制或減少存儲的性能，來防止溫度進(jìn)一步升高所導(dǎo)致的存儲芯片損壞。

不同的存儲廠家有不同溫度控制策略，對此需要工業(yè)級用戶對此有必要的了解。

此外，數(shù)據(jù)分區(qū)的存儲機(jī)制也是需要了解的內(nèi)容。我們知道工業(yè)級系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是多種多樣的，數(shù)據(jù)的應(yīng)用和需求也是不同的，對此應(yīng)該以合理的方式，按照不同的數(shù)據(jù)分區(qū)對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，從而實(shí)現(xiàn)對多種應(yīng)用目標(biāo)需求的滿足，同時(shí)發(fā)揮不同存儲器的潛力。

西部數(shù)據(jù)產(chǎn)品的“答案”

全球數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)解決方案的提供商西部數(shù)據(jù)公司于2月24日（周五）參加了由中國工控網(wǎng)在蘇州主辦的CAIMRS 2023年會。來自西部數(shù)據(jù)Flash產(chǎn)品部門的專家在第七屆“數(shù)字中國”產(chǎn)業(yè)升級巡回研討會上發(fā)表了演講，為來賓介紹了工業(yè)級NAND存儲產(chǎn)品的應(yīng)用，并與行業(yè)伙伴共同探討了工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的機(jī)遇、挑戰(zhàn)與策略，引導(dǎo)展望行業(yè)發(fā)展的方向。

針對工業(yè)級場景應(yīng)用，西部數(shù)據(jù)的主打產(chǎn)品是iNAND IX EM132嵌入式閃存盤和iNAND IX EU312 UFS EFD，前者屬于eMMC，后者屬于UFS。

西部數(shù)據(jù)iNAND IX EM132嵌入式閃存盤，搭載了西部數(shù)據(jù)的高可靠性64層3D NAND閃存。有兩種版本的寬溫范圍，分別是-25°C至+ 85°C以及-40°C至85°C。該產(chǎn)品專為密集型工業(yè)工作負(fù)載設(shè)計(jì)了功能特性，如高級運(yùn)行狀況管理、熱管理、智能分區(qū)、自動和手動讀刷新和強(qiáng)大的電源管理等。西部數(shù)據(jù)iNAND IX EU312 UFS EFD，將高性能及工業(yè)級耐久性、大容量用于終端攝像頭和智慧視頻應(yīng)用，可滿足密集的讀寫要求。

西部數(shù)據(jù)的產(chǎn)品提供高級診斷功能，提供高級數(shù)據(jù)分析接口，其獨(dú)有的Smart SLC技術(shù)，在平衡隨機(jī)讀寫性能和提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性方面，獨(dú)樹一幟。其產(chǎn)品提供100%容量的數(shù)據(jù)預(yù)加載方案;其智能分區(qū)Smart Partitioning，允許用戶根據(jù)自己的實(shí)際需求，劃分不同類型。在比特糾錯(cuò)能力方面，提供了出色的可靠性保障;通過使用西部數(shù)據(jù)原廠的BICS NAND Memory，為用戶提供質(zhì)優(yōu)價(jià)美的嵌入式存儲產(chǎn)品解決方案。

西部數(shù)據(jù)公司擁有幾乎全產(chǎn)品線的存儲產(chǎn)品解決方案，滿足客戶各種場景下的多樣存儲需求。

西部數(shù)據(jù)公司中國區(qū)智能終端產(chǎn)品事業(yè)部高級銷售總監(jiān)文芳表示：“西部數(shù)據(jù)作為具備深厚技術(shù)積累的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)提供商，能夠提供跨越工業(yè)級、商規(guī)級、車規(guī)級和家用互聯(lián)級的多樣化解決方案。西部數(shù)據(jù)針對這些領(lǐng)域所提供的存儲產(chǎn)品均經(jīng)過專門優(yōu)化和行業(yè)驗(yàn)證，滿足客戶對于存儲的高可靠性、高穩(wěn)定性、高安全性、高耐久度及高性價(jià)比等諸多需求。未來，西部數(shù)據(jù)將繼續(xù)立足創(chuàng)新，以開放的態(tài)度與各行業(yè)攜手推動數(shù)字化的蓬勃發(fā)展，共同‘?dāng)?shù)造輝煌’！”

小結(jié)

工控自動化等工業(yè)級應(yīng)用場景與嵌入式存儲器的“戀愛”，卓越的人品，完美的人格，正確的人生觀/價(jià)值觀/戀愛觀，處事的哲學(xué)和態(tài)度，現(xiàn)有的實(shí)力和基礎(chǔ)，一句話，伙伴的選擇是幸福的關(guān)鍵，這都要細(xì)細(xì)的把握。

如果西部數(shù)據(jù)是一個(gè)候選者，考慮到同時(shí)擁有先進(jìn)的Flash和HDD技術(shù)、豐富強(qiáng)大的企業(yè)級與消費(fèi)級品牌、在中國市場上的投入和承諾，以及中國首家 “可持續(xù)發(fā)展燈塔工廠”榮譽(yù)稱號的加持，這樣的候選者，你為其打多少分呢?

審核編輯黃宇